高原電源車電氣控制部分設計要點分析

張云 王行巍

摘要：本文在充分掌握高原環境特點的基礎上，介紹了高原電源車電氣控制部分設計相關情況，此設計具備較全面和系統的電氣控制設施，結構緊湊，布局合理，實用方便，具有較強的高原供電能力，在實際應用中具有良好的推廣前景。

關鍵詞：高原電源車；電氣控制；設計要點

一、高原環境特點

按《電工產品不同海拔的氣候環境條件》規定，當超過海拔2000m時，高原環境氣候主要表現出氣壓低、空氣密度低、氣溫低、氣溫日變化大、絕對濕度低、風沙污染嚴重以及紫外線輻射強度大等特點，而且，隨著海拔的升高，這些氣候特點的表現越加明顯。居住在平原的人進入高原后，在低壓、缺氧的條件下，人體要進行一系列適應性調節，以達到其適應高原生活的目的。機體在調節適應過程中，臨床上即可出現一些癥狀（也稱應激反應），這些反應隨著每個人的年齡、性別、健康狀況、精神狀態等因素的不同，反應程度也有顯著的差異。

二、高原電源車電氣控制部分設計要點

（一）設計原則

通過充分的調研論證，結合我們掌握的有關成熟經驗和用戶需求，確定如下設計原則。

1.充分考慮到先進性和技術指標的要求，體現現代化科技的發展趨勢，以設計技術水平高、性能指標先進、可靠性高、環境適應性強的產品為原則。

2.產品設計以通用性、多用性、可靠性、綜合性、經濟性為基本要求，最大限度地滿足高原野外作業要求；必須滿足改裝規范和有關標準，嚴格執行國家標準、國家軍用標準，盡可能采用定型的機具設備和儀器。柜體應做到標準化、系列化、模塊化。綜合運用可靠性技術、維修性技術和優化設計技術，使產品結構合理、性能先進可靠、使用維修方便。

（二）應對溫升的措施

GB/T20626.1-2006標準提出，在高原環境條件下，溫升限值不應超過常規型相應產品標準規定的值。對電器產品來說，可以不對溫升進行海拔修正，但是應該視產品的溫升裕度適當減負荷應用。

變流裝置在海拔高于1200m的地區使用時，每升高100m，電流容量約降0.4%，進行設計時應考慮電流容量的補償。按此要求，應選擇電流容量較大的整流管與晶閘管，或在常規型產品電流容量的基礎上加上海拔修正值，對常規型變流裝置的容量進行海拔修正。

（三）電氣間隙和爬電距離修正

在海拔升高時，大氣的壓力、溫度、濕度都會影響空氣的密度、電子自由行程、碰撞電離及吸附效應使同等的電壓等級其擊穿距離減小；爬電距離與壓差、環境的污穢程度、絕緣材料耐泄痕指數有關，爬電距離不能小于電氣間隙。

因此，要滿足高原的抗擊穿安全距離，必須對耐壓等級進行降級或增大電氣間隙。一般情況下，電氣間隙不變情況下，其耐壓水平隨海拔高度每升100m，降低1%，因此，一般可以按海拔每升高100m，電氣間隙和爬電距離增大1%來修正。

（四）絕緣耐壓修正

高原環境下，電氣設備的工頻耐受電壓和沖擊耐受電壓值應符合產品標準規定，需要對產品的耐壓標準進行修正。一般，以考核內絕緣質量為主的例行試驗，試驗電壓取海拔1km或2km時產品的耐壓值不做修正，按照標準GB/T 20626.1-2006《特殊環境條件高原電工電子產品通用技術要求》提供的修正系數。

（五）抗靜電設計

高原環境天氣干燥易產生靜電，必須采用抗靜電設計來改善靜電的影響以保護電子設備能正常使用，可使用抗靜電材料，或采用屏蔽，改善屏蔽層接地的效果。可采取以下措施：

1.工藝控制法。對工藝流程中材料的選擇、設備安裝等過程應采取預防措施，控制靜電的產生和電荷的聚集，從源頭上抑制靜電電位和放電能量，以降低危害，但是高原環境下，防靜電涂層易老化脫落，放靜電材料需要有專門的高原適應性設計。

2.泄露法。通常利用物體電導，采用靜電接地的方法，使電荷向地面泄露，通過放電消除靜電的不良影響，同時這種方法還具有結構簡單、可靠高效的優點，能夠很好地適應電源車這種小型裝備的靜電消除。

3.復合中和法。利用靜電消除器產生的異性離子來中和帶電體的電荷，但這種消除方法具有成本高、可靠性低的缺點。

（六）元器件、結構和材料選用及設計要點

1.密封處理。變流器機柜做密封處理、防凝露設計；采用較高的防護等級，如IP54等；變流器機柜門采用防雨槽結構，避免臟污和液體沉積在密封件上，防止凝露滲入機柜；進出線采用分級套管防護。

2.溫度適應性材料選用。由于高原地區氣溫低、寒冷期偏長，同時使用過程中線纜表面溫差大，普通材質的電纜填充層及保護套容易老化斷裂，使用壽命短。在導線的選擇上，應選用耐寒、軟質（填充層、保護套等）電源線、控制線，解決易老化、斷裂等問題；增大電源線、控制線截面積，解決因高原散熱效率低，電纜溫升過高的問題。

3.器件選用。模擬電路在低溫下容易產生特性漂移，應盡量采用數字電路。保護電器方面，熱保護電器產品由于散熱環境的變化會造成保護曲線的變化，應該盡量選用電磁保護產品。保障裝備所使用的儀表應選用精度高、耐低氣壓、密封性好的產品，且具有一定的高原防護功能。應選用耐低溫的元器件，儀表要選用C組，即適應低溫組別的儀表。

（七）電器分斷性能

高原環境對電器的接觸和分斷能力有一定的影響，應該盡量選用密封充惰性氣體或者真空電器等不受海拔高度影響的電器，但是由于電源車工作振動較為頻繁、強烈，密封電器容易因外力而密封失效，在選用該種電器的時候應該驗證其抗振性能。無法采用密封或真空電器的設備，應驗證其滅弧性能是否符合技術要求。

三、結束語

綜上所述，隨著社會物質生活和文化生活質量不斷提高，供電可靠性已成為社會各界關注的焦點。針對高原環境影響，如何有效利用電源車已成為電力系統的重要組成部分。高原電源車性能方面還存在很多不足。隨著電源車市場需求的不斷增大，如何做好電源車電氣控制設計顯得尤為重要。積極掌握電源車電氣控制設計要點，對高原裝備設計意義重大。

參考文獻：

[1]朱逸天，趙徐成，王旭昆，凌軍.航空電源車動力傳輸系統研究現狀及發展[J].裝備制造技術，2015（11）.

[2]趙徐成，馬俊偉，朱逸天，馬勝勇.保障裝備高原環境適應性研究[J].裝備環境工程，2014（05）.