海拔高度对电器设备的影响

海拔高度对电气设备的影响随着海拔高度的增加,大气的压力下降,空气密度和湿度相应地减少,其特征为：a、空气压力或空气密度较低；b、空气温度较低,温度变化较大；c、空气绝对湿度较小；d、大阳辐射照度较高；e、降水量较少；f、年大风日多；g、土壤温度较低,且冻结期长; 这些特征对电工产品性能有下面四大影响规律,列出如下：1、空气压力或空气密度降低的影响;1对绝缘介质强度的影响空气压力或空气密度的降低,引起外绝缘强度的降低;在海拔至5000m 范围内,每升高1000m,即平均气压每降低~,外绝缘强度降低8%~13%.2对电气间隙击穿电压的影响对于设计定型的产品,由于其电气间隙已经固定,随空气压力的降低,其击穿电压也下降.为了保证产品在高原环境使用时有足够的耐击穿能力,必须增大电气间隙.高原用电工产品的电气间隙可按下表进行修正.3对电晕及放电电压的影响a、高海拔低气压使高压电机的局部放电起始电压降低,电晕起始电压降低,电晕腐蚀严重；b、高海拔低气压使电力电容器内部气压下降,导致局部放电起始电压降低；c、高海拔低气压使避雷器内腔电压降低,导致工频放电电压降低;4对开关电器灭弧性能的影响空气压力或空气密度的降低使空气介质灭弧的开关电器灭弧性能降低,通断能力下降和电寿命缩短;a、直流电弧的燃弧时间随海拔升高或气压降低而延长；b、直流与交流电弧的飞弧距离随海拔升高或气压降低而增加;5对介质冷却效应,即产品温升的影响空气压力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,由于散热能力的下降,温升增加;在海拔至5000m范围内,每升高1000m,即平均气压每降低~,温升增加3%~10%.a、静止电器的温升随海拔升高的增高率,每100m一般在以内,但对高发热电器,如电炉、电阻器、电焊机等电器,温升随海拔升高的增高率,每100m达到2K以上;b、电力变压器温升随海拔的增高与冷却方式有关,其增加率每100m为：油浸自冷,额定温升的%；干式自冷,额定温升的%；油浸强迫风冷,额定温升的%；干式强迫风冷,额定温升的%；c、电机的温升随海拔升高的增高率每100m为额定温升的1%;6对产品机械结构和密封的影响a、引起低密度、低浓度、多孔性材料例如：电工绝缘材料、隔热材料等的物理和化学性质的变化；b、润滑剂的蒸发及塑料制品中增塑剂的挥发加速；c、由于内外压力差的增大,气体或液体易从密封容器中泄漏或泄露率增大,有密封要求的电工产品,间接影响到电气性能；d、引起受压容器所承受压力的变化,导致受压容器容易破裂;2、空气温度降低及温度变化包括日温差增大的影响1高原环境空气温度对产品温升的补偿平均空气温度和最高空气温度均随海拔升高而降低,电工绝缘材料的热老化寿命决定于平均空气温度;高原环境空气温度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温升的增加;环境空气温度的补偿值为hm;2日温差或温度变化对产品结构的影响高原空气温度的日温差大;较大的温度变化使产品外壳容易变形、龟裂,密封结构容易破裂;3、空气绝对湿度减小的影响1、绝对湿度对外绝缘强度的影响平均绝对湿度随海拔升高而降低;绝对湿度降低时,电工产品的外绝缘强度降低,因此要考虑工频放电电压与冲击闪络电压的湿度修正;湿度修正以零海拔时的平均绝对湿度：11g/m3为基准,具体修正按中有