關(guān)于高海拔環(huán)境下高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)探討

摘 要：我國(guó)幅員遼闊，山地分布廣泛，高海拔環(huán)境下對(duì)高低壓電氣設(shè)備的要求也比較特殊?；诖耍恼聫母吆０苇h(huán)境對(duì)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的要求入手，對(duì)高海拔環(huán)境對(duì)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的影響及設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：高海拔；高低壓電氣；成套開(kāi)關(guān)

自我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)取得了飛速發(fā)展，電力需求猛增。近年來(lái)，我國(guó)正處于由重經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)向重經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，國(guó)家先后投入大量資金和先進(jìn)技術(shù)，淘汰了一些不符合上述發(fā)展要求的電力設(shè)備和電廠，同時(shí)，積極扶持農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)和改造。由此可以預(yù)見(jiàn)，對(duì)高低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的需求將不斷增長(zhǎng)。我國(guó)大多數(shù)農(nóng)村位于高海拔地區(qū)，高海拔地區(qū)對(duì)高低壓電氣設(shè)備的要求也比較特殊。從目前來(lái)看，雖然高低壓電氣設(shè)備在我國(guó)高海拔電力工程中已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，但尚未實(shí)現(xiàn)安全使用。因此，對(duì)高低壓電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，確保設(shè)備使用安全就十分必要。

1 高海拔環(huán)境對(duì)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的特殊要求

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家加大了對(duì)西部地區(qū)的開(kāi)發(fā)力度，并取得了一系列矚目成績(jī)。能夠適應(yīng)高海拔環(huán)境下的高低壓成套開(kāi)關(guān)成為支持西部大開(kāi)發(fā)的重要內(nèi)容。眾所周知，我國(guó)幅員遼闊，氣候差異明顯，其中，海拔超過(guò)2000m以上的地區(qū)占到了我國(guó)總領(lǐng)土面積的30%以上，而海拔超過(guò)1000m的地區(qū)占到了總領(lǐng)土面積的一半以上。電力作為一項(xiàng)基礎(chǔ)的民生工程，無(wú)論是對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還是提高人民生活水平店都有著十分重要的意義。在高海拔地區(qū)，由于地形相對(duì)復(fù)雜，氣候也較為惡劣，因此，需要大量高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備配套使用，同時(shí)，惡劣的自然環(huán)境也會(huì)對(duì)成套開(kāi)關(guān)設(shè)備產(chǎn)生影響。導(dǎo)致其自身功能無(wú)法得到充分發(fā)揮，縮短使用壽命。根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備分別適用的正常海拔為的1000m以下和2000m以下[1]。一旦超過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn)，就需要對(duì)成套開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和試驗(yàn)。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就要充分考慮高海拔環(huán)境對(duì)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的影響。

2 高海拔環(huán)境下對(duì)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的影響及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 影響

隨著海拔高度不斷上升，低氣壓和缺氧現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。大氣含氧量和大氣壓力均為平原地區(qū)的60%左右。由于海拔較高，因此，陽(yáng)光輻射更強(qiáng)，日照時(shí)間較平原也要更長(zhǎng)一些，屬于高紫外線輻射區(qū)域。平均氣溫低、日差大，年均氣溫在0℃以下，極端高溫為25～26℃，極端低溫為-45～-36℃，海拔4500m以上區(qū)域夏季最高氣溫低于0℃，一天中的最大溫差達(dá)22℃；相對(duì)濕度小、風(fēng)速大。正是由于高海拔地區(qū)存在上述氣候特點(diǎn)，因此，高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)受到許多不利因素影響。

2.1.1 絕緣介質(zhì)強(qiáng)度

高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備受到的最大不利影響來(lái)自于空氣密度或者是空氣壓力。在海拔較高的地區(qū)，海拔高度不斷升高，平均空氣密度和大氣壓也會(huì)不斷下降，進(jìn)而導(dǎo)致高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的外絕緣強(qiáng)度降低。據(jù)測(cè)算，平均氣壓每降低7.7～10.5kPa，外絕緣強(qiáng)度就會(huì)下降8%～13%。由此不難看出，空氣密度或空氣壓力對(duì)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的影響非常大。具體表現(xiàn)在：高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的散熱隨著海拔的上升而越來(lái)越差，絕緣強(qiáng)度隨之變?nèi)酢Ｔ谶@種情況下，高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備很容易發(fā)生絕緣擊穿事故。

