高海拔地區(qū)電氣設備選型

1、高海拔地區(qū)戶內設備器件選型和結構設計要求1高海拔地區(qū)的特征一般來說，對于低壓配電系統(tǒng)海拔在2000m以上，高壓配電系統(tǒng)海拔在 1000mA上的地區(qū)統(tǒng)稱為高海拔地區(qū)。據測算，我國高海拔地區(qū)面積占全國總面積65%高海拔地區(qū)具有的自然氣候條件較惡劣，其特征為：(1)空氣密度及氣壓較低。(2)空氣溫度較低，溫度變化較大。(3)空氣絕對濕度小。(4)太陽輻射強度較高。(5)降水量較少。(6)大風日多。(7) 土壤溫度較低，且凍結期長。2高海拔地區(qū)戶內中壓開關柜的設計要求7.1 氣壓及空氣密度的降低，引起了外絕緣強度的降低7.1.1 對絕緣介質強度的影響空氣的介質絕緣強度是隨著氣壓的升高而增加，在空氣稀薄

2、或真空狀態(tài)下又隨著真空度的提高而增加。試驗說明，海拔每升高1000 m,平均氣壓則降低10.5 kPa ,外絕緣強度降低8%-13%7.1.2 對電氣間隙擊穿電壓的影響對于設計定型的產品，由于電氣間隙已固定，隨著空氣壓力的降低，擊穿電壓也下 降。為了保證產品在高海拔地區(qū)使用時有足夠的耐擊穿能力，必須增大電氣間隙和爬電距在不同海拔海拔高度，不同電壓等級以空氣作為絕緣介質柜內各相導體間及對地凈距 如下表(單位：mm)海拔高度/m額定電壓/kV1000751001252003002000831101382203302500861151442303453000901201502403603500941

3、25156250375400098130163260390當海拔在20004000m之間時，通常情況下中壓開關柜外形均應增加以滿足空氣間隙的 要求。通常斷路器和隔離開關的相間距決定了柜中銅排的相間距，所以斷路器和隔離開關 的相間距應該根據海拔高度選用。12kV的斷路器和隔離開關相間距有 210, 230, 250, 275mrffi種，通常采用的銅排寬度 有50, 60, 80, 100mn£種，在不同的斷路器、隔離開關相間距和銅排寬度下，銅排相間距 如下：銅排寬度/mm斷路器和隔離開關相間距/mm2102302502755016018020022560150170190215801

4、30150170195100110130150175從表中可以看出，對于 3.6kV和7.2kV,斷路器和隔離開關相間距為210mm銅排寬度不大于80mm寸，電氣間隙能夠滿足要求；銅排寬度為100mm寸，海拔超過1000nM應該選用230mm目間距的斷路器和隔離開關。對于12kV,不同海拔高度和銅排寬度，斷路器和隔離開關相間距選擇如下表：海拔高度/m銅排寬度/mm506080100100021021021023020002102102302502500210210230250300021023025027535002102302502754000230230250275各生產廠家的斷路器和隔離

5、開關相間距不一致，在選型時請參照說明書以不小于上表 選用。注意，KYN28-12柜型如果選擇了相間距為 275mm勺斷路器，柜寬應選用 1000mm在具體的工程中，當開關柜的外形尺寸受實際條件的限制無法增加時，應該采用復合絕緣，復合絕緣的空氣距離建議按下表選取。（單位：mm）額定電壓/kV海拔/m1000200025003000350040007.2 1230333536383940.5606669727578對于小型化中壓開關柜，用以環(huán)氧樹脂等固體絕緣材料整體澆注的電器設備，由于將 外絕緣變?yōu)閮冉^緣，也可以用于高海拔地區(qū)，但一般固封工藝要求高，成本顯著增加。 2.2空氣溫度降低及溫度變化增大