关规定;2、绝对湿度对电机换向及炭刷磨损的影响绝对湿度的降低使换向器电机的换向火花增大,同时使电机炭刷的磨损率增加;4、太阳辐射照度,包括紫外线辐射照度增加的影响1高原热辐射增加的影响海拔5000m时最大太阳辐射度为低海拔时相应值的倍,热辐射对物体起加热作用;对于户外用电工产品,太阳热辐射的增加引起较大的表面附加温升,降低有机绝缘材料的材质性能,使材料变形,产生机械热应力等影响;2高原紫外线辐射增加的影响紫外线辐射照度随海拔升高的增加率比太阳总辐射照度的增加率大得多,海拔3000m时已达低海拔时相应值的2倍;紫外线引起有机绝缘材料的加速老化,使空气容易电离而导致外绝缘强度和电晕起始电压降低;从上述四大影响看出,高、低压成套开关设备使用在高原环境上的设计应该减低这些影响,提高绝缘配合,同时增大电气间隙,在选择材料上和器件上综合考虑,从结构设计和选择高原型器件入手,解决相关技术问题,其主要实现手段就是要从产品设计层面考虑;高海拔对电气设备主要的影响是绝缘和温升两方面;可以从两个方面思考：1、海拔高了后,容易放电,因此绝缘等级要升高;由于空气稀薄,对于空气冷却的部件散热降低,因此要降低功率使用,这个要根据具体的海拔和散热条件进行计算;对不同的电气设备影响的侧重点不同,因此设计时侧重点不同;一、高压开关设备海拔升高,气压降低,空气的绝缘强度减弱,使电器外绝缘降低而对内绝缘影响很小;由于设备的出厂试验是在正常海拔地点进行的,因此,根据IEC出版物694对于开关设备以其额定工频耐压值和额定脉冲耐压值来鉴定绝缘能力,对于使用地点超过1000M以上时,应作适当的校正;对于10KV开关柜来说,其额定电压为12KV；额定工频耐压值有效值为32KV对隔离距离和28KV各相之间及对地；额定脉冲耐压值峰值为85KV对隔离距离和75KV各相之间及对地;而随着海拔的升高,空气密度降低,散热条件变差,会使高压电器在运行中温升增加,但空气温度随海拔高度的增加而逐渐降低,基本可以补偿由海拔升高对电器温升的影响; 但对于阀式避雷器来说,情况就较为复杂;由于避雷器自身并不密封,其阀片的间距不可调,因此其火花间隙的放电电压易受空气密度的影响,所以应向设备厂商注明海拔高度,或使用高压型阀式避雷器;二、干式变压器三、低压电气设备对于低压电气设备,情况要稍好一些;根据JB/Z0103-11标准及科研部门的调查研究,现有普通型低压电器在高原地区的使用如下：1、温度：现有一般低压电器产品,使用于高原地区时,其动、静触头和导电体以及线圈等部分的温度随海拔高度的增加而递增;其温升递增率为海拔每升高100M,温升增加,但大多数产品均小于;而高原地区气温随海拔高度的增加而降低,其递减率为海拔每升高100M,气温降低足够补偿由海拔升高对电器温升的影响;因此,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;2、绝缘耐压：普通型低压电器在海拔2500米时仍有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;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着缩短,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,熔断器在高原的使用环境下可靠性和保护特性更为理想;。

