浅析高海拔地区如何选用低压电器

高继辉

摘 要 我国拥有海拔2000m及以上的广大地区，低压电器如何在高海拔地区使用是迫切需要解决的问题。本文针对高海拔地区空气密度低、气压低、气温低的自然条件，提出了低压电器在高海拔地区使用时的选择建议。

关键词 高海拔地区 低压电器 工作电流 分断能力 保护特性

中图分类号：TM502.6 文献标识码：A

0前言

我国幅员辽阔，地势西高东低，海拔2000m及以上地区大约占国土面积35%，该地区资源丰富，需要大规模开发并可持续性发展，其中就需要大量的低压电器。海拔高了，空气密度降低，在海拔5000m的范围内，海拔每升高100m，气压降低约8mmHg左右，在海拔1000m以上，每升高100m，气温平均下降0.6℃，由此可见，低压电器设备的使用条件变恶劣了。

国家标准规定，低压电器使用的海拔高度为2000m及以下。对于海拔高于2000m地区低压电器的使用，一般采取以下两种办法来处理。

其一是专门开发用于高海拔地区的产品。但投入多，研发时间较长、产出少。

其二是现有的通用低压电器采取某些选择性措施后，仍可用于高海拔地区，此方法对于目前情况来看比较实用。

1低压电器在高海拔条件下的使用限制

如果海拔高度超过2000m，低压电器的使用会受到某些限制。

较低的空气密度会降低产品的散热能力，因而产品需降容使用。虽然由于环境温度的降低，对改善散热有所帮助，但高海拔地区的气候和环境条件较差，产品只能在户内使用。因此，气温的降低，只少许改善了散热条件，产品还需降容使用。

空气密度的降低，击穿强度与耐压强度也随之减小，在电气间隙和爬电距离不改变的条件下，产品的额定绝缘电压和最大额定工作电压都要降低。

由于空气密度的降低，散热条件恶化，控制电器的操作系统需要强化。

同样，空气密度的降低，产品承受过电压的水平降低，灭弧能力降低，因此产品的通断能力水平也要降低。

2低压电器在高海拔地区的选用建议

2.1关于工作电流的降容系数Ki

根据我国高海拔地区的环境及气象资料，低压开关电器在高海拔地区应用时，工作电流的降容系数建议按以下公式计算

Ki=H-0.025△H

式中： H ——海拔高度

△H ——与2000m相差的海拔高度差

2.2关于最大额定工作电压的选用系数Ku

对于国产低压电器开关，建议按以下公式计算

Ku=1/1+0.2△H

2.3分断能力降容选择

由于海拔增高，空气密度的降低，大气压力也随之降低，触头材料的熔点与沸点也随之降低，在电弧电流高温的作用下，触头材料的升华比低海拔时快，触头材料损失严重，因此在高海拔地区，电器的分断能力降低。电器不同，分断能力降低的选择也不同。

对于接触器，其分断能力由使用类别和額定工作电流的倍数来决定，因此在高海拔地区，接触器的工作电流降为KiIe，其分断能力的降低也应为N KiIe（N为相应使用类别所要求的倍数）。

（1）对于断路器，情况就与接触器不同，它的分断能力是由断路器的灭弧结构形式来区别。

①普通型亦即零点熄弧式断路器。这种断路器触头分断能力来自两方面：触头弹簧反力和短路电流的峰值在触头回路中产生的电动斥力。这种断路器的分断能力受触头分断速度的限制，因而分断能力比较低，分断时产生的过电压也不高，一般能经受住分断后介电强度的验证。因为触头压力和回路电动力是由额定电流来决定，故这种断路器的短路分断能力随海拔的升高按电流衰减系数Ki减小。

②限流型。可理解为把未受影响的冲击短路电流限制到较小的允通电流。限流的方法很多，由于采取限流措施，故触头实际分断的电流远低于预期电流，所以限流型断路器的分断能力考虑的主因不是电流本身，而是为了防止弧隙介质强度恢复不够，电弧电压上升太慢，导致电网电压对弧隙的重击穿。因此，限流型断路器的分断能力随海拔的增高按工作电压的衰减系数Ku而减小。

2.4关于保护特性

随着海拔的增高，电器中采用热双金属系统构成过载保护特性，采用电磁机构组成的瞬时保护特性，如热磁式断路器、热过载继电器、熔断器等的保护特性都会受到影响。

2.4.1反时限过载保护特性

如果在标准状态下（即海拔、环境等参数符合标准的情况下）过载保护特性的参数为Ie2T1，在高海拔情况下的过载保护特性参数为（KiIe）2 T2，显然，

Ie2T1=（KiIe）2 T2

即在高海拔的条件下，反时限过载保护的动作时间为T2=Ki2T1，T2> T1，动作时间T2要延后，因此，要达到保护目的，电器的过载保护必须调整，一般这种调整不需要更换过流保护的零件，只需要重新调整。或者电器制造厂在出厂整定时，按t= Ki2 T1的要求缩短延时整定的时间，以保证产品在高海拔地区使用时延时脱扣不会超过标准。

2.4.2瞬动保护特性

瞬动保护采用电磁脱扣的断路器，其保护设定值为（8～12）Ie（配电型）或（10～14）Ie（电动机保护型）。在高海拔条件下，触头回路流进的电流为KiIe，瞬动保护的整定值相应为（8～12）KiIe或（10～14）KiIe，因为Ki<1，故原在低海拔条件下整定合格的产品在高海拔条件下不一定符合标准要求，为此要保证产品在高海拔条件下达到正常保护，必须缩小产品在低海拔时保护整定的公差带，如在海拔高度为5000m时，保护整定值为（9.5～11.5）Ie。

2.5关于电磁操作机构

接触器的电磁操作线圈，断路器的欠电压脱扣线圈，他们都是电压线圈，由于吸反特性并不因为海拔的变化而变化，所以电压线圈不能降低电压工作，否则就会出现关合故障。由于空气密度的降低，为了保证线圈的散热和绝缘强度，线圈必须加强处理，例如真空压力浸漆。

3结束语

低压电器用于高海拔地区势在必行，需要做一些必要的验证和实践，为低压电器在高海拔地区的应用提供有益的经验和保证。

参考文献

[1] 高低压电器设计手册编写组.高低压电器设计手册[S].机械工业出版社，1971.

[2] 刘介才.工厂供电[M].机械工业出版社，2004.

[3] 孙丽华.供配电工程[M].机械工业出版社，2011.