高海拔对电气设备的影响

精品文档 1欢迎下载 海拔高度对电气产品的影响 随着海拔高度的增加 大气的压力下降 空气密度和湿度相应地减少 其特征为 a 空气 压力或空气密度较低 b 空气温度较低 温度变化较大 c 空气绝对湿度较小 d 大阳 辐射照度较高 e 降水量较少 f 年大风日多 g 土壤温度较低 且冻结期长 这些特 征对电工产品性能有下面四大影响规律 列出如下 1 空气压力或空气密度降低的影响 1 对绝缘介质强度的影响 空气压力或空气密度的降低 引起外绝缘强度的降低 在海拔至 5000m 范围内 每升 高 1000m 即平均气压每降低 7 7 10 5kPa 外绝缘强度降低 8 13 2 对电气间隙击穿电压的影响 对于设计定型的产品 由于其电气间隙已经固定 随空气 压力的降低 其击穿电压也下降 为了保证产品在高原环境使用时有足够的耐击穿能力 必须 增大电气间隙 高原用电工产品的电气间隙可按下表进行修正 3 对电晕及放电电压的影响 a 高海拔低气压使高压电机的局部放电起始电压降低 电晕起始电压降低 电晕腐蚀严重 b 高海拔低气压使电力电容器内部气压下降 导致局部放电起始电压降低 c 高海拔低气压使避雷器内腔电压降低 导致工频放电电压降低 4 对开关电器灭弧性能的影响 空气压力或空气密度的降低使空气介质灭弧的开关电器灭弧性能降低 通断能力下降和电 寿命缩短 a 直流电弧的燃弧时间随海拔升高或气压降低而延长 b 直流与交流电 弧的飞弧距离随海拔升高或气压降低而增加 5 对介质冷却效应 即产品温升的影响 空气压力或空气密度的降低引起空气介质冷却效应的降低 对于以自然对流 强迫通风或 空气散热器为主要散热方式的电工产品 由于散热能力的下降 温升增加 在海拔至 5000 m 范围内 每升高 1000m 即平均气压每降低 7 7 10 5kPa 温升增加 3 10 a 静止电器的温升随海拔升高的增高率 每 100m 一般在 0 4K 以内 但对高发热电器 如 电炉 电阻器 电焊机等电器 温升随海拔升高的增高率 每 100m 达到 2K 以上 b 电力变压器温升随海拔的增高与冷却方式有关 其增加率每 100m 为 油浸自冷 额定 温升的 0 4 干式自冷 额定温升的 0 5 油浸强迫风冷 额定温升的 0 6 干式强迫风 冷 额定温升的 1 0 c 电机的温升随海拔升高的增高率每 100m 为额定温升的 1 6 对产品机械结构和密封的影响 a 引起低密度 低浓度 多孔性材料 例如 电工绝缘材料 隔热材料等 的物理和化学 性质的变化 b 润滑剂的蒸发及塑料制品中增塑剂的挥发加速 c 由于内外压力差的增大 气体或液体易从密封容器中泄漏或泄露率增大 有密封要求的 电工产品 间接影响到电气性能 精品文档 2欢迎下载 d 引起受压容器所承受压力的变化 导致受压容器容易破裂 2 空气温度降低及温度变化 包括日温差 增大的影响 1 高原环境空气温度对产品温升的补偿 平均空气温度和最高空气温度均随海拔升高而降低 电工绝缘材料的热老化寿命决定 于平均空气温度 高原环境空气温度的降低可以部分或全部补偿因气压降低而引起电工产 品运行中温升的增加 环境空气温度的补偿值为 0 5K hm 2 日温差或温度变化对产品结构的影响 高原空气温度的日温差大 较大的温度变化使产品外壳容易变形 龟裂 密封结构容 易破裂 3 空气绝对湿度减小的影响 1 绝对湿度对外绝缘强度的影响 平均绝对湿度随海拔升高而降低 绝对湿度降低时 电工产品的外绝缘强度降低 因 此要考虑工频放电电压与冲击闪络电压的湿度修正 湿度修正以零海拔时的平均绝对湿度 11g m3 为基准 具体修正按 GB311 2 中有关规 定 2 绝对湿度对电机换向及炭刷磨损的影响 绝对湿度的降低使换向器电机的换向火花增大 同时使电机炭刷的磨损率增加 4 太阳辐射照度 包括紫外线辐射照度增加的影响 1 高原热辐射增加的影响 海拔 5000m 时最大太阳辐射度为低海拔时相应值的 1 25 倍 热辐射对物体起加热作用 对于户外用电工产品 太阳热辐射的增加引起较大的表面附加温升 降低有机绝缘材料 