海拔高度对电气产品的影响随着海拔高度的增加，大气的压力下降，空气密度和湿度相应地减少，其特征为：a、空气压力或空气密度较低；b、空气温度较低，温度变化较大；c、空气绝对湿度较小；d、大阳辐射照度较高；e、降水量较少；f、年大风日多；g、土壤温度较低，且冻结期长。

这些特征对电工产品性能有下面四大影响规律，列出如下：1、空气压力或空气密度降低的影响1）对绝缘介质强度的影响空气压力或空气密度的降低，引起外绝缘强度的降低。

在海拔至5000m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7~10.5kPa,外绝缘强度降低8%~13%.2)对电气间隙击穿电压的影响对于设计定型的产品,由于其电气间隙已经固定,随空气压力的降低,其击穿电压也下降.为了保证产品在高原环境使用时有足够的耐击穿能力,必须增大电气间隙.高原用电工产品的电气间隙可按下表进行修正.3)对电晕及放电电压的影响a、高海拔低气压使高压电机的局部放电起始电压降低，电晕起始电压降低，电晕腐蚀严重；b、高海拔低气压使电力电容器内部气压下降，导致局部放电起始电压降低；c、高海拔低气压使避雷器内腔电压降低，导致工频放电电压降低。

4）对开关电器灭弧性能的影响空气压力或空气密度的降低使空气介质灭弧的开关电器灭弧性能降低，通断能力下降和电寿命缩短。

a）、直流电弧的燃弧时间随海拔升高或气压降低而延长；b）、直流与交流电弧的飞弧距离随海拔升高或气压降低而增加。

5）对介质冷却效应，即产品温升的影响空气压力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，由于散热能力的下降，温升增加。

在海拔至5000m 范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7~10.5kPa,温升增加3%~10%.a、静止电器的温升随海拔升高的增高率，每100m一般在0.4K以内,但对高发热电器,如电炉、电阻器、电焊机等电器，温升随海拔升高的增高率，每100m达到2K以上。

海拔高度与电气绝缘标准电气绝缘是指在电气设备中，通过绝缘材料将电流限制在预定的路径中，以防止电流泄漏或电击事故发生。

而海拔高度则是指地面以上的高度，通常以海平面为基准。

海拔高度的变化会对电气绝缘产生一定的影响，因此在设计和使用电气设备时，需要考虑海拔高度对电气绝缘的影响。

海拔高度的变化主要影响电气设备的绝缘强度和绝缘材料的性能。

随着海拔高度的增加，大气压力会逐渐降低，这会导致电气设备中的绝缘材料受到的电压应力增加。

因此，在高海拔地区使用电气设备时，需要对绝缘材料进行特殊设计，以确保其能够承受更高的电压应力。

此外，海拔高度的变化还会影响电气设备中的放电现象。

在高海拔地区，由于大气压力的降低，电气设备中的放电现象更容易发生。

这可能导致电气设备的绝缘性能下降，从而增加电气事故的风险。

因此，在高海拔地区使用电气设备时，需要采取相应的措施，如增加绝缘材料的厚度或使用更好的绝缘材料，以提高电气设备的绝缘性能。

为了确保电气设备在不同海拔高度下的安全运行，国际上制定了一系列的电气绝缘标准。

这些标准规定了电气设备在不同海拔高度下的绝缘强度要求，以及相应的测试方法和评估标准。

通过遵守这些标准，可以确保电气设备在不同海拔高度下具有足够的绝缘性能，从而减少电气事故的发生。

在实际应用中，根据不同的海拔高度，电气设备需要选择适当的绝缘材料和绝缘结构。

一般来说，对于低海拔地区，常规的绝缘材料和结构就可以满足要求。

而对于高海拔地区，需要选择具有更高绝缘强度的绝缘材料，并采取更严格的绝缘结构设计。

此外，还需要进行相应的测试和评估，以确保电气设备在高海拔地区的安全运行。

总之，海拔高度对电气绝缘有一定的影响。

在设计和使用电气设备时，需要考虑海拔高度的变化，选择适当的绝缘材料和绝缘结构，并遵守相应的电气绝缘标准，以确保电气设备在不同海拔高度下的安全运行。

这对于保障电气设备的可靠性和安全性具有重要意义。

海拔高度对电气产品的影响随着海拔高度的增加，大气的压力下降，空气密度和湿度相应地减少，其特征为：a、空气压力或空气密度较低；b、空气温度较低，温度变化较大；c、空气绝对湿度较小；d、大阳辐射照度较高；e、降水量较少；f、年大风日多；g、土壤温度较低，且冻结期长。

这些特征对电工产品性能有下面四大影响规律，列出如下：1、空气压力或空气密度降低的影响1）对绝缘介质强度的影响空气压力或空气密度的降低，引起外绝缘强度的降低。

在海拔至5000m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7~10.5kPa,外绝缘强度降低8%~13%.2)对电气间隙击穿电压的影响对于设计定型的产品,由于其电气间隙已经固定,随空气压力的降低,其击穿电压也下降.为了保证产品在高原环境使用时有足够的耐击穿能力,必须增大电气间隙.高原用电工产品的电气间隙可按下表进行修正.3)对电晕及放电电压的影响a、高海拔低气压使高压电机的局部放电起始电压降低，电晕起始电压降低，电晕腐蚀严重；b、高海拔低气压使电力电容器内部气压下降，导致局部放电起始电压降低；c、高海拔低气压使避雷器内腔电压降低，导致工频放电电压降低。

