对操作过电压高海拔修正简化计算公式的探讨

基于特殊环境因素下高、低压成套开关设备设计和制造的探讨作者：广州白云电器设备股份有限公司电气研究所杨成懋，王义，张宇怀来源：赛尔输配电产品应用开关卷总第82期摘要：本文根据目前市场需求，结合国家对环境技术的研究，提出高原环境和高污秽环境下对高低压成套开关设备的影响。

根据这些影响提出解决相关的技术问题的措施和方案关键点，并具体运用到实际的设计过程中，最终保障使用两类特殊环境下的产品顺利开发起到指导作用，同时保证产品质量，满足了社会的需求。

关键词：市场需求，研发方向，环境技术，设计，工艺前言：迈入二十一世纪以来，我们国家在经济、政治和文化等各个层面都得到快速稳定发展，尤其经济的快速发展，不仅给中国各行各业的发展带来了勃勃生机，同时也深刻的影响着人们的思想观念、行为方式。

行业及其所生产的产品发展方向，必然受到其所在的业务环境、市场需求发展方向、以及国家政策等方面的影响，同时也与使用者思想观念、行为方式有密切的联系。

高、低压成套开关设备，作为对电能的接受、输送、分配、控制及保护作用的电器产品，如何来适应各种各样的需求；如何规划其发展方向，产品的研发方向该如何确定，这些问题摆在行业领导企业管理者面前的重大战略问题。

解决这些问题，应该根据市场的需求和国家政策的引导，来正确决策产品的发展，满足电力行业的不同环境使用场合以及当前和未来的技术、功能的需要；同时还应与基本国情、国家未来经济、社会发展的整体规划的需求相协调。

白云电器作为在华南地区专业于输变配电领域的大型电器制造企业，针对市场环境的发展，以优良的产品服务社会为宗旨，不断提升产品质量；综合市场环境和国家政策的指导，在高、低压成套开关设备领域深耕细作、固本强基，不断地研发和完善满足顾客需求的各种技术方案，其中包括两项专门根据环境技术来确立的研发方向，下面根据研发的情况，跟同行共同分享、探讨。

一、环境因素确定的高低压成套开关设备的两大发展方向针对环境因素而确定产品的发展方向，也是目前高、低压成套开关设备的发展方向之一，目前市场需求提出了两大发展方向。

高海拔地区电气设计探讨余晓光【摘要】分析了高海拔环境对电气设备起晕电压、外绝缘和温升的影响,指出电气设计应根据高原环境的特性对导体载流量、设备的绝缘试验要求、设备容量及整定值等进行修正,并结合高海拔地区电气设计实例,对高原地区导体、高低压电器元件、变压器、电动机、变频器、软起动器的选型进行探讨,可为高海拔地区电气设计提供参考.【期刊名称】《现代建筑电气》【年(卷),期】2017(008)010【总页数】4页(P33-36)【关键词】高海拔地区;电气设计;功率修正;绝缘耐压;温升【作者】余晓光【作者单位】南京市市政设计研究院有限责任公司,江苏南京210008【正文语种】中文【中图分类】TU852海拔超过1 000 m的地区称作高原地区,通常的电气设计应用范围是海拔1 000 m 及以下的普通环境。

随着海拔的升高,气压降低,空气密度减小,对电气设备的绝缘、散热、安全距离等产生诸多影响,因此需要根据高原地区的特殊环境进行合理设计。

本文针对高海拔地区电气设计中可能遇到的一系列问题进行分析和探讨,并对海拔2 393.2 m(按500 m一级,分级为2 500 m)的丽江地区电气设计进行说明。

高原气候的特点是气压、气温和绝对湿度均随海拔的升高而降低,太阳辐射则随之增强。

在海拔1 000～5 000 m内,海拔每升高1 000 m,气压降低7.7～10.5 kPa,温度降低5～6 ℃,太阳辐射强度增加约60 W/m2。

高原地区典型环境气候参数如表1所示[1]。

高海拔环境对电气设备的影响是多方面的, 主要是对电晕、外绝缘和温升的影响。

2.1 对起晕电压的影响随着海拔升高,高压交流设备的电晕起始电压降低,因此电晕现象比平原地区更严重。

电晕的起晕电压与海拔高度及电场不均匀程度有关,电场不均匀程度越大,海拔越高,起晕电压越低。

电晕会增加电能损耗,加速电气设备绝缘老化和金属腐蚀,同时对无线电通信产生干扰。

2.2 对外绝缘的影响高海拔地区空气压力降低,造成空气绝缘强度下降。

海拔对高压电器的影响
1.海拔对高压电器的影响
《工业与民用配电设计手册》（以下简称“配四”）中有如下说明：高压电器和开关设备的额定电流在海拔4000m及以下使用时可以保持不变。