6、的影響（1）對產品性能的影響。在海拔較高且環(huán)境溫度較低的地區(qū)，環(huán)境溫度對開關柜中一、二次元器件（如斷路器等）的可靠性有一定的影響，所以 必要時還要經過低溫試驗驗證產品的性能。（2）對產品溫升的影響。氣壓或空氣密度的降低引起空氣介質冷卻效應的降低。對于以自然對流、強迫通風或 空氣散熱器為主要散熱方式的電工產品，由于散熱能力降低，而增加溫升。環(huán)境平均溫度 和最高溫度均隨海拔的升高而降低。高海拔環(huán)境氣溫的降低可以部分或全部補償因氣壓降 低而引起電工產品運行中的溫升增加。因此，對于開關和銅排等導體一般進行產品設計時可不考慮高海拔對溫升的影響。器件說明書對海拔高度有降容說明的按照器件說明書降容 選用。對

7、于電抗器和變壓器，在設計時注明海拔高度，由供方進行相應的設計。高壓固態(tài)軟 起動器中的可控硅和液體電阻等發(fā)熱器件按照相關產品選型標準選型。（3）日夜溫差或溫度變化對產品結構的影響。高海拔空氣溫度的日夜溫差大。較大的溫度變化使環(huán)氧樹脂澆注的產品，如電流電壓互感器、絕緣件等容易變形、龜裂，密封結構容易破裂4低溫環(huán)境要求在環(huán)境溫度較低的高海拔地區(qū)，開關柜內的一、二次元器件除了滿足海拔的要求外， 還必須滿足低溫環(huán)境的要求。傳動組件的潤滑方式必須滿足低溫環(huán)境的要求。2.3環(huán)境污穢水平對爬電距離的影響高污穢環(huán)境對電氣設備的影響重點表現在以下三方面：1整個電氣回路一次、二次和銅排連接的腐蝕影響高、低壓成套開關

8、柜使用在一些使用環(huán)境出現高污穢腐蝕性氣體或鹽霧或粉塵等的電 氣室時，必然這些氣體或粉塵等在接觸潮濕性環(huán)境后，即可會轉化成很強的腐蝕性轉化 為酸，如SO, HzS,氯氣、鹽霧等氣體，而電氣回路中常見處理工藝如鍍銀等或裸銅連 接對這些強酸非常敏感，粉塵或氣體一旦轉化為強酸，就會腐蝕開關柜的電路部分，改變 導線的化學性質和物理性質，觸點的傳導性等，數月后可出現的明顯后果為：a、裸銅母線的顏色變化：銅的一些部位變?yōu)闇\藍色/銅的一些部位變黑/脫落（粉化效應）；b、腐蝕鍍銀母線和鍍銀開關接頭 （開關器件連接端頭或內部觸頭 ），導致銀線突出 （銀須效應）；c、本地母線的過熱，母線接合點的傳導性降低，從而導致

9、過熱；d、可抽取式鍍銀觸點（電插頭&輔助1t動/插入式觸點）開始氧化，它們變黑，并開始 出現過熱；e、開關開始出現過熱、或停止運行；f、腐蝕帶有裸露外表的電纜 （電力線或輔助電線），導致出現爆裂、高電阻等情況。這些缺陷通常迅速出現于制造商的保質期內，直接影響開關柜的電氣性能。如果是一 次線路出現問題，將出現溫升過熱，接地故障等事故；如果是二次線路出現問題，卻出現 誤分，誤合或拒動作或誤報等等缺陷，直接影響產品的運行功能，事故后果非常嚴重，將 會造成大面積的停電以及破壞供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這些現象通常出現在以下領域通用工業(yè)流程中：石油和天然氣，化工，冶金、造紙或 紙漿廠、水泥，污水處理工廠