4）对开关电器灭弧性能的影响空气压力或空气密度的降低使空气介质灭弧的开关电器灭弧性能降低，通断能力下降和电寿命缩短。

a）、直流电弧的燃弧时间随海拔升高或气压降低而延长；b）、直流与交流电弧的飞弧距离随海拔升高或气压降低而增加。

5）对介质冷却效应，即产品温升的影响空气压力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，由于散热能力的下降，温升增加。

在海拔至5000m 范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7~10.5kPa,温升增加3%~10%.a、静止电器的温升随海拔升高的增高率，每100m一般在0.4K以内,但对高发热电器,如电炉、电阻器、电焊机等电器，温升随海拔升高的增高率，每100m达到2K以上。

低压开关设备和控制设备一般不超过2000米，超过的话，
空气稀薄，大气压力降低，降低电气间隙，容易击穿，容易发生凝露，降低爬电距离
主要是空气的冷却作用和介电强度会随着海拔的增加而下降。

电气产品安装地点的海拔高度一般是不超过2000m的。

比如说，低压电器在进行产品断开触头间的介电性能试验时，在海平面高度试验电压要求18.5kV，200m时要求18.1kV，500m时要求17.5kV，1000m时要求16. 7kV，2000m时要求15kV。

（以上参数是针对电器产品的额定冲击耐受电压为12kV来说的，在海拔2000m时的气压以80kPa为参照）
从以上参数可以看出，随着海拔的增加，
产品介电性能考核的指标都下调了。

因此，若超过海拔2000m，产品用户就得与制造商协商，充分考虑熄弧和绝缘的影响了。

由于高海拔地区空气较之低海拔地区的气压小，同等电压下，空气容易产生电离现象，所以需要提高绝缘等级和增加高压电器的间隙。

这些问题在设计中已经加以考虑。

海拔高度对电气产品的影响随着海拔高度的增加，大气的压力下降，空气密度和湿度相应地减少，其特征为：a、空气压力或空气密度较低；b、空气温度较低，温度变化较大；c、空气绝对湿度较小；d、大阳辐射照度较高；e、降水量较少；f、年大风日多；g、土壤温度较低，且冻结期长。

这些特征对电工产品性能有下面四大影响规律，列出如下：1、空气压力或空气密度降低的影响1）对绝缘介质强度的影响 空气压力或空气密度的降低，引起外绝缘强度的降低。

在海拔至5000m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7~10.5kPa,外绝缘强度降低8%~13%. 2)对电气间隙击穿电压的影响 对于设计定型的产品,由于其电气间隙已经固定,随空气压力的降低,其击穿电压也下降.为了保证产品在高原环境使用时有足够的耐击穿能力,必须增大电气间隙.高原用电工产品的电气间隙可按下表进行修正.3)对电晕及放电电压的影响a、高海拔低气压使高压电机的局部放电起始电压降低，电晕起始电压降低，电晕腐蚀严重；b、高海拔低气压使电力电容器内部气压下降，导致局部放电起始电压降低；c、高海拔低气压使避雷器内腔电压降低，导致工频放电电压降低。

4）对开关电器灭弧性能的影响 空气压力或空气密度的降低使空气介质灭弧的开关电器灭弧性能降低，通断能力下降和电寿命缩短。

a）、直流电弧的燃弧时间随海拔升高或气压降低而延长；b）、直流与交流电弧的飞弧距离随海拔升高或气压降低而增加。

5）对介质冷却效应，即产品温升的影响空气压力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，由于散热能力的下降，温升增加。

在海拔至5000 m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7~10.5kPa,温升增加3%~10%.a、静止电器的温升随海拔升高的增高率，每100m一般在0.4K以内,但对高发热电器,如电炉、电阻器、电焊机等电器，温升随海拔升高的增高率，每100m达到2K以上。

