海拔对高低压柜的影响

1、海拔高度对中压开关设备的影响1高海拔对电器产品的要求1）高海拔地区的主要特征是大气压力和空气密度的降低。在此首先对低气压下的一些物理机理进行简单分析。根据气体状态方式求得空气密度与海拔高度的关系为：pH=p0（1-aH/TO）4.26式中：pH为海拔高度为H时的空气密度；p0为标准状态下空气密度，海平面在摄氏零度气温条件下的空气密度是1292g/m3;H为海拔高度（m）;T0为绝对温度，为273K;a为空气温度梯度，约为0.0065K/m。通过上述方程式，计算岀的结果见表1表1海拔高度与大气压力、空气密度、绝对湿度的关系海拔高度（m）0100020002500300040005000相对大气压

2、10.8810.7740.7240.6770.5910.514相对空气密度10.9030.8130.7700.7300.6530.583绝对湿度（g/m3）117.645.304.423.682.541.77从表1中可以看出，海拔高度每升高1000m，相对大气压大约降低12%空气密度降低约10%，绝对湿度随海拔高度的升高而降低。另外，随着海拔高度的升高，空气温度也在降低，每升高1000m，温度降低6.5K。空气密度降低后对中压电器产品带来的直接影响表现在两个方面；一是空气稀薄后在电场中更容易发生电离，从而导致绝缘性能的下降；二是空气稀薄后对流散热能力下降导致载流体载流能力的下降。因此就对在高海

3、拔地区使用的中压电器提岀了一些特殊要求。关于空气的电离，电离度和空气密度并不是线性的关系，在空气密度较大和接近真空的空气密度下都不利于气体分子的电离。在空气密度较大的情况下，电子或自由电子附着在气体分子上形成的离子在电场中加速运动，由于气体分子间的间隙很小，分子间碰撞频繁，离子无法加速到足够的动能去碰撞其它分子使其电离。而在接近真空的情况下，尽管在电场中荷能电子或离子可以加速到足够的动能，但与气体分子的碰撞概率大大降低，同样不利于气体介质的电离。在常压情况下，空气的电离度是随着空气密度的减少而逐渐加大的。2）高海拔地区要求对电器产品的工频耐压和雷电冲击耐压进行修正、对空气绝缘距离进行修正、对绝

4、缘件的爬距进行修正、对载流体的载流量进行修正。3）工频耐压和雷电冲击耐压和修正方法在GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求、GB311.1高压输变电设备的绝缘配合、GB500603110kV高压配电装置设计规范和GB/T20626.1特殊环境条件高原电工电子产品第1部分：通用技术要求中都有规定，试验地点在海拔1000m的情况下，GB311.1、GB50060和GB/T20626.1中修正后数值略低。拿海拔4000m修正说，按GB311.1修正，其修正系数Ka=1/（1.1-HX10-4）,Ka=1心.1-0.4）=1.428。但如果按GB11022来修正的话，通过

5、查曲线图可知，K=1.45。或按公式，因此按GB/T20626.1来修正较合理。修正方法见表2。表2工频耐压和雷电冲击耐压的修正方法产品使用地点海拔（m）1000200030004000500001.111.251.431.672海拔产品100011.111.251.431.67修正试验20000.9111.111.251.43系数地点30000.830.9111.111.25（Ka）海拔（n）40000.770.830.9111.1150000.710.770.830.9114）关于空气绝缘距离的修正，在DL404中规定每升高1000m空气绝缘距离增加10%在GB311.1和GB50060中

6、也有类似的规定，在实际使用中可以按上述规定进行修正。实际上空气绝缘距离只是衡量绝缘性能的指标之一，带电体的电场优化同样是决定绝缘性能的一个非常重要的因素。5）关于爬距的修正，目前国标里对此没有明确的规定，但在实际使用时，高海拔情况下必须对爬距进行修正。通过反复试验验证，发现海拔每升高100m，爬距增加1%可以有效降低沿面的爬电，保证绝缘件的绝缘性能。比如额定电压为40.5kV的绝缘件在二级污秽情况下表面爬距应大于810mn，那么在海拔2000m时，其表面爬距应大于891mm,依次类推。6）关于高海拔条件下载流体的降容问题，要考虑每升高1000m气温降低约6.5K，同时考虑大气密度降低引起的对流

7、散热能力的下降，另外还和设备内的风道设计密切相关，在设计时要综合考虑。2.12kV及40.5kV高海拔产品存在的问题断路器是核心部件，高海拔产品要解决的关键问题是绝缘，而对于断路器来说就是要解决好主导电部分的绝缘问题。采用传统的绝缘筒结构，厂家一般采用灭弧室表面加硅胶套的办法来加大爬距，这种方法一方面离散性较大，另一方面存在硅胶套绝缘老化的问题。因此在高海拔条件下，应尽可能采用固封极柱结构，可以有效提高产品的绝缘水平和稳定性。目前12KV产品经过特殊设计可使用于海拔4500m条件下，比较稳定成熟。而40.5kV产品目前只能可靠使用于海拔3000m以下。妨碍40.5kV产品进一步提高绝缘水平的薄

8、弱点主要有以下几个方面：1）带电显示装置所用传感器绝缘水平低，电场优化不合理目前市场上的传感器普遍爬距较小，而且二次岀线位置设计在侧面接近根部的位置，这种设计对电场没有进行过优化，二次岀线位置是绝缘的薄弱点。正确的设计应该是二次岀线从传感器底部引岀，经过试验证明，40.5kV传感器改变出线位置后工频耐压最少可提高10kVo2）接地刀刀头需进一步做好电场优化，目前市场上通用的接地刀，在动刀片和静刀座设计时没有充分考虑电场的优化，在高海拔地区应用时此处也是一个薄弱环节。其实最简单的办法就是将动、静刀片端头做成半圆形，同时将刀片的沿导圆，可有效提高绝缘水平。3）母线套管和触头盒需要进一步优化电场、加大爬距绝缘件的电场优化非常重要，要设计时必须进行电场的模拟，从而确定最佳方案。目前市场上很多绝缘件在这方面不考究，在高海拔地区使用时，存在的问题非常多，值得引起配套件厂家的重视。4）部分厂家的高海拔产品风道设计不合理在高海拔地区使用时，风道设计非常重要。如果产品不开风道，不仅会影响散热，还会影响绝缘，是因为高压室如果空气流通不畅的话，内部带电粒子浓度会越来