10、、海島或港口工程，船舶或海上石油鉆井平臺等等使用領 域。2結構零件在高污穢環(huán)境下的腐蝕影響據于上述使用環(huán)境中，結構零件按常規(guī)的處理，也將出現腐蝕情況。結構零件的外表 處理工藝是直接影響這些情況的原因，漆膜工藝和厚度，鍍鋅層工藝、附著力和厚度等等 指標都應根據使用環(huán)境嚴酷程度不同，按等級進行標準，有目的選擇對應的防護漆或鍍鋅 層厚度，減輕腐蝕的作用，加強電化腐蝕和化學腐蝕的防護措施。結構零件的腐蝕也會直 接或間接影響產品的性能，尤其一些承擔動熱穩(wěn)定性的應力的結構零件，如母線橫梁等， 導致結構強度不夠，最后影響成套開關設備的性能，如耐受短路強度等等；柜體結構的緊 固件的腐蝕也是常見現象，緊固件的腐

11、蝕將直接影響到結構的強度。這些情況都是結構零 件在高污穢環(huán)境下的腐蝕影響。3元器件在高污穢環(huán)境下的腐蝕影響元器件在高污穢環(huán)境下的腐蝕也是存在的，其腐蝕后造成的影響是顯而易見的，其后 果也很嚴重。主要在于部分選型人員未能關注環(huán)境因素下來選型，在這些特殊使用環(huán)境 下，元器件的設計和制造工藝是經過特殊處理過的，包括其電路的工藝設計、塑料的材料 構成、接頭端子等。這些措施可以使開關器件等有耐鹽霧、耐腐蝕、耐潮濕等特性，國外 的器件在這些方面做得比較標準，如施耐德電氣公司的大部分低壓器件就有專門使用在 3C1或3c2等級的特性，選型時可以咨詢相關的技術支持部門。器件作為成套設備的主要構成，其可靠性和安全

12、性是非常關系到成套設備產品的質量 優(yōu)劣，器件的選擇非常關鍵，所以在高污穢的環(huán)境下元器件選型一定要選擇適合的型號， 來保證三防功能的實現。從上述三方面的情況可以得知，在高污穢環(huán)境下，高、低壓成套開關設備的設計和制 造，必須從器件的設計選型開始，就應注重環(huán)境因素的選型；并在產品制造工藝設計入 手，解決電路耐腐蝕的問題和結構零件的外表涂敷防護問題，盡量減輕腐蝕性氣體或粉塵 等造成的腐蝕問題。其主要實現手段就是要從產品制造工藝設計層面考慮。對于高污穢環(huán)境下的電路腐蝕的防護，即導體的防護一般常用的防護工藝方法有：導體全長鍍錫，或包熱縮套管 ，或硫化絕緣，或刷黑漆三防漆種，或全長鍍銀，或鍍銀 加銘等等方法

13、。對于高污穢環(huán)境下的結構設計，一方面要保證更高防護等級的封閉開關柜的設計實 現，在結構設計要考慮保證防護等級的實現，改善設計不合理的地方；另一方面，對照相 關國家、行業(yè)標準的要求，選擇合適的金屬材料，如使用耐腐蝕能力強的進口敷鋁鋅鋼板或不銹鋼板。在金屬板材的外表處理工藝規(guī)定進行標準，如在工藝流程中加鈍化處理，或 二道涂漆工藝先防銹底漆涂敷后再面漆等，同時考慮漆種的選擇，涂層厚度、涂層附 著力及質量檢測標準等，內部結構件如用鍍鋅件，也要標準相應的鍍鋅工藝要求，如鍍鋅 工藝流程、鍍鋅層厚度和鋅層附著力等。GBT 16434-1996高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級及外絕緣選擇標準 中環(huán)境污