2.海拔对外绝缘的影响
3.海拔对绝缘耐受电压的影响
GB11022-2011规范中有如下说明
4.海拔修正安全净距（升高100m增大1%的由来）规范中对安全净距修正：
4.1.GB50053-201320kV及以下变电所设计规范表4.2.1注1：
4.2.GB9089.2-2008-严酷条件下户外场所电气设施也有说明：
4.3.DLT5222-2005导体和电器选择设计技术条文13.0.9中对开关柜净距规定
如下：
4.4.GB50061-201066kV及以下架空电力线路设计规范6.0.9中规定如下：
4.5.DLT5352-2018高压配电装置设计规范附录A中规定如下（基本上是按
海拔升高100m，绝缘距离增加1%考虑的，220kV及以上比例有所不同，可以查图）
汇总结论：各种规范中主要以海拔每升高100米，空气净距增大1%进行修正。

高电压技术　第36卷第3期2010年3月31日High Voltage Engineering ,Vol.36,No.3,Mar.31,2010对操作过电压高海拔修正简化计算公式的探讨倪海云,徐　维,阮　飞,王　伟(云南省电力设计院,昆明650051)摘　要:为研究海拔对操作过电压放电电压的影响,根据现行输电线路设计规程、规范及IEC 的计算原则和公式,通过数学推导,得到含LambertW 函数的操作过电压海拔修正公式,进一步提出操作过电压海拔修正与海拔具有接近线性的关系,并推导出操作过电压海拔修正的线性近似公式,简化计算过程。

经过验证表明,简化的线性修正公式可以满足一般工程设计需要,为电力科学试验提供参考。

关键词:输电线路;操作过电压;海拔;公式推导;线性关系;简化公式中图分类号:TM864文献标志码:A 文章编号:100326520(2010)0320685207基金资助项目:云南电网公司2008年科研项目。

Project Supported by Scientific Research Item of Yunnan Power Grid Company in 2008.Discussion on High Altitude Correction Simplif ied C alculationFormula of Switching OvervoltageN I Hai 2yun ,XU Wei ,RUAN Fei ,WAN G Wei(Yunnan Elect ric Power Design Instit ute ,Kunming 650051,China )Abstract :In the design of transmission line ,the effect of altitude on the discharge voltage of switching overvoltage can not be ignored.Based on the current technical code ,the specification ,and the IEC calculating principle and for 2mula ,an altitude correction formula of switching overvoltage contains the LambertW f unction was deduced by math 2ematical reasoning.A proximate linear relationship between switching overvoltage and altitude was f urther pro 2posed ,and a linear proximate calculation formula of switching overvoltage which could simplify the calculating process was concluded.The simplified linear modifier formula can meet the needs of the engineering design and pro 2vide reference to the power scientific experiments.K ey w ords :transmission line ;switching overvoltage ;altitude ;formula derivation ;linear relationship ;simplified formula0　引言近来,工程设计中“操作过电压海拔修正”计算常用的方法是:计算海拔修正操作过电压“正极性操作电压波50%放电电压”,经过多次查海拔修正因子m 曲线,循环逼近某海拔的操作过电压50%放电电压修正值[1,2]。

