陳劍康

1 高海拔地區(qū)氣候條件對(duì)高壓開(kāi)關(guān)成套設(shè)備的影響

1.1 空氣壓力或空氣密度降低的影響

（1）影響絕緣介質(zhì)強(qiáng)度：首先外絕緣強(qiáng)度會(huì)伴隨空氣壓力或空氣密度的降低而降低；此外低氣壓會(huì)使輸配電設(shè)備的外絕緣性能下降，這種情況會(huì)直接導(dǎo)致絕緣擊穿或閃絡(luò)等破壞性放電事故。

（2）影響電氣間隙擊穿電壓：擊穿電壓會(huì)隨空氣壓力的降低而下降，而產(chǎn)品的電氣間隙設(shè)計(jì)完后便已固定，為了確保其耐擊穿能力，必須增大電氣間隙。對(duì)電氣間隙的修正如表1所示。

表1 電氣間隙的修正參照表

（3）影響電暈及放電電壓：使高壓電機(jī)的局部放電起始電壓降低、電暈起始電壓降低，電暈腐蝕嚴(yán)重；使電力電容器內(nèi)部氣壓下降，導(dǎo)致局部放電起始電壓降低；使避雷器內(nèi)腔電壓降低，導(dǎo)致工頻放電電壓降低。

電暈和無(wú)線(xiàn)電干擾是高海拔輸配電的又一突出問(wèn)題，特別是超高壓輸電。電氣設(shè)備和線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)的起暈電壓會(huì)隨海拔的升高而降低，還受濕度的影響，在一定濕度范圍內(nèi)，濕度越大，起暈電壓越低。電暈不但增加電能損耗，而且會(huì)加速絕緣老化。

（4）影響開(kāi)關(guān)電器滅弧性能：會(huì)使空氣介質(zhì)滅弧的開(kāi)關(guān)電器滅弧性能降低，通斷能力下降，壽命縮短。

（5）影響介質(zhì)冷卻效應(yīng)：會(huì)引起空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)的降低。對(duì)于以自然對(duì)流、強(qiáng)迫通風(fēng)或空氣散熱器為主要散熱方式的電工產(chǎn)品，由于散熱能力的下降，溫升增加。

（6）影響產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)及密封性能：會(huì)使低密度、低濃度、多孔性材料發(fā)生物理和化學(xué)變化；加速潤(rùn)滑劑的蒸發(fā)和塑料制品中增塑劑的揮發(fā)；內(nèi)外壓力差變大會(huì)使得密封容器內(nèi)氣體或液體泄露概率增大，從而間接影響到電氣性能；受壓容器所承受壓力的變化易引起受壓容器破裂。

1.2 空氣溫度降低及溫度變化（包括日溫差）增大的影響

（1）高原環(huán)境空氣溫度對(duì)產(chǎn)品溫升的補(bǔ)償：平均空氣溫度和最高空氣溫度均隨海拔升高而降低，而電工絕緣材料的熱老化壽命決定于平均空氣溫度。

（2）日溫差或溫度變化對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響：高原空氣溫度的日溫差大，較大的溫度變化使產(chǎn)品外殼容易變形、龜裂，密封結(jié)構(gòu)容易破裂。

1.3 空氣絕對(duì)濕度減小的影響

（1）絕對(duì)濕度對(duì)外絕緣強(qiáng)度的影響：平均絕對(duì)濕度隨海拔升高而降低。絕對(duì)濕度降低時(shí)，電工產(chǎn)品的外絕緣強(qiáng)度降低，因此要考慮工頻放電電壓與沖擊閃絡(luò)電壓的濕度修正。

（2）絕對(duì)濕度對(duì)電機(jī)換向及炭刷磨損的影響：絕對(duì)濕度的降低使換向器電機(jī)的換向火花增大，同時(shí)使電機(jī)炭刷的磨損率增加。

