高海拔对电气设备的特殊要求

黄志强

摘 要：电气设备在高海拔地区主要受到来自温升和绝缘两个方面的影响。文章主要针对高海拔地区对电气设备影响的探讨，从而提出相关在高海拔地区电气设计时的注意事项及建议。

关键词：高海拔；电气设备；特殊要求

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.163

近年来我国国民经济正处于高速发展的阶段中，同时我国中西部地区的经济也获得了一定的发展，尤其是多项基本建设项目正在慢慢走进中西部地区。但是，我国中西部地区所处的地区属于高海拔地区，在海拔2千米以上的地区上使用电气设备，需要予以高度的重视，因为高海拔地区由于气象的特殊性，对电气设备的使用产生特殊的影响，必须要求高海拔使用电气设备满足一定的要求。在本文中主要针对高海拔电气设备使用的特殊要求进行综述。

1 高海拔地区的气象特征

高海拔地区所指的是海拔高度超过1000米的地区，其气象特征表现为：海拔高度和气压水平成反比关系，也就是海拔高度越高，气压水平月底，空气密度越小越稀薄，湿度越低，越干燥，同时空气越稀薄，太阳日照辐射的穿透力越强，白天地面吸收热量越多，温度越高，晚上地面失去热量速度越快越多，温度越低，导致昼夜温差明显。三者之间的关系如表1所示：

根据表2，随着海拔高度的上升，空气温度随之下降，海拔高度升高1千米，最高温度和平均温度降低5摄氏度。降温有利于电气设备的散热。

2 高海拔气象对电气设备的影响

2.1 高海拔气象对低压电器的影响

在高海拔地区使用低压电器，因为海拔高度升高，电器内部的元器件会不断升温。海拔高度上升每100米，升温幅度约为0.1-0.5℃；同时，海拔高度的增加还还会导致气温的降低，海拔高度上升每100米，气温下降幅度约为0.5℃。如果在室内使用低压电器，由于室内温度变化比较小，元器件升温的温度和气温降温的温度之间补偿作用并不明显，所以在高海拔地区使用低压电器在室内使用能够符合所规定的安全标准。但是，当在市外使用低压电器的时候，室外环境气温变化比较大，此时元器件升温的温度和气温降温的温度之间补偿作用极为明显，所以在室外使用低压电器必须考虑到温度的补偿作用所带来的影响。同时，当海拔高度增加，气温下降，电气设备材料容易发生硬化，油类粘稠度增加，甚至凝固，会对设备的正常运行产生严重的影响。并且昼夜温差较大对零部件的外形产生一定的影响，容易导致外形出现裂缝。因此，在高海拔使用电气设备应当选择和当地气象相适应的高原型电气设备，并且在使用电器设备的时候应当尽量在恒温场所内或者室内。

2.2 高海拔地区对高压开关设备的影响

高海拔地区其相对高压开关产生重要的影响。在安装电器产品的时候，应当保持试验场所在1千米以下的地区，校正工频和冲击试验电压。校正系数如图1所示：

2.3 高海拔地区对变压器的影响

通常情况下，对流和辐射是变压器散热的主要途径。单位面积散热的量和空气密度密切相关。随着海拔高度的增加，空气密度随之减少，气压水平降低，空气对流途径散热的作用并不明显。此时若采用水作为冷却散热的方法不起作用。由于生温限值的存在，海拔高度每增加500米，所测的温度应当在500米一级所降低的温度限值以内，油浸风冷下降幅度约为3%，油浸自冷下降幅度约为2%，干式风冷下降幅度约为5%，干式自冷下降幅度约为2.5%。随着海拔升高气温的降低，变压器散热对气温的降低起到一定的补偿作用。

3 高海拔地区气象对电气设备的特殊要求

3.1 促使电气设备空气之间的间隙有所增加

因为空气之间的空隙穿透性和空气密度密切相关，按照对流理论，在高海拔地区使用电气设备必须要求电气设备的空气之间的空隙有所增加。

3.2 促使电气设备的爬电距离有所增加

经过相关研究证明，电气设备绝缘节会的湿闪电压和爬电距离密切相关，呈线性关系。通常情况下，在海拔1千米以上2千米以下的地区，根据II级污秽条件，开关柜柜内的一次元件所设置的外绝缘爬电距离为：有机绝缘是20mm/kv，瓷质是18mm/kv。一次元件采用全工况，绝缘产品具有相对的裕度，因此满足高海拔地区电气设备的运行条件。

3.3 对母线接线进行改进，促使电极的曲率半径增加，以免尖端放电

通常情况下，母线电极所具有的曲率半径越大，电场均匀度越高，此时空气间隙击穿电压越高。所以，在设计和制造电气设备的过程中，应当选择边缘、圆角的R型排作为木牌，同时采用的母线需要经过硫化处理，形状为管形。尽量把电极上面的尖锐部位进行消除，提高光洁度和圆滑度，消除局部较强的电场。

3.4 电气设备红外测温影响因数及温度修正

对电力设备而言，检测其运行是否处于正常的状态的关键指标在于温度，这个参数在检测参数中具有着极为重要的意义。目前，多数针对电力设备温度进行检测的常见方式包括了测温蜡片、数字温度计等，该方式具有着多方面的缺陷，例如检测结果误差较大，容易受到电磁的干扰，温度检测速度较慢等等。红外测温在电气设备温度测量的应用日趋广泛，但是测温精度易受外界干扰。在采用红外测温方式进行温度监测的过程中，被测物体的辐射能量是用来表征温度状态的主要途径，物体的辐射能量和物体所制作而成的材料性质与表面的状态具有着密切的相关性，表面状态指的是被测物体表面氧化的情况、所涂层的材料以及物体表面的粗糙程度等等。即使被测物体的材料性质相同，但是也会因为表面状态的不同而有所不同，这种区别可以使用发射率e来表示。以此为依据，在采用红外测温方式来进行温度检测的时候，可以通过对发射率进行调整，从而对检测结果进行修正。按照能量守恒原理，某一特定物体的辐射吸收率、反射率、透射率之和为1，在能量守恒的条件下，特定物体所吸收的辐射必定会转变成为对外的发射能量。因此，在温度同等的条件下，特定物体的吸收率和发射率相等。反射和投射的性能与物体材料的性质具有密切的关系，因此不同材料的物体具有着不同的发射性能。从另一个角度而言，反射率和发射率受到特定物体表面状态的影响程度具有随机性，只能够在实际工作中采用有针对性的方式进行处理，没有固定的模式。综上，可见被测物体的发射率在非黑体辐射问题的解决上发挥着关键的作用，通过对被测物体的发射率，可以提高红外测温数据的准确率。在实际的工作中必须测定被测物体的发射率，常见的方式包括了仪器直接测定法、涂料法以及接触测温法。

综上所述，我国具有辽阔的地域，因此不同的地区具有不同的地势、气温和环境。我国的高海拔地区多属于高原地区，缺乏良好的交通条件，同时电力工程施工工期非常紧迫，因此，在使用和设计电气设备的过程中，必须选择合适的电气设备，根据高海拔地区的气象特征进行合理的设计。

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