高海拔地区电气设备选型

高海拔地区户内设备器件选型和结构设计要求1高海拔地区的特征一般来说，对于低压配电系统海拔在2000m以上，高压配电系统海拔在1000m以上的地区统称为高海拔地区。据测算，我国高海拔地区面积占全国总面积65%。高海拔地区具有的自然气候条件较恶劣，其特征为：(1)空气密度及气压较低。(2)空气温度较低，温度变化较大。(3)空气绝对湿度小。(4)太阳辐射强度较高。(5)降水量较少。(6)大风日多。(7)土壤温度较低，且冻结期长。2高海拔地区户内中压开关柜的设计要求2.1气压及空气密度的降低，引起了外绝缘强度的降低2.1.1对绝缘介质强度的影响空气的介质绝缘强度是随着气压的升高而增加，在空气稀薄或真空状态下又随着真空度的提高而增加。试验表明，海拔每升高1000m，平均气压则降低7.7～10.5kPa，外绝缘强度降低8%～13%。2.1.2对电气间隙击穿电压的影响对于设计定型的产品，由于电气间隙已固定，随着空气压力的降低，击穿电压也下降。为了保证产品在高海拔地区使用时有足够的耐击穿能力，必须增大电气间隙和爬电距离。在不同海拔海拔高度，不同电压等级以空气作为绝缘介质柜内各相导体间及对地净距如下表(单位：mm)海拔高度/m额定电压/kV3.67.212.024.040.5100075100125200300200083110138220330250086115144230345300090120150240360350094125156250375400098130163260390当海拔在2000～4000m之间时，通常情况下中压开关柜外形均应增加以满足空气间隙的要求。通常断路器和隔离开关的相间距决定了柜中铜排的相间距，所以断路器和隔离开关的相间距应该根据海拔高度选用。12kV的断路器和隔离开关相间距有210，230，250，275mm四种，通常采用的铜排宽度有50，60，80，100mm三种，在不同的断路器、隔离开关相间距和铜排宽度下，铜排相间距如下：铜排宽度/mm断路器和隔离开关相间距/mm210230250275501601802002256015017019021580130150170195100110130150175从表中可以看出，对于3.6kV和7.2kV，断路器和隔离开关相间距为210mm，铜排宽度不大于80mm时，电气间隙能够满足要求；铜排宽度为100mm时，海拔超过1000m就应该选用230mm相间距的断路器和隔离开关。对于12kV，不同海拔高度和铜排宽度，断路器和隔离开关相间距选择如下表：海拔高度/m铜排宽度/mm506080100100021021021023020002102102302502500210210230250300021023025027535002102302502754000230230250275各生产厂家的断路器和隔离开关相间距不一致，在选型时请参照说明书以不小于上表选用。注意，KYN28-12柜型如果选择了相间距为275mm的断路器，柜宽应选用1000mm。在具体的工程中，当开关柜的外形尺寸受实际条件的限制无法增加时，应该采用复合绝缘，复合绝缘的空气距离建议按下表选取。(单位：mm)额定电压/kV海拔/m1000200025003000350040007.2～1230333536383940.5606669727578对于小型化中压开关柜，用以环氧树脂等固体绝缘材料整体浇注的电器设备，由于将外绝缘变为内绝缘，也可以用于高海拔地区，但一般固封工艺要求高，成本显著增加。2.2空气温度降低及温度变化增大的影响(1)对产品性能的影响。在海拔较高且环境温度较低的地区，环境温度对开关柜中一、二次元器件(如断路器等)的可靠性有一定的影响，所以必要时还要经过低温试验验证产品的性能。(2)对产品温升的影响。气压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，由于散热能力降低，而增加温升。环境平均温度和最高温度均随海拔的升高而降低。高海拔环境气温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的温升增加。因此，对于开关和铜排等导体一般进行产品设计时可不考虑高海拔对温升的影响。