浅谈高海拔地区对电气设备的影响

许帆，徐冬（江苏省建筑材料研究设计院有限公司，江苏 南京210009）

0引言

随着西部大开发战略的日渐深入，西部地区的经济建设日趋繁荣，高海拔地区对各电气设备产品的性能要求也有了进一步的提高。本文通过对高海拔地区水泥厂的建设投产经验，对相关电气设计和设备应用提出了相关注意事项和建议。

1工程概况

高海拔地区，即为海拔超过1 000 m的地区。以 “青海金鼎水泥有限公司2 500 t/d×2熟料新型干法水泥生产线(两期工程)”为例，本工程平均海拔在2 050 m，极值最低温度在-21.7℃，极值最高温度在38.4℃，年平均温度在6.9℃，全年日照时数为2 664.6 h。

2高海拔地区对低压电器的影响

当在高海拔地区使用低压电器产品时，其低压电器产品内部的相关元器件如触头、线圈和导线等等会随着海拔高度的逐渐升高而温升不断增加。其递增率大约是海拔高度每增加100 m，温度大约增加为0.1～0.5℃。而海拔的逐渐升高也会带来环境气温的逐渐降低，其递减率大约是海拔高度每增加100 m，气温大约会相应的降低0.5℃左右。当低压电器产品在室内使用时，其对应的室内环境温度的升高变化程度不太明显，补偿的作用相对来说较弱，因此低压电器产品在高海拔地区室内使用时仍然可按照原产品的标准规定操作执行。而当低压电器产品在高海拔地区的室外使用时，室外环境的平均温度又随海拔的上升而下降，虽然温升随着海拔的升高而升高，但是对低压电器产品的极限温度也有着非常明显的补偿作用。因此在室外使用低压电器产品时并不需要考虑有相关的温升抑制措施，相反的，由于温度的补偿明显，还可以对温升极限值进行相应的海拔修正，各海拔高度处的温升极限值应按下列公式确定：

式中：t0—相关产品标准中规定的温升极限值；△t—温升极限值的海拔修正值，见表1。

海拔的升高会导致气温的下降，假设温度太低，则会使某些电气设备内部的某些材料变的硬化和脆化，也会使某些油类变的粘稠甚至凝固，严重影响设备的正常运行。而日夜温差较大，则会使部分水气迅速凝结，部分脆弱的零部件外形会发生轻微的改变，严重时也会导致裂变以及瓷件瞬间碎裂的现象等。因此，对于高海拔地区的设备选型有其相对特殊要求，最好选用高原型电气设备产品，同时设计时尽可能将重要电气设备置于恒温场所内。

表1 温升极限值的海拔修正值

3高海拔地区对高压开关设备的影响

高海拔地区对高压开关设备的影响不可忽略。高海拔地区安装使用的电器产品，试验时所在场所在1 000 m以下时，需要对工频和冲击试验电压做相应的校正处理。校正公式为：

式中：U—应选用的试验电压（kV，工频：有效值；冲击： 最大值）；U0—额定耐压试验电压（kV）；a—校正系数，见图1。

图1 校正系数与海拔的关系

由此可得，本项目青海金鼎所在地区的a取0.81，相应的耐压增加约为12.2%。

4高海拔地区对变压器的影响

一般空气自冷、油浸自冷和油浸风冷变压器靠对流和辐射散出热量。单位面积散发出的热量与周围空气的密度有相应的关系。海拔升高了，空气密度自然降低，导致大气压力变低，通过空气对流的散热方式变得效率低下，因此在设计时需要考虑海拔的升高对变压器散热的影响。但采用水冷却做为散热方式时可不考虑。对于温升限值而言，海拔超过1 000 m的按500 m为一个等级，测出的温升不应超过按500 m一级而降低温升限值，油浸风冷约为3%，油浸自冷约为每500 m降2%，干式风冷约为5%，干式自冷约为每500 m降2.5%。本项目工程的平均海拔为2 050 m，采用干式自冷，变压器温升限值校正为2.5%（2 050-1 000）/500=5.25%。高海拔地区的海拔每升高1 000 m，环境温度会降低5℃以上，在一定程度上，环境温度的降低对变压器的散热也起到了部分的补偿作用。

5高海拔地区对电缆及其敷设的影响

电缆的载流量与环境温度存在一定的比例关系，电机设备在正常额定电流下运行时，电缆单位截面的载流量会因环境温度的升高而降低，从而引起电缆的发热量变多，使电缆的老化加速。然而，在高海拔地区气压的降低，空气密度的稀薄，散热的效率低下，更加加快了电缆周围温度的聚集与升高，呈现出了一种恶化的趋势。因此，电缆的散热与敷设方式变得尤为的重要。本工程全厂采用电缆桥架带盖板的敷设方式为主，可利用空气自然流通散热。杜绝电缆直接敷设于室外强光之下，避免阳光直射造成的温度升高。不宜采用电缆沟的敷设方式，电缆沟空间狭小，热量聚集不易散发。如特殊情况需采用电缆沟时，可将电缆排列整齐，电缆分层架设，保持一定的距离，沿电缆沟每隔一段距离设置通风井，采用风机人为增加空气流通以达到散热的效果。

6高海拔地区对柴油发电机的影响

柴油发电机是作为本项目工程重要负荷的保安电源，起到了至关重要的作用。当柴油发电机在高海拔地区运行时，其气压低、空气相对稀薄的特殊气候条件，导致了柴油不能充分地燃烧，能量转换的效率变低，因此柴油发电机的输出功率也大大下降了。同时也使得柴油发电机的维护工作变得相对频繁以保证柴油发电机的正常工作。因此，还是建议使用高原型的柴油发电机。

7结语

西部城市的发展使得高海拔对电气设备所带来的影响不可忽视。工程设计人员及现场安装调试人员应当加以重视，通过现场进行各种摸底实验获得最直接最真实的数据，配合坚实的理论基础，全面地考虑解决相关问题，从而保证工程设计施工的进度及其质量安全可靠。

[1]季慧玉，周琼芳，赵磊，等.GB/T20645-2006特殊环境条件，高原用低压电器技术要求[S].北京：中国标准出版社，2006.

[2]孙美君，吴晓斌，王季华，等.工业与民用配电设计手册（第三版）[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3]肖霞.高原地区的电气设计[EB/OL].百度文库.