14、區(qū)分級標準如下：污穢 等級污濕特征鹽密,mg/cm2線路發(fā)電廠、 變電所0大氣清潔地區(qū)及離海岸鹽場50km以上無明顯污染地區(qū)<0.03一I大氣輕度污染地區(qū)，工業(yè)區(qū)和人口低密集區(qū)，離海岸鹽場10km50km地區(qū)。在污閃季節(jié)中干燥少霧 （含毛毛雨）或兩 量較多時>0.03 0.06<0.06n大氣中等污染地區(qū)，輕鹽堿和爐煙污穢地區(qū)，離海岸鹽場3km10km地區(qū)，在污閃季節(jié)中潮濕多霧 （含毛毛雨）但雨量 較少時>0.06 0.10>0.06 0.10m大氣污染較嚴重地區(qū)，重霧和重鹽堿地區(qū)，近海岸鹽場>0.10 >0.10 1km3km地區(qū)，工業(yè)與人口密度較大

15、地區(qū)，離化學污源和 爐煙污穢300m- 1500m的較嚴重污穢地區(qū)0.250.25IV大氣特別嚴重污染地區(qū)，離海岸鹽場 1km以內，離化學污 源和爐煙污穢300m以內的地區(qū)>0.25 0.35>0.25 0.35國際電工委員會將其劃分為四級污穢水平。1輕：主要是沒有工業(yè)，裝供熱設備的房屋密度較小的地區(qū)；工業(yè)或房屋密度較小，但經常有風和或雨的地區(qū)；農業(yè)地區(qū)；山區(qū)。所有這些地區(qū)，至少都離海邊1020km,不直接遭受海風的作用。2中等：不產生特別污染煙灰的工業(yè)區(qū)和或裝供熱設備的房屋密度中等的地 區(qū)；房屋和或工業(yè)密度較大，但經常有風和或雨的地區(qū)；會遭受海風作用但離海 岸不太近至少相隔幾千米

16、的地區(qū)。3重：工業(yè)密度較大地區(qū)和產生污染的供熱設備密度較大城市地區(qū)；靠近海岸的地 區(qū)或是任何情況下都會遭受相當強的海風作用的地區(qū)。4很重：能遭受到導電粉塵和能產生特別厚的導電沉積物的工業(yè)煙灰的地區(qū)，范圍 適度；很接近海岸和會受到海水霧氣噴濺或會受到很強的污染性海風作用的地區(qū)，范圍適度；長期無雨受到夾有沙和鹽的強風作用且常有凝露的地區(qū)和沙漠地區(qū)。 根據污染與凝露的嚴重情況，爬電距離取值如下：0級污穢地區(qū)的對地爬電比距不得小于 I級污穢地區(qū)的對地爬電比距不得小于 n級污穢地區(qū)的對地爬電比距不得小于 出級污穢地區(qū)的對地爬電比距不得小于 W級污穢地區(qū)的對地爬電比距不得小于 各電壓等級的成套開關設備在不

17、同海拔、14mm/kY16mm/kY20mm/kY25mm/kY31mm/kV)。級污穢地區(qū)時爬電距離如下表mm額定電壓/kV海拔高度/m1000200025003000350040007.2100.8113.9121129137.1145.212168189.8201.6215228.5241.940.5567640.7680.4725.8771.1816.5由于很多器件說明書中沒有標注爬電距離，所以在高污穢環(huán)境中選擇電流互感器、電壓互感器、帶電傳感器、斷路器時、隔離開關、支柱絕緣子等與高壓相連的器件時，要注 明污穢級別，以便供方做出相應的設計。由于高海拔地區(qū)特殊的氣象條件，在容易產生凝露的

18、地區(qū)，除了采用加大元器件的外 爬距外，開關柜設計中采用溫濕度控制器和加熱器相結合的方法降低凝露的幾率 2.4改良母排及導電體的形狀，均勻電場分布，防止尖端放電一般來說，電極的曲率半徑越大，周邊的電場分布越均勻，空氣間隙的擊穿電壓就越高。因此，在設計和制造中，銅排盡量選用圓角母排或D型母排，同時盡可能地消除電極上的銳緣、棱角、焊縫及毛刺等，降低電極的外表粗糟度值，改善電場分布。2.5試驗電壓般氣候條件下的工頻及沖擊耐電壓試驗值如表所示。額定 電壓 kV額定短時工頻耐壓kV有效值額定雷電沖擊耐壓kV峰值海拔高度m海拔高度m10002000250030003500400010002000250030

