高海拔對(duì)電氣設(shè)備的特殊要求

黃志強(qiáng)

摘 要：電氣設(shè)備在高海拔地區(qū)主要受到來(lái)自溫升和絕緣兩個(gè)方面的影響。文章主要針對(duì)高海拔地區(qū)對(duì)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(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)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(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展的階段中，同時(shí)我國(guó)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(xiàng)基本建設(shè)項(xiàng)目正在慢慢走進(jìn)中西部地區(qū)。但是，我國(guó)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?yàn)楦吆０蔚貐^(qū)由于氣象的特殊性，對(duì)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(mǎn)足一定的要求。在本文中主要針對(duì)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(guò)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(shí)空氣越稀薄，太陽(yáng)日照輻射的穿透力越強(qiáng)，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(duì)電氣設(shè)備的影響

2.1 高海拔氣象對(duì)低壓電器的影響

在高海拔地區(qū)使用低壓電器，因?yàn)楹０胃叨壬?，電器?nèi)部的元器件會(huì)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(shí)，海拔高度的增加還還會(huì)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(bǔ)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(shí)候，室外環(huán)境氣溫變化比較大，此時(shí)元器件升溫的溫度和氣溫降溫的溫度之間補(bǔ)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(bǔ)償作用所帶來(lái)的影響。同時(shí)，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(lèi)粘稠度增加，甚至凝固，會(huì)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。并且晝夜溫差較大對(duì)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(shí)候應(yīng)當(dāng)盡量在恒溫場(chǎng)所內(nèi)或者室內(nèi)。

2.2 高海拔地區(qū)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的影響

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

2.3 高海拔地區(qū)對(duì)變壓器的影響

通常情況下，對(duì)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(duì)流途徑散熱的作用并不明顯。此時(shí)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(cè)的溫度應(yīng)當(dāng)在500米一級(jí)所降低的溫度限值以?xún)?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(duì)氣溫的降低起到一定的補(bǔ)償作用。

3 高海拔地區(qū)氣象對(duì)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?yàn)榭諝庵g的空隙穿透性和空氣密度密切相關(guān)，按照對(duì)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(guò)相關(guān)研究證明，電氣設(shè)備絕緣節(jié)會(huì)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(jí)污穢條件，開(kāi)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(jī)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(duì)的裕度，因此滿(mǎn)足高海拔地區(qū)電氣設(shè)備的運(yùn)行條件。

3.3 對(duì)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(chǎng)均勻度越高，此時(shí)空氣間隙擊穿電壓越高。所以，在設(shè)計(jì)和制造電氣設(shè)備的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)選擇邊緣、圓角的R型排作為木牌，同時(shí)采用的母線需要經(jīng)過(guò)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(qiáng)的電場(chǎng)。

3.4 電氣設(shè)備紅外測(cè)溫影響因數(shù)及溫度修正

對(duì)電力設(shè)備而言，檢測(cè)其運(yùn)行是否處于正常的狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)在于溫度，這個(gè)參數(shù)在檢測(cè)參數(shù)中具有著極為重要的意義。目前，多數(shù)針對(duì)電力設(shè)備溫度進(jìn)行檢測(cè)的常見(jiàn)方式包括了測(cè)溫蠟片、數(shù)字溫度計(jì)等，該方式具有著多方面的缺陷，例如檢測(cè)結(jié)果誤差較大，容易受到電磁的干擾，溫度檢測(cè)速度較慢等等。紅外測(cè)溫在電氣設(shè)備溫度測(cè)量的應(yīng)用日趨廣泛，但是測(cè)溫精度易受外界干擾。在采用紅外測(cè)溫方式進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，被測(cè)物體的輻射能量是用來(lái)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(cè)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(cè)物體的材料性質(zhì)相同，但是也會(huì)因?yàn)楸砻鏍顟B(tài)的不同而有所不同，這種區(qū)別可以使用發(fā)射率e來(lái)表示。以此為依據(jù)，在采用紅外測(cè)溫方式來(lái)進(jìn)行溫度檢測(cè)的時(shí)候，可以通過(guò)對(duì)發(fā)射率進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)檢測(cè)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(huì)轉(zhuǎn)變成為對(duì)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(gè)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(jī)性，只能夠在實(shí)際工作中采用有針對(duì)性的方式進(jìn)行處理，沒(méi)有固定的模式。綜上，可見(jiàn)被測(cè)物體的發(fā)射率在非黑體輻射問(wèn)題的解決上發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，通過(guò)對(duì)被測(cè)物體的發(fā)射率，可以提高紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。在實(shí)際的工作中必須測(cè)定被測(cè)物體的發(fā)射率，常見(jiàn)的方式包括了儀器直接測(cè)定法、涂料法以及接觸測(cè)溫法。

綜上所述，我國(guó)具有遼闊的地域，因此不同的地區(qū)具有不同的地勢(shì)、氣溫和環(huán)境。我國(guó)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(shí)電力工程施工工期非常緊迫，因此，在使用和設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的過(guò)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(jì)。

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