1.4 太陽(yáng)輻射照度（包括紫外線(xiàn)輻射照度）增加的影響

海拔5 000 m時(shí)最大太陽(yáng)輻射度為低海拔時(shí)相應(yīng)值的1.25倍，熱輻射對(duì)物體起加熱作用。對(duì)于戶(hù)外用電工產(chǎn)品，太陽(yáng)熱輻射的增加會(huì)引起較大的表面附加溫升，降低有機(jī)絕緣材料的材質(zhì)性能，使材料變形，產(chǎn)生機(jī)械熱應(yīng)力等。而紫外線(xiàn)輻射照度隨海拔升高的增加率比太陽(yáng)總輻射照度的增加率大得多，海拔3 000 m時(shí)已達(dá)低海拔時(shí)相應(yīng)值的2倍，其導(dǎo)致的后果更為嚴(yán)重。

從上述幾大影響可以看出，對(duì)使用于高海拔地區(qū)的高壓開(kāi)關(guān)成套設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)該能減低這些影響。

2 應(yīng)用于高海拔地區(qū)的高壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)和制造的注意要點(diǎn)

2.1 開(kāi)關(guān)器件和控制器件的選型

高海拔地區(qū)高壓開(kāi)關(guān)成套設(shè)備開(kāi)關(guān)器件的選型很重要，不過(guò)目前已經(jīng)研制出了相應(yīng)的專(zhuān)用電氣設(shè)備，如高原型變壓器、高原型真空斷路器等，其對(duì)于柜內(nèi)導(dǎo)體間、導(dǎo)體對(duì)地間的空氣間隙按高海拔地區(qū)絕緣距離要求處理。而對(duì)于控制器件，一般為電子器件，弱電控制，可靠性較高，受海拔高度的影響較小，容易解決高海拔的影響問(wèn)題。

2.2 一次、二次線(xiàn)路的布置和導(dǎo)體的防護(hù)措施

高海拔地區(qū)的成套設(shè)備對(duì)一次、二次線(xiàn)路的布置要求較高，整個(gè)母線(xiàn)系統(tǒng)要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。電氣間隙和爬電距離必須按照高海拔的修正系數(shù)進(jìn)行修正，整個(gè)空間布置要遵循合理、美觀(guān)、母排最短的設(shè)計(jì)原則，考慮溫升散熱情況，合理布局設(shè)計(jì)。

2.3 采用不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高海拔地區(qū)高壓開(kāi)關(guān)成套設(shè)備開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于布置有足夠的空間位置來(lái)進(jìn)行母線(xiàn)系統(tǒng)的安裝，因上述電氣間隙、爬電距離和隔離距離等尺寸參數(shù)需要根據(jù)海拔修正系數(shù)進(jìn)行修正，故有別于常規(guī)產(chǎn)品。在結(jié)構(gòu)尺寸鏈關(guān)系上要考慮和預(yù)留出基于海拔因素下的更大些的尺寸，所以整個(gè)結(jié)構(gòu)要作重新的設(shè)計(jì)。在對(duì)選聯(lián)母排四周的裝配零件進(jìn)行干涉檢查時(shí)，均應(yīng)按修正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行。設(shè)計(jì)仿真模擬時(shí)也必須保證相應(yīng)電氣間隙、爬電距離的尺寸，同時(shí)也要關(guān)注到飛弧距離受海拔因素的影響，布置器件安裝位置時(shí)也應(yīng)該適當(dāng)考慮。總之，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要綜合考慮尺寸鏈關(guān)系變化的情形，設(shè)計(jì)出符合修正值要求的結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語(yǔ)

高壓開(kāi)關(guān)成套設(shè)備處于整個(gè)電力系統(tǒng)的尾端，其使用環(huán)境多樣。本文討論了高海拔地區(qū)氣候條件對(duì)高壓開(kāi)關(guān)成套設(shè)備的影響，指明了其設(shè)計(jì)和制造的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，以期對(duì)產(chǎn)品的順利開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用。

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