工频耐压海拔修正公式工频耐压海拔修正公式，这个话题听起来可能有点儿复杂，但其实说起来就是一个简单的道理。

想象一下，咱们平时生活中常常需要适应不同的环境，对吧？就像去高山滑雪，虽然风景美得让人心醉，但那高处的空气稀薄，可不是每个人都能轻松应对的。

电气设备也是如此，随着海拔的升高，它们的工作环境会发生变化，咱们得用点儿公式来调整适应一下。

耐压是什么呢？这其实就是电气设备能承受多大电压的能力。

就像咱们每个人的承受能力一样，有的人能扛得住更多的压力，有的人就有点儿受不了。

而海拔呢，高了就意味着气压低了，空气变得稀薄，设备在这个环境下的表现就得打折扣。

所以呀，咱们得用公式来计算一下，帮设备找到最佳的工作状态。

好吧，咱们现在聊聊这个修正公式。

简单来说，海拔每升高1000米，设备的耐压能力就会降低一些。

就像你在高山上跑步，呼吸都变得困难，电气设备也是一样。

这个公式可以让我们知道，在不同的海拔下，设备的耐压值应该怎么调整。

就好比在不同的场合，咱们得穿不同的衣服，才能既舒适又得体。

咱们把这个公式拆开来看吧。

通常情况下，耐压值是以海平面为基准的。

可是一旦到了高原，咱们就得做些小调整。

比如说，如果你的设备在海平面上能承受10千伏的电压，到了3000米的高原上，可能就只能承受8千伏。

是吧，直接就减少了，这种感觉就像是吃了一口太辣的火锅，辣得直冒汗。

咱们还得考虑环境温度的影响。

高海拔地区，天气变化可大了，一会儿阳光明媚，一会儿又冷得让人打哆嗦。

温度的变化也会影响电气设备的性能，低温可能导致绝缘材料变脆，失去原有的强度。

就像我们冬天穿得再厚也难免会觉得冷，设备的耐压能力也会受到影响。

说到这里，别以为这就完事儿了。

我们还得考虑湿度。

潮湿的环境容易导致设备短路，这时候耐压值也得相应降低。

这些因素就像是生活中的各种挑战，咱们得学会应对。

就像朋友之间，有时得互相扶持，有时又得各自展现出色的一面。

在实际应用中，咱们需要借助这个海拔修正公式来确保设备的安全运行。

摘要：对于我国西南、西北部平均海拔较高地区的电气化铁路，海拔是影响接触网外绝缘的最重要因素，如果外绝缘设计不当，过小必将发生闪络或者击穿事故，过大则使隧道断面增加，投资浪费。

本文通过科学合理地对高海拔进行了分级分类，全面分析了IEC 、国标、行业标准和实验数据中的外绝缘海拔修正方法，并就高海拔条件下接触网空气绝缘间隙选择提出建议，同时也对进一步开展相关实验研究提出了建议方向。

关键词：高海拔；铁路；接触网；绝缘间隙中图分类号：U225.4+3文献标识码：B文章编号：1006-8686（2019）02-025-03唐伟1，李良威2高海拔地区接触网空气绝缘间隙海拔修正方法研究（1、2中铁二院工程集团有限责任公司电气化设计研究院，高级工程师，四川成都610031）10.13572/ki.tdyy.2019.02.008我国最大的四个高原即青藏高原、内蒙古高原、黄土高原、云贵高原分布在西南、西北部，随着地区社会经济发展需要，部分地区已经开始建设电气化铁路网。

该地区修建铁路平均海拔较高，随着海拔增高，气压和温度都将下降，相对空气密度减小，空气间隙和绝缘子的外绝缘放电电压随之下降。

而对于电气化铁路接触网，如果外绝缘设计不当，过小必将发生闪络或者击穿事故，过大则会使隧道断面增加，造成投资浪费。

因此，隧道内接触网电气绝缘间隙的选择，既是确保电气供电可靠运行至关重要的因素，也是影响隧道净空高度及工程投资的重要参数。

目前，在进行接触网电气绝缘间隙高海拔外绝缘校正方面，虽然国内外相关研究和标准众多，但迄今仍没有科学、统一的海拔分级标准，导致高海拔地区电气设备参数杂乱、同类型设备序列众多、规格型号不统一，通用互换性较差，本文将系统分析国内外相关标准对高海拔外绝缘校正计算方法和范围，提出合理的分类设计思路，对接触网空气间隙修正系数提出可行、有效建议，旨在方便工程设计，有利于缩短工程建设周期，降低工程建设和运营成本，有利于增强设备的统一性和通用性，提高工程建设水平。

高海拔地区500kV变电站空气间隙冲击耐受特性和海拔修正研究为了化解我国能源和电力需求分布不均衡的矛盾,“西电东送”成为我国电力发展战略中优先推行的重点,以满足我国东部庞大的电力需求,而我国地势西高东低,连接东西部的输变电工程势必要经过西部高海拔地区,而高海拔地区输变电工程的外绝缘特性与低海拔地区有所差异：空气间隙的击穿电压与大气参数密切相关,随着海拔高度的升高,空气密度、温度和湿度这三个主要的大气参数都将发生改变,三者共同作用下,空气的绝缘强度会不同程度地降低,因此,设计高海拔地区进行输变电装置时,必须对高海拔地区空气间隙冲击耐受特性和气体放电电压的海拔修正问题进行研究。

目前我国众多学者已经对500kV、800kV及1000kV等各不同电压等级的输电线路的外绝缘特性展开了研究,但是对高海拔地区500kV变电站典型空气间隙冲击耐受特性这一领域的研究极少,也没有根据实地试验数据得出通用的高海拔地区500kV变电站空气间隙放电电压修正方法,而目前常用的海拔修正方法大都适用于海拔2000m以下,缺乏更高海拔地区的试验数据支持。