由于高海拔地區(qū)自然環(huán)境相對(duì)惡劣，空氣密度的下降又會(huì)導(dǎo)致熱傳遞速度下降，外絕緣受到空氣密度降低的影響而越來(lái)越小。這樣一來(lái)，原本適當(dāng)?shù)慕^緣距離也會(huì)縮短，進(jìn)而影響到絕緣強(qiáng)度。

2.1.2 電暈及放電電壓

從目前來(lái)看，在高海拔輸配電中，最需要解決的就是電暈和無(wú)線電干擾的問(wèn)題。隨著海拔不斷升高，起暈電壓也會(huì)不斷降低，所以對(duì)高海拔地區(qū)來(lái)說(shuō)，不建議采用適用于低海拔的一些絕緣子和導(dǎo)線產(chǎn)品。除此之外，電暈會(huì)使絕緣的老化速度加快，并且無(wú)線電干擾以及線損強(qiáng)度也會(huì)增加。嚴(yán)重時(shí)線路可能出現(xiàn)電暈舞動(dòng)，嚴(yán)重威脅輸配電穩(wěn)定以及工作人員生命安全。

2.1.3 電氣間隙擊穿電壓

電氣間隙主要和設(shè)備使用環(huán)境有關(guān)，與老化現(xiàn)象并沒(méi)有關(guān)系。同一種電氣設(shè)備運(yùn)行在不同環(huán)境下產(chǎn)生的電壓也是不相同。電氣間隙參數(shù)是針對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備絕緣性來(lái)說(shuō)的。所以在對(duì)成套開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮運(yùn)行環(huán)境，比如氣壓、空氣密度等。電氣間隙的設(shè)定要符合環(huán)境要求，為高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

2.1.4 介質(zhì)冷卻效應(yīng)

受到空氣密度或空氣壓力降低的影響，空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)也會(huì)隨之下降。一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)電氣設(shè)備都是通過(guò)安裝空氣散熱器或者是借助強(qiáng)迫通風(fēng)和自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)散熱的。但是由于高海拔地區(qū)海拔通常較高，受到空氣密度降低的影響，散熱能力也會(huì)越來(lái)越差，而設(shè)備溫度將持續(xù)上升，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備使用壽命。據(jù)計(jì)算，氣壓每降低7.7～10.5kPa，溫度就會(huì)升高3℃～10℃。此外，由于溫度隨著海拔的升高而不斷降低，所以，電氣設(shè)備運(yùn)行溫度也會(huì)增加。由于電氣設(shè)備運(yùn)行溫度和運(yùn)行環(huán)境溫度存在較大差別，所以電氣設(shè)備很容易出現(xiàn)外殼變形、破裂等情況[2]。

2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

第一，在設(shè)計(jì)時(shí)要確保外絕緣強(qiáng)度裕度足夠大，這樣一來(lái)，才能夠彌補(bǔ)由于空氣密度下降導(dǎo)致的外絕緣強(qiáng)度下降的問(wèn)題，為高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備在高海拔環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

第二，在生產(chǎn)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備時(shí)，要對(duì)溫度變化帶來(lái)的影響進(jìn)行充分考慮，確保高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備能夠適應(yīng)惡劣天氣。

第三，由于高海拔環(huán)境下空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)也會(huì)隨之降低，所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)陣容系數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)考慮，根據(jù)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的工作環(huán)境設(shè)計(jì)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備。

第四，在高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備元器件的選擇上，應(yīng)當(dāng)選擇耐受溫差范圍大的產(chǎn)品，并且要對(duì)電氣間隙、爬電距離等進(jìn)行充分考慮。

3 結(jié)束語(yǔ)

在電力工程中高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備占據(jù)著十分重要的地位，它的性能直接關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定配送點(diǎn)以及居民用電安全、穩(wěn)定。從目前來(lái)看，我國(guó)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)眾多，已超過(guò)兩萬(wàn)家。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的要求也越來(lái)越高。企業(yè)必須明確設(shè)計(jì)方向，生產(chǎn)出滿足實(shí)際工作需求的高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

[1]潘耀坤，陳堅(jiān)祖.高海拔環(huán)境下高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)與應(yīng)用探析[J].機(jī)電信息，2015（21）.

[2]張吉利.淺談高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備在高海拔環(huán)境的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（22）.

作者簡(jiǎn)介：丁紅志（1982-），女，漢族，本科，寧夏銀川市人，工作單位：寧夏力成電氣集團(tuán)公司，主要從事高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備技術(shù)設(shè)計(jì)。