的材质性能 使材料变形 产生机械热应力等影响 2 高原紫外线辐射增加的影响 紫外线辐射照度随海拔升高的增加率比太阳总辐射照度的增加率大得多 海拔 3000m 时已达低海拔时相应值的 2 倍 紫外线引起有机绝缘材料的加速老化 使空气容易电离而 导致外绝缘强度和电晕起始电压降低 从上述四大影响看出 高 低压成套开关设备使用在高原环境上的设计应该减低这些 影响 提高绝缘配合 同时增大电气间隙 在选择材料上和器件上综合考虑 从结构设计 和选择高原型器件入手 解决相关技术问题 其主要实现手段就是要从产品设计层面考虑 高海拔对电气设备主要的影响是绝缘和温升两方面 可以从两个方面思考 1 海拔高了后 容易放电 因此绝缘等级要升高 由于空气稀薄 对于空气冷却的部件散热降低 因此要降低功率使用 这个要根据具体的 海拔和散热条件进行计算 对不同的电气设备影响的侧重点不同 因此设计时侧重点不同 一 高压开关设备 海拔升高 气压降低 空气的绝缘强度减弱 使电器外绝缘降低而对内绝缘影响很小 由 于设备的出厂试验是在正常海拔地点进行的 因此 根据 IEC 出版物 694 对于开关设备以 精品文档 3欢迎下载 其额定工频耐压值和额定脉冲耐压值来鉴定绝缘能力 对于使用地点超过 1000M 以上时 应作适当的校正 对于 10KV 开关柜来说 其额定电压为 12KV 额定工频耐压值 有效值 为 32KV 对隔离距离 和 28KV 各相之间及对地 额定脉冲耐压值 峰值 为 85KV 对隔离距离 和 75KV 各相之间及对地 而随着海拔的升高 空气密度降低 散热条 件变差 会使高压电器在运行中温升增加 但空气温度随海拔高度的增加而逐渐降低 基 本可以补偿由海拔升高对电器温升的影响 但对于阀式避雷器来说 情况就较为复杂 由 于避雷器自身并不密封 其阀片的间距不可调 因此其火花间隙的放电电压易受空气密度 的影响 所以应向设备厂商注明海拔高度 或使用高压型阀式避雷器 二 干式变压器 环氧树脂干式变压器 国家标准关于以上两个因素有着明确的校正方法 根据 GB6450 干式变压器 中第 3 2 3 条和 4 2 条的规定 对于在超过 1000M 海拔处运行 并在正常海 拔进行试验的变压器 其温升限值应相应递减 超过 1000M 海拔部分以第 500M 为一级 温 升限值接自冷变压器 2 5 风冷变压器 5 减小 额定短时工频耐受电压值同时增加 6 25 三 低压电气设备 对于低压电气设备 情况要稍好一些 根据 JB Z0103 11 标准及科研部门的调查研究 现 有普通型低压电器在高原地区的使用如下 1 温度 现有一般低压电器产品 使用于高原地区时 其动 静触头和导电体以及线圈等 部分的温度随海拔高度的增加而递增 其温升递增率为海拔每升高 100M 温升增加 0 1 0 5K 但大多数产品均小于 0 4K 而高原 地区气温随海拔高度的增加而降低 其递减率为 海拔每升高 100M 气温降低足够补偿由海拔升高对电器温升的影响 因此 低压电器的额 定电流值可以保持不变 对于连续工作的大发热量电器 可适当降低电源等级使用 2 绝缘耐压 普通型低压电器在海拔 2500 米时仍有 60 的耐压裕度 且通过对国产常用 继电器与转换开关等的试验表明 在海拔 4000M 及以下地区 均可在其额定电压下正常运 行 3 动作特性 海拔升高时 双金属片热继电器和熔断器的动作特性有少许变化 但在海拔 4000M 下时 均在其技术条件规定的特性曲线 带 范围内 RTO 等国产常用熔断器的熔化特 性最大偏差均在容许偏差的 50 以内 而国产常用热继电器的动作稳定性较好 其动作时 间随海拔升高有显著缩短 根据不同的型号 分别为正常动作时间和 40 73 也可在现 场调节电流整定值 使其动作特性满足要求 通过对低压熔断器非线性的环境温度对时间 电流特性曲线研究表明 熔体的载流能力在同样的较小的过载电流倍数情况下 即轻过载 熔断时间随环境温度减小而增加 在 20 度以下时 变化的程度则更大 而在同样的较大 的过载电流倍数情况下 即短路保护时 熔断时间随环境温度的变化可不作考虑 因此