高海拔對電氣設(shè)備的特殊要求

黃志強

摘 要：電氣設(shè)備在高海拔地區(qū)主要受到來自溫升和絕緣兩個方面的影響。文章主要針對高海拔地區(qū)對電氣設(shè)備影響的探討，從而提出相關(guān)在高海拔地區(qū)電氣設(shè)計時的注意事項及建議。

關(guān)鍵詞：高海拔；電氣設(shè)備；特殊要求

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.163

近年來我國國民經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展的階段中，同時我國中西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)也獲得了一定的發(fā)展，尤其是多項基本建設(shè)項目正在慢慢走進(jìn)中西部地區(qū)。但是，我國中西部地區(qū)所處的地區(qū)屬于高海拔地區(qū)，在海拔2千米以上的地區(qū)上使用電氣設(shè)備，需要予以高度的重視，因為高海拔地區(qū)由于氣象的特殊性，對電氣設(shè)備的使用產(chǎn)生特殊的影響，必須要求高海拔使用電氣設(shè)備滿足一定的要求。在本文中主要針對高海拔電氣設(shè)備使用的特殊要求進(jìn)行綜述。

1 高海拔地區(qū)的氣象特征

高海拔地區(qū)所指的是海拔高度超過1000米的地區(qū)，其氣象特征表現(xiàn)為：海拔高度和氣壓水平成反比關(guān)系，也就是海拔高度越高，氣壓水平月底，空氣密度越小越稀薄，濕度越低，越干燥，同時空氣越稀薄，太陽日照輻射的穿透力越強，白天地面吸收熱量越多，溫度越高，晚上地面失去熱量速度越快越多，溫度越低，導(dǎo)致晝夜溫差明顯。三者之間的關(guān)系如表1所示：

根據(jù)表2，隨著海拔高度的上升，空氣溫度隨之下降，海拔高度升高1千米，最高溫度和平均溫度降低5攝氏度。降溫有利于電氣設(shè)備的散熱。

2 高海拔氣象對電氣設(shè)備的影響

2.1 高海拔氣象對低壓電器的影響

在高海拔地區(qū)使用低壓電器，因為海拔高度升高，電器內(nèi)部的元器件會不斷升溫。海拔高度上升每100米，升溫幅度約為0.1-0.5℃；同時，海拔高度的增加還還會導(dǎo)致氣溫的降低，海拔高度上升每100米，氣溫下降幅度約為0.5℃。如果在室內(nèi)使用低壓電器，由于室內(nèi)溫度變化比較小，元器件升溫的溫度和氣溫降溫的溫度之間補償作用并不明顯，所以在高海拔地區(qū)使用低壓電器在室內(nèi)使用能夠符合所規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)。但是，當(dāng)在市外使用低壓電器的時候，室外環(huán)境氣溫變化比較大，此時元器件升溫的溫度和氣溫降溫的溫度之間補償作用極為明顯，所以在室外使用低壓電器必須考慮到溫度的補償作用所帶來的影響。同時，當(dāng)海拔高度增加，氣溫下降，電氣設(shè)備材料容易發(fā)生硬化，油類粘稠度增加，甚至凝固，會對設(shè)備的正常運行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。并且晝夜溫差較大對零部件的外形產(chǎn)生一定的影響，容易導(dǎo)致外形出現(xiàn)裂縫。因此，在高海拔使用電氣設(shè)備應(yīng)當(dāng)選擇和當(dāng)?shù)貧庀笙噙m應(yīng)的高原型電氣設(shè)備，并且在使用電器設(shè)備的時候應(yīng)當(dāng)盡量在恒溫場所內(nèi)或者室內(nèi)。

2.2 高海拔地區(qū)對高壓開關(guān)設(shè)備的影響

高海拔地區(qū)其相對高壓開關(guān)產(chǎn)生重要的影響。在安裝電器產(chǎn)品的時候，應(yīng)當(dāng)保持試驗場所在1千米以下的地區(qū)，校正工頻和沖擊試驗電壓。校正系數(shù)如圖1所示：

2.3 高海拔地區(qū)對變壓器的影響

通常情況下，對流和輻射是變壓器散熱的主要途徑。單位面積散熱的量和空氣密度密切相關(guān)。隨著海拔高度的增加，空氣密度隨之減少，氣壓水平降低，空氣對流途徑散熱的作用并不明顯。此時若采用水作為冷卻散熱的方法不起作用。由于生溫限值的存在，海拔高度每增加500米，所測的溫度應(yīng)當(dāng)在500米一級所降低的溫度限值以內(nèi)，油浸風(fēng)冷下降幅度約為3%，油浸自冷下降幅度約為2%，干式風(fēng)冷下降幅度約為5%，干式自冷下降幅度約為2.5%。隨著海拔升高氣溫的降低，變壓器散熱對氣溫的降低起到一定的補償作用。

