特殊環(huán)境中電氣設(shè)計(jì)問題及合理應(yīng)對(duì)分析

余嘉華　李可心

摘要：文章以特殊環(huán)境中電氣設(shè)計(jì)問題與合理應(yīng)對(duì)進(jìn)行分析，介紹研究背景之后，從以下兩個(gè)角度進(jìn)行研究，主要目的在于更好的改善特殊環(huán)境下電氣設(shè)計(jì)問題。

關(guān)鍵詞：特殊環(huán)境；電氣設(shè)計(jì)問題；解決對(duì)策

電氣設(shè)計(jì)一直是城市發(fā)展十分關(guān)注的問題，電氣設(shè)計(jì)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展、城市化進(jìn)程推進(jìn)的基礎(chǔ)上獲得更多的發(fā)展空間。但是工程設(shè)計(jì)或者生產(chǎn)實(shí)踐等方面，存在一些特殊環(huán)境，比如高海拔或者高污穢等環(huán)境，電氣設(shè)計(jì)問題明顯，怎樣發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)解決問題是文章研究的重點(diǎn)。

一、研究背景

某省工業(yè)集團(tuán)公司屬于西部開發(fā)中的一份子，主要研究開發(fā)氯化鉀項(xiàng)目，該項(xiàng)目的研究位于我國(guó)格爾木市察爾汗鹽湖，主要研究原料為鹵水。工廠加工期間，生產(chǎn)主要原料屬于光鹵石，光鹵石成分由氯化鉀、氯化鎂與氯化鈉等，當(dāng)然最終生產(chǎn)產(chǎn)品屬于氯化鉀。其中電氣設(shè)計(jì)主要由高壓供電配電系統(tǒng)，為其提供110kV的供電線路，還包含35kV供電線路，變電所是110kV/35kV，變電所中包含車間變電所與其他變電所。架空線路為110kV線路，電纜線路為35kV，變電所中的所有供電方式都屬于戶內(nèi)模式。

二、特殊環(huán)境下電氣設(shè)計(jì)性能所受影響

對(duì)于海拔比較薄的地區(qū)來(lái)講，氣候一般都是大陸性高寒或者干旱氣候等，總體來(lái)講氣象條件十分艱巨。多屬于多風(fēng)、少雨等，并且氧氣稀缺，氣壓非常低，空氣中經(jīng)常包含一些鹽霧，具有比較強(qiáng)的紫外線輻射，同時(shí)蒸發(fā)量非常大。正因?yàn)樘厥猸h(huán)境下空氣比較稀薄，所以電氣設(shè)計(jì)中，設(shè)備絕緣能力受到限制，呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，電氣設(shè)備本身的散熱條件要求十分苛刻，但是周圍環(huán)境不能滿足其要求，導(dǎo)致散熱效果不夠理想。污穢級(jí)別對(duì)電氣設(shè)備也影響嚴(yán)重，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的分級(jí)劃分，重型污染地區(qū)都屬于三級(jí)污穢標(biāo)準(zhǔn)，如果不能科學(xué)選擇電氣設(shè)備以及絕緣設(shè)備，將會(huì)出現(xiàn)污閃事故，并且污穢級(jí)別的變化，事故發(fā)生的頻繁性也會(huì)變化。

三、特殊環(huán)境下需要關(guān)注的問題與合理應(yīng)對(duì)

（一）一般要求

特殊環(huán)境下電氣設(shè)計(jì)，需要嚴(yán)格按照我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，《3-110kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)施，其中對(duì)海拔高度明確規(guī)定，如果海拔超出1000米，必須加強(qiáng)電器外絕緣能力。如果海拔為4000米，需要對(duì)工頻、沖擊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，及時(shí)修正電壓系數(shù)，具體修正計(jì)算公式如下：

在公式中，修正系數(shù)為X，具體安裝地點(diǎn)海拔高度為H，單位為m。如果海拔超出1000米，必須選擇高原型電器產(chǎn)品，同時(shí)關(guān)注絕緣性能的提高，保證電氣設(shè)備設(shè)計(jì)安全，及時(shí)完善其中存在的問題。

（二）設(shè)備選型以及參數(shù)

對(duì)于在特殊環(huán)境下，選擇設(shè)備的型號(hào)，設(shè)定設(shè)備參數(shù)至關(guān)重要，尤其是設(shè)備參數(shù)的動(dòng)態(tài)修訂。

1.電器110kV，110kV的電器其外絕緣基本都具有一定的限度，能夠適應(yīng)海拔在2000米以下的環(huán)境，其適應(yīng)力十分強(qiáng)。如果海拔超出2000米，但是在3000米以下的環(huán)境中，就需要選擇一些適當(dāng)?shù)呐潆娧b置，可以選擇磁吹避雷器或者適當(dāng)電器，增強(qiáng)電器的絕緣能力，保證電器安全。