高海拔环境电气设备特点及设计要求摘要：高海拔环境对于电气设备有着严格的标准与要求，其绝缘、温升等性能相对也较为特殊。

本文介绍了高海拔气候特点，分析其对电气设备性能带来的不同影响。

根据电气设备相关设计要求，提出针对性的优化措施，以供同行人员参考。

关键词：高海拔环境；电气设备；设计要求1高海拔气候特点高原气候符合如下特点：（1）太阳辐射强，但是辐射差额偏小。

高原地区的海拔高，空气密度、气溶胶含量包括水汽含量相应在减少。

因此，太阳直接辐射大，紫外线强度十分突出。

（2）温度日较差明显，相比同纬度平原甚至高出1.2倍。

（3）地形条件是影响降水量的重大因素。

通常，迎湿润气流的高原属于多雨带。

然而，背湿润气流一侧以及高原内部，其降水相对偏少。

（4）风力大，雷暴、冰雹等极端天气较长。

2高海拔环境对电气设备性能的影响2.1介质冷却效应（温升）空气压力、密度的下降均会影响空气介质冷却效应，使温升逐步增加。

对于利用自然对流、空气散热器或是辐射散热进行散热的各种电气设备，当散热能力下降后，其温升反而会增加。

2.2绝缘介质强度和电气间隙当海拔增高后，空气密度随之下降，此时电器外绝缘体自身的强度也会削弱，外绝缘表面和各个电位上的带电间隙易于被击穿，应考虑耐压问题。

海拔5000m范围内，每千米高度，气压平均下降7.7～10.5kpa，外绝缘体强度则下降8%～13%。

2.3电晕及放电电压高海拔地区具有独特的气压特点，这些都会引起局部放电电压、电晕起始电压逐步下降（每100m下降1%），同时电晕腐蚀现象也十分严重。

2.4动作性能由于海拔上升，气温低，不利于散热，动作特性和环境有关的产品容易受影响，增加动作误差。

同时，空气温度下降、温度大，太阳辐射强度以及紫外线增加等因素，均会影响设备的结构材料、电气性能，缩短整个机械的寿命。

3高海拔地区电气设计要求3.1低压电气设备设计要求一是电器的温升增高。

一般随海拔每升高100m，环境温度降低0.5℃，温升增加约0.4K。

电气间隙和海拔的关系电气间隙是指电器或电气设备中的两个导体之间的最小距离，既保证电气安全，又避免电器故障和火灾的发生。

而海拔则是指地面或水平面的高度与海平面高度之间的差异。

这两个看似毫无关系的概念，实际上在电气工程中有着密切的联系。

首先，海拔的升高会导致大气稀薄，空气绝缘性能下降。

空气绝缘性能是指空气作为绝缘介质时的绝缘能力。

当海拔升高时，气压会下降，空气中的分子密度降低，电气间隙中的气体绝缘性能也随之下降。

这会增加电器设备之间的电弧和火灾的风险。

其次，电气间隙与海拔之间的关系还体现在电压等级的选择上。

根据规范，电气设备的电气间隙应能承受电气系统的额定工频电压，以确保电气设备的安全工作。

而海拔的升高会导致空气介质的击穿电压降低，这意味着在高海拔地区，相同的额定工频电压下，电气间隙需要更大的距离来保证设备的安全运行。

因此，在高海拔地区，电气工程师需要根据当地海拔高度确定电气设备的额定电压等级，以保证设备的正常运行。

此外，海拔对电器散热性能也有一定的影响。

海拔升高会导致气温的下降和大气氧气含量的减少，这会影响电气设备的散热效果。

由于海拔高地的气温较低，电气设备在高海拔地区的散热要求相对较低。

因此，在高海拔地区，电气间隙的设计应考虑设备的散热需求，以避免设备过热引发故障或事故。

综上所述，电气间隙与海拔之间存在着密切的关系。

高海拔地区的大气稀薄和气温较低会对电器设备的电气安全和散热性能产生影响，因此，在高海拔地区进行电气工程设计时，必须充分考虑当地的海拔因素。

只有合理选择电器设备的电气间隙和电压等级，同时兼顾设备的散热需求，才能确保电气设备的安全运行，减少潜在的火灾和电器故障风险。

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：当海拔在2000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：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230 mm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：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。