3 高海拔地區(qū)氣象對電氣設(shè)備的特殊要求

3.1 促使電氣設(shè)備空氣之間的間隙有所增加

因為空氣之間的空隙穿透性和空氣密度密切相關(guān)，按照對流理論，在高海拔地區(qū)使用電氣設(shè)備必須要求電氣設(shè)備的空氣之間的空隙有所增加。

3.2 促使電氣設(shè)備的爬電距離有所增加

經(jīng)過相關(guān)研究證明，電氣設(shè)備絕緣節(jié)會的濕閃電壓和爬電距離密切相關(guān)，呈線性關(guān)系。通常情況下，在海拔1千米以上2千米以下的地區(qū)，根據(jù)II級污穢條件，開關(guān)柜柜內(nèi)的一次元件所設(shè)置的外絕緣爬電距離為：有機絕緣是20mm/kv，瓷質(zhì)是18mm/kv。一次元件采用全工況，絕緣產(chǎn)品具有相對的裕度，因此滿足高海拔地區(qū)電氣設(shè)備的運行條件。

3.3 對母線接線進(jìn)行改進(jìn)，促使電極的曲率半徑增加，以免尖端放電

通常情況下，母線電極所具有的曲率半徑越大，電場均勻度越高，此時空氣間隙擊穿電壓越高。所以，在設(shè)計和制造電氣設(shè)備的過程中，應(yīng)當(dāng)選擇邊緣、圓角的R型排作為木牌，同時采用的母線需要經(jīng)過硫化處理，形狀為管形。盡量把電極上面的尖銳部位進(jìn)行消除，提高光潔度和圓滑度，消除局部較強的電場。

3.4 電氣設(shè)備紅外測溫影響因數(shù)及溫度修正

對電力設(shè)備而言，檢測其運行是否處于正常的狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)在于溫度，這個參數(shù)在檢測參數(shù)中具有著極為重要的意義。目前，多數(shù)針對電力設(shè)備溫度進(jìn)行檢測的常見方式包括了測溫蠟片、數(shù)字溫度計等，該方式具有著多方面的缺陷，例如檢測結(jié)果誤差較大，容易受到電磁的干擾，溫度檢測速度較慢等等。紅外測溫在電氣設(shè)備溫度測量的應(yīng)用日趨廣泛，但是測溫精度易受外界干擾。在采用紅外測溫方式進(jìn)行溫度監(jiān)測的過程中，被測物體的輻射能量是用來表征溫度狀態(tài)的主要途徑，物體的輻射能量和物體所制作而成的材料性質(zhì)與表面的狀態(tài)具有著密切的相關(guān)性，表面狀態(tài)指的是被測物體表面氧化的情況、所涂層的材料以及物體表面的粗糙程度等等。即使被測物體的材料性質(zhì)相同，但是也會因為表面狀態(tài)的不同而有所不同，這種區(qū)別可以使用發(fā)射率e來表示。以此為依據(jù)，在采用紅外測溫方式來進(jìn)行溫度檢測的時候，可以通過對發(fā)射率進(jìn)行調(diào)整，從而對檢測結(jié)果進(jìn)行修正。按照能量守恒原理，某一特定物體的輻射吸收率、反射率、透射率之和為1，在能量守恒的條件下，特定物體所吸收的輻射必定會轉(zhuǎn)變成為對外的發(fā)射能量。因此，在溫度同等的條件下，特定物體的吸收率和發(fā)射率相等。反射和投射的性能與物體材料的性質(zhì)具有密切的關(guān)系，因此不同材料的物體具有著不同的發(fā)射性能。從另一個角度而言，反射率和發(fā)射率受到特定物體表面狀態(tài)的影響程度具有隨機性，只能夠在實際工作中采用有針對性的方式進(jìn)行處理，沒有固定的模式。綜上，可見被測物體的發(fā)射率在非黑體輻射問題的解決上發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，通過對被測物體的發(fā)射率，可以提高紅外測溫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。在實際的工作中必須測定被測物體的發(fā)射率，常見的方式包括了儀器直接測定法、涂料法以及接觸測溫法。

綜上所述，我國具有遼闊的地域，因此不同的地區(qū)具有不同的地勢、氣溫和環(huán)境。我國的高海拔地區(qū)多屬于高原地區(qū)，缺乏良好的交通條件，同時電力工程施工工期非常緊迫，因此，在使用和設(shè)計電氣設(shè)備的過程中，必須選擇合適的電氣設(shè)備，根據(jù)高海拔地區(qū)的氣象特征進(jìn)行合理的設(shè)計。

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