基于此,本文分别在武汉(海拔23 m)、西宁(海拔2254 m)、大武(海拔3742 m)三个海拔高度不同的地点以500kV变电站典型空气间隙为研究对象,根据空间静电场仿真选择8m长的母线,根据500kV变电站过电压仿真及分析选择0.4的相间电压分配系数,对500kV变电站内典型的二分裂导线.门型架、均压环.门型架这两种相地间隙展开操作和雷电冲击试验,同时,对二分裂导线-二分裂导线、均压环-均压环这两种典型的相间空气间隙主要展开电压分配系数a=0.4的操作冲击试验,试验间隙长度在2m-9m的范围内,以此来研究高海拔地区500kV变电站典型空气间隙的冲击耐受特性及海拔修正方法,为我国高海拔地区500kV变电站外绝缘设计提供基础数据及技术参考。

通过对三个海拔高度不同试验点的试验结果进行对比和分析,本文主要得到以下主要结论：(1)间隙距离一定的相-地空气间隙在操作和雷电冲击作用下其50%击穿电压的随着海拔高度的增加而降低；海拔高度一定时,相-地空气间隙在操作和雷电冲击作用下其50%击穿电压均随间隙距离增大而增大,但相-地间隙的操作冲击50%击穿电压具有明显的饱和趋势,而在本文的研究的间隙长度范围内(2m-6m),其雷电冲击50%击穿电压随间隙距离的变化基本成线性关系。

高海拔校正因数的修正
按照《GB/T 20635-2006特殊环境条件高原用高压电器的技术要求》，对高
压设备的相关参数进行如下修正：
4.1、外绝缘强度的高海拔校正因数
高海拔高压电气设备外绝缘额定绝缘水平高海拔修正按公式（1）进行。

U=KH•U0 (1)
式中：
U ---使用于高海拔地区的高压电器设备在海拔1000m以下地区试验时的耐受电
压KV；
U0 ---高压电器设备的额定耐受电压KV；
KH ---外绝缘强度的高海拔校正因数，可由图1查出，也可由公式（2）计算求
得。

KH =em0(H-1000/8150) (2)
式中：
H ---海拔m。

为了简单起见，指数m0取下述确定值：
---m0=1 适用于雷电冲击、工频及操作冲击干试验电压；
---m0=0.9 适用直流电压；
---m0=0.8 适用于工频湿试电压、操作冲击湿试电压；
---m0=0.75适用于无线电干扰电压。

高海拔带电作业间隙操作冲击放电特性及放电电压校正发布时间：2021-05-14T11:46:00.327Z 来源：《当代电力文化》2021年4期作者：李馨馨[导读] 由于高海拔地区空气间隙放电电压明显低于低海拔地区李馨馨国网青海电力公司检修公司 810000摘要：由于高海拔地区空气间隙放电电压明显低于低海拔地区，导致高海拔带电作业所需安全距离增加。

为保障高海拔地区带电作业的顺利开展，该文以750kV同塔双回直线塔为研究对象，分别在海拔为2000m、3000m和4300m地区开展了等电位人员—杆塔间隙以及分裂导线—地电位人员间隙的操作冲击放电试验，分析海拔高度和作业人员姿态对间隙放电特性的影响，并基于试验数据分析现有IEC标准中推荐的m参数法在高海拔地区的适用性，结果表明，现有方法不适用于海拔3000m以上地区带电作业间隙的放电电压修正。

最后基于试验数据提出一种基于改进m参数的操作冲击放电电压修正方法，可用于海拔3000～4300m地区带电作业间隙操作冲击放电电压的修正，同时给出了海拔2000～4000m地区带电作业最小安全距离参考值。

关键词：带电作业间隙；高海拔；操作冲击；放电电压校正0引言带电作业是目前输电线路运维检修中主要采用的方式，可有效地减小停电时间，提高供电可靠性。

目前在低海拔地区，输电线路带电作业已普遍开展，但随着我国输变电工程的不断建设，许多已建和在建的输电线路都经过高海拔地区。

以青藏联网工程为例，很多线路途经地区的海拔高度都超过3000m，有些线路海拔高度甚至高于5000m。

对于高海拔地区的输电线路，随着海拔高度的增加，空气密度下降，使得同等距离下的空气间隙放电电压要明显低于低海拔地区，带电作业安全距离增加。

为保证高海拔地区带电作业工作的顺利开展，需要研究高海拔地区空气带电作业间隙放电特性并选用合适的放电电压校正方法，进而确定高海拔地区带电作业所需的最小安全距离。

在海拔高度对电力系统外绝缘放电特性的影响方面，国内外均进行了大量的试验研究。