淺析高海拔地區(qū)如何選用低壓電器

高繼輝

摘 要 我國擁有海拔2000m及以上的廣大地區(qū)，低壓電器如何在高海拔地區(qū)使用是迫切需要解決的問題。本文針對高海拔地區(qū)空氣密度低、氣壓低、氣溫低的自然條件，提出了低壓電器在高海拔地區(qū)使用時的選擇建議。

關鍵詞 高海拔地區(qū) 低壓電器 工作電流 分斷能力 保護特性

中圖分類號：TM502.6 文獻標識碼：A

0前言

我國幅員遼闊，地勢西高東低，海拔2000m及以上地區(qū)大約占國土面積35%，該地區(qū)資源豐富，需要大規(guī)模開發(fā)并可持續(xù)性發(fā)展，其中就需要大量的低壓電器。海拔高了，空氣密度降低，在海拔5000m的范圍內(nèi)，海拔每升高100m，氣壓降低約8mmHg左右，在海拔1000m以上，每升高100m，氣溫平均下降0.6℃，由此可見，低壓電器設備的使用條件變惡劣了。

國家標準規(guī)定，低壓電器使用的海拔高度為2000m及以下。對于海拔高于2000m地區(qū)低壓電器的使用，一般采取以下兩種辦法來處理。

其一是專門開發(fā)用于高海拔地區(qū)的產(chǎn)品。但投入多，研發(fā)時間較長、產(chǎn)出少。

其二是現(xiàn)有的通用低壓電器采取某些選擇性措施后，仍可用于高海拔地區(qū)，此方法對于目前情況來看比較實用。

1低壓電器在高海拔條件下的使用限制

如果海拔高度超過2000m，低壓電器的使用會受到某些限制。

較低的空氣密度會降低產(chǎn)品的散熱能力，因而產(chǎn)品需降容使用。雖然由于環(huán)境溫度的降低，對改善散熱有所幫助，但高海拔地區(qū)的氣候和環(huán)境條件較差，產(chǎn)品只能在戶內(nèi)使用。因此，氣溫的降低，只少許改善了散熱條件，產(chǎn)品還需降容使用。

空氣密度的降低，擊穿強度與耐壓強度也隨之減小，在電氣間隙和爬電距離不改變的條件下，產(chǎn)品的額定絕緣電壓和最大額定工作電壓都要降低。

由于空氣密度的降低，散熱條件惡化，控制電器的操作系統(tǒng)需要強化。

同樣，空氣密度的降低，產(chǎn)品承受過電壓的水平降低，滅弧能力降低，因此產(chǎn)品的通斷能力水平也要降低。

2低壓電器在高海拔地區(qū)的選用建議

2.1關于工作電流的降容系數(shù)Ki

根據(jù)我國高海拔地區(qū)的環(huán)境及氣象資料，低壓開關電器在高海拔地區(qū)應用時，工作電流的降容系數(shù)建議按以下公式計算

Ki=H-0.025△H

式中： H ——海拔高度

△H ——與2000m相差的海拔高度差

2.2關于最大額定工作電壓的選用系數(shù)Ku

對于國產(chǎn)低壓電器開關，建議按以下公式計算

Ku=1/1+0.2△H

2.3分斷能力降容選擇

由于海拔增高，空氣密度的降低，大氣壓力也隨之降低，觸頭材料的熔點與沸點也隨之降低，在電弧電流高溫的作用下，觸頭材料的升華比低海拔時快，觸頭材料損失嚴重，因此在高海拔地區(qū)，電器的分斷能力降低。電器不同，分斷能力降低的選擇也不同。

對于接觸器，其分斷能力由使用類別和額定工作電流的倍數(shù)來決定，因此在高海拔地區(qū)，接觸器的工作電流降為KiIe，其分斷能力的降低也應為N KiIe（N為相應使用類別所要求的倍數(shù)）。

（1）對于斷路器，情況就與接觸器不同，它的分斷能力是由斷路器的滅弧結構形式來區(qū)別。

①普通型亦即零點熄弧式斷路器。這種斷路器觸頭分斷能力來自兩方面：觸頭彈簧反力和短路電流的峰值在觸頭回路中產(chǎn)生的電動斥力。這種斷路器的分斷能力受觸頭分斷速度的限制，因而分斷能力比較低，分斷時產(chǎn)生的過電壓也不高，一般能經(jīng)受住分斷后介電強度的驗證。因為觸頭壓力和回路電動力是由額定電流來決定，故這種斷路器的短路分斷能力隨海拔的升高按電流衰減系數(shù)Ki減小。

②限流型。可理解為把未受影響的沖擊短路電流限制到較小的允通電流。限流的方法很多，由于采取限流措施，故觸頭實際分斷的電流遠低于預期電流，所以限流型斷路器的分斷能力考慮的主因不是電流本身，而是為了防止弧隙介質強度恢復不夠，電弧電壓上升太慢，導致電網(wǎng)電壓對弧隙的重擊穿。因此，限流型斷路器的分斷能力隨海拔的增高按工作電壓的衰減系數(shù)Ku而減小。

2.4關于保護特性

隨著海拔的增高，電器中采用熱雙金屬系統(tǒng)構成過載保護特性，采用電磁機構組成的瞬時保護特性，如熱磁式斷路器、熱過載繼電器、熔斷器等的保護特性都會受到影響。

2.4.1反時限過載保護特性

如果在標準狀態(tài)下（即海拔、環(huán)境等參數(shù)符合標準的情況下）過載保護特性的參數(shù)為Ie2T1，在高海拔情況下的過載保護特性參數(shù)為（KiIe）2 T2，顯然，

Ie2T1=（KiIe）2 T2

即在高海拔的條件下，反時限過載保護的動作時間為T2=Ki2T1，T2> T1，動作時間T2要延后，因此，要達到保護目的，電器的過載保護必須調整，一般這種調整不需要更換過流保護的零件，只需要重新調整。或者電器制造廠在出廠整定時，按t= Ki2 T1的要求縮短延時整定的時間，以保證產(chǎn)品在高海拔地區(qū)使用時延時脫扣不會超過標準。

2.4.2瞬動保護特性

瞬動保護采用電磁脫扣的斷路器，其保護設定值為（8～12）Ie（配電型）或（10～14）Ie（電動機保護型）。在高海拔條件下，觸頭回路流進的電流為KiIe，瞬動保護的整定值相應為（8～12）KiIe或（10～14）KiIe，因為Ki<1，故原在低海拔條件下整定合格的產(chǎn)品在高海拔條件下不一定符合標準要求，為此要保證產(chǎn)品在高海拔條件下達到正常保護，必須縮小產(chǎn)品在低海拔時保護整定的公差帶，如在海拔高度為5000m時，保護整定值為（9.5～11.5）Ie。

2.5關于電磁操作機構

接觸器的電磁操作線圈，斷路器的欠電壓脫扣線圈，他們都是電壓線圈，由于吸反特性并不因為海拔的變化而變化，所以電壓線圈不能降低電壓工作，否則就會出現(xiàn)關合故障。由于空氣密度的降低，為了保證線圈的散熱和絕緣強度，線圈必須加強處理，例如真空壓力浸漆。

3結束語

低壓電器用于高海拔地區(qū)勢在必行，需要做一些必要的驗證和實踐，為低壓電器在高海拔地區(qū)的應用提供有益的經(jīng)驗和保證。

參考文獻

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[2] 劉介才.工廠供電[M].機械工業(yè)出版社，2004.

[3] 孫麗華.供配電工程[M].機械工業(yè)出版社，2011.