器件说明书对海拔高度有降容说明的按照器件说明书降容选用。对于电抗器和变压器，在设计时注明海拔高度，由供方进行相应的设计。高压固态软起动器中的可控硅和液体电阻等发热器件按照相关产品选型规范选型。(3)日夜温差或温度变化对产品结构的影响。高海拔空气温度的日夜温差大。较大的温度变化使环氧树脂浇注的产品，如电流电压互感器、绝缘件等容易变形、龟裂，密封结构容易破裂。（4）低温环境要求在环境温度较低的高海拔地区，开关柜内的一、二次元器件除了满足海拔的要求外，还必须满足低温环境的要求。传动组件的润滑方式必须满足低温环境的要求。2.3环境污秽水平对爬电距离的影响高污秽环境对电气设备的影响重点表现在以下三方面：（1）整个电气回路（一次、二次）和铜排连接的腐蚀影响高、低压成套开关柜使用在一些使用环境出现高污秽腐蚀性气体或盐雾或粉尘等的电气室时，必然这些气体或粉尘等在接触潮湿性环境后，即可会转化成很强的腐蚀性（转化为酸），如SO2，H2S，氯气、盐雾等气体，而电气回路中常见处理工艺如镀银等或裸铜连接对这些强酸非常敏感，粉尘或气体一旦转化为强酸，就会腐蚀开关柜的电路部分，改变导线的化学性质和物理性质，触点的传导性等，数月后可出现的明显后果为：a）、裸铜母线的颜色变化：铜的一些部位变为浅蓝色/铜的一些部位变黑/脱落(粉化效应)；b）、腐蚀镀银母线和镀银开关接头(开关器件连接端头或内部触头)，导致银线突出(银须效应)；c）、本地母线的过热，母线接合点的传导性降低，从而导致过热；d）、可抽取式镀银触点(电插头&辅助滑动/插入式触点)开始氧化，它们变黑，并开始出现过热；e）、开关开始出现过热、或停止运行；f）、腐蚀带有裸露表面的电缆(电力线或辅助电线)，导致出现爆裂、高电阻等情况。这些缺陷通常迅速出现于制造商的保质期内，直接影响开关柜的电气性能。如果是一次线路出现问题，将出现温升过热，接地故障等事故；如果是二次线路出现问题，却出现高海拔降容说明的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。对于在使用说明书中有明确说明的，按说明书降容选用。正泰的NA1-1000说明书中无降容说明，而NA1-2000~6300中有降容要求如下：正泰的NA8系列降容说明如下：常熟CW1、CW2、CW3系列降容说明如下：ABB公司所产空气断路器降容说明如下：海拔高度（m）<=2000300040005000额定工作电压（V）690600500440额定电流（In）In0.98In0.93In0.9InSchneider公司生产的塑壳断路器NS100---NS630型降容说明如下：海拔高度/m<=2000300040005000额定电流/A100-630800-1250100-630800-1250100-630800-1250100-630800-1250额定工作电压/V690690550590480520420460电流降低系数K110.960.990.930.960.90.94伟创AC60系列变频器降容说明如下：海拔高度（m）<=1000200030004000输出电流（%In）In0.94In0.88In0.82InABB公司ACS800、ACS550、ACS510系列变频器降容说明如下：ABB公司的PST、PSTB软起动起降容说明：1000-4000m降容系数为0.007%/m施耐德的ATS22降容说明：1000-2000之间海拔高度，每升高100m，额定电流降低2%，没有2000m以上的说明。施耐德的ATV系列变频器降容说明：1000m以上每升高100m，功率降低1%，400V的最高海拔3000m，500V/690V的最高海拔2400m。3.2、绝缘耐压普通型低压电器在海拔2500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。从上面几个断路器的降容说明表中可以看出其工作电压有所降低，所以选用时，应选用额定工作电压为690V及以上的器件。3.3、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，在高原地区的使用熔断器开关作为配电线路的过载与短路保护时，其上下级之间的选择性应特别加以考虑。在采用低压断路器时，应留有一定的断路与工作余量。由此可见，