19、00350040007.2232627.629.431.333.16067.87276.881.6:86.4124247.550.453.857.160.57584.8909697.510840.595107.3114121.6129.2136.8185209.1222236.8251.6266.43高海拔地區(qū)戶內低壓電氣設備的設計要求3.1、 高海拔降容現有一般低壓電器產品，使用于高原地區(qū)時，其動、靜觸頭和導電體以及線圈等部分 的溫度隨海拔高度的增加而遞增。其溫升遞增率為海拔每升高100m,溫升增加0.1-0.5K ,但大多數產品均小于 0.4K。而高原地區(qū)氣溫隨海拔高度的增加而降低，其遞減

20、率為海拔每 升高100m,氣溫降低足夠補償由海拔升高對電器溫升的影響。因此，對于使用說明書沒有高海拔降容說明的低壓電器的額定電流值可以保持不變，對于連續(xù)工作的大發(fā)熱量電器， 可適當降低電源等級使用。對于在使用說明書中有明確說明的，按說明書降容選用。正泰的NA1-1000說明書中無降容說明，而 NA1-20006300中有降容要求如下：在不同霹詼下明降容奧來當若挨超道司00米時.大氣中的電緣性能.冷田性能*壓力等都會發(fā)生變化，其性能可參均下表修正:Q電壓正泰的NA8系列降容說明如下:?0003500)000A903W03000600sea4000250070050054»02000&a

21、mp;OO400b 一電流te2500O93leW03500Q 8 3的司80G那W4500500。整建與工廠我梟鮮電圍壓M 用專電JTM3500 KKB300060025007W2000600救是工行甲JfM6即徜QSOT400順定工fl電角A1 M0 92 xln0 67 x In常熟CW1 CW2 CW源列降容說明如下:海披f m）20W300040W5000TMiWJKOJr*>wrr-nithstand vnJlflr3500irnz伽工和電裾一正軟工:nnrr*d ii”n hirhi-r nl 叫riirrntJ“#a0>X0fX2卅路一斷能，力推教IJnnriiiN

22、i fiirktr N JrmrH'ilTiiil krrjviu9Pdrjfy10,71OA3ABB公司所產空氣斷路器降容說明如下:海拔高度m<=2000300040005000額定工作電壓V1690600500r 440額定電流InIn0.98In0.93In0.9InSchneider公司生產的塑殼斷路器NS100-NS630型降容說明如下:海拔高度/m<=2000300040005000額定電流/A1006308001250100630800125010063080012501006308001250額定工作電壓/V690 ；690550590 1480520420

23、460電流降低系數K110.960.990.930.960.90.94偉創(chuàng)AC60系列變頻器降容說明如下:海拔高度m<=1000200030004000輸出電流%InIn0.94In0.88In0.82InABB公司ACS80Q ACS550 ACS510系列變頻器降容說明如下：海拔高度o.iood m無需降容10Q0400Q m降容（1% /10。m）（690 V單兀10002000 m降容使用）ABB公司的PST； PSTBa起動起降容說明：1000-4000m降容系數為0.007%/m施耐德的ATS22降容說明：1000-2000之間海拔高度，每升高 100m,額定電流降低 2%沒有2000m以上的說明。施耐德的ATV系列變頻器降容說明：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 2400m3.2、 絕緣耐壓普通型低壓電器在海拔 2500時仍有60%勺耐壓裕度，且通過對國產常用繼電器與轉換 開關等的試驗說明，在海拔4000m及以下地區(qū)，均可在其額定電壓下正常運行。從上面幾個斷路器的降容說明表中可以看出其工作電壓有所降低，所以選用時，應選用額定工作電壓為690V及以上的器件。 3.3、動作特性：海拔升高時，雙金屬片熱繼電器和熔斷器的動作特性有少許變化，但在海拔4000