2.絕緣子片數(shù)的確定。對(duì)于環(huán)境海拔高度為1000-3500的相關(guān)地區(qū)，絕緣子片數(shù)十分關(guān)鍵，必須增加數(shù)量，提高外絕緣能力，當(dāng)然對(duì)于絕緣子片數(shù)的確定，需要通過計(jì)算得出，具體計(jì)算如下：NH=N[1+0.1（H-1）]，公式中，NH主要表示修正絕緣子片數(shù)修正之后的數(shù)量，其中N表示海拔控制在1000米環(huán)境下絕緣子片數(shù)。當(dāng)然海拔高度為H，單位為km。

3.避雷器的應(yīng)用。避雷器的應(yīng)用，主要類型為瓷吹閥型避雷器，這種避雷器絕緣效果非常理想，并且屬于高原型避雷器。當(dāng)海拔在2000-3000米的環(huán)境下，工頻放電電壓頻繁，其抗壓能力也會(huì)下降。

4.變壓器溫度限值方面也至關(guān)重要。尤其是一些特殊環(huán)境下，變壓器安裝場(chǎng)所受到限制，需要根據(jù)變壓器生產(chǎn)廠家規(guī)定，及時(shí)將升溫限值進(jìn)行調(diào)整，修正之后再次觀察，如果還不能滿足特殊環(huán)境需求，需要再次調(diào)整，直至滿足要求為止。常見的油浸空氣冷卻式變壓器，其適合安裝環(huán)境海拔高度為1000米，當(dāng)然實(shí)驗(yàn)研究期間，研究場(chǎng)地的海拔高度在1000米以內(nèi)，自冷式變壓器繞平均溫度每海拔增加400米，溫度升值1K，但是風(fēng)冷式變壓器升值是海拔增加250米為基準(zhǔn)。不同變壓器對(duì)海拔的要求不同，需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境需求為標(biāo)準(zhǔn)，選擇適當(dāng)?shù)淖儔浩鳌?/p>

變壓器是電氣設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的設(shè)備，變壓器其容量也十分關(guān)鍵。如果根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的變壓器容量，將其投入到高海拔地區(qū)，容量值會(huì)不斷降低，相比較正常環(huán)境，容量值額定運(yùn)行溫度變化需要進(jìn)行專業(yè)計(jì)算。對(duì)于35kV戶內(nèi)交流開關(guān)設(shè)備來(lái)講，比如我國(guó)的四川電器股份責(zé)任公司，推出的KYN10-40.5產(chǎn)品。當(dāng)然開關(guān)柜的設(shè)計(jì)，首先需要滿足其封閉式開關(guān)要求，尤其是內(nèi)部設(shè)計(jì)中，保證結(jié)構(gòu)尺寸的動(dòng)態(tài)性，能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。結(jié)合特殊環(huán)境要求為基礎(chǔ)，滿足其需求之后，開關(guān)柜還能夠正常運(yùn)行。

（三）開關(guān)設(shè)備

開關(guān)設(shè)備是針對(duì)110kV戶內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。我國(guó)對(duì)于這方面的設(shè)計(jì)，很多生產(chǎn)廠家都開始設(shè)計(jì)目標(biāo)延伸到特殊環(huán)境中，集合氣候、海拔等特殊因素，保證設(shè)備高海拔下性能穩(wěn)定。

（四）戶外交流高壓跌落式熔斷器

戶外交流高壓跌落式熔斷器是特殊環(huán)境下，電氣設(shè)備關(guān)鍵設(shè)備。其應(yīng)用之前需要進(jìn)行專業(yè)的實(shí)驗(yàn)研究，將特殊環(huán)境海拔3000米作為在研究條件，處于這個(gè)海拔高度下熔斷器的應(yīng)用，必須進(jìn)行絕緣實(shí)驗(yàn)，本身絕緣屬性會(huì)下降，需要根據(jù)絕緣要求提升絕緣能力。比如1000米海拔的環(huán)境下，戶外交流高壓跌落式熔斷器其絕緣能力絕對(duì)強(qiáng)于海拔3000米的環(huán)境絕緣能力。并且實(shí)驗(yàn)中還需要注意，保證額定受電壓值與海拔系數(shù)之間相乘，海拔系數(shù)為1.28，最高能夠允許的溫度下，保證溫度升值穩(wěn)定，將海拔系數(shù)進(jìn)行修正，海拔系數(shù)為0.92，最終實(shí)驗(yàn)需要以實(shí)際相貼合。

綜上所述，特殊環(huán)境對(duì)電氣設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)格，不斷提高特殊環(huán)境下電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量，改善其中存在的問題，保證特殊環(huán)境下的電氣安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱忠烈，張旭航，祝瑞金，曹煒，杜洋.碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線在華東電網(wǎng)的應(yīng)用分析[J].電力與能源，2015，34（02）：128-130+139

[2]曾得恩，臧振鵬，郭力.淺談特殊環(huán)境增安型三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].電氣防爆，2017（02）：9-12