高原环境对电气设备的影响
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试论高海拔对电气设备的特殊要求高海拔地区对电气设备的特殊要求,是因为高海拔地区的气候和环境等因素对电气设备的运行性能和安全性提出了更高的要求。
本文将从高海拔地区的气候特点、电气设备在高海拔环境下的运行特点以及对电气设备的要求三个方面来进行深入分析和探讨。
一、高海拔地区的气候特点高海拔地区的气候特点主要表现在气温低、大气压小,辐射强烈等方面。
一般来说,随着海拔的升高,气温逐渐下降,大气压逐渐减小,辐射强度逐渐增强。
这些特点对电气设备的运行性能和安全性都提出了较高的要求。
二、电气设备在高海拔环境下的运行特点1.对绝缘材料的要求高在高海拔地区,由于大气压小,空气中的氧气减少,导致绝缘材料的介电强度降低,电气设备的绝缘性能受到影响。
电气设备在高海拔环境下需要采用更高的绝缘等级,以保证设备的绝缘性能能够在这种特殊环境下得到有效保障。
2.散热性能要求高高海拔地区气温低,但是由于辐射强烈,电气设备在运行中容易产生较大的热量,而在高海拔地区,散热会受到影响,因此电气设备在高海拔环境下需要具有更好的散热性能,以确保设备在高负载运行时不会因过热而影响设备的安全性和可靠性。
3.机械强度要求高高海拔地区由于大气压小,气压差异大,风力较大,这些都会对电气设备的机械强度提出更高的要求,以保证设备在这种特殊的气候环境下不会出现机械性故障,确保设备的安全性和可靠性。
三、对电气设备的要求1.材料的选择在高海拔地区,对电气设备所使用的材料提出了更高的要求。
首先是绝缘材料,需要采用更高的介电常数和介电强度,以保证设备的绝缘性能;其次是散热材料,需要具有更好的散热性能,以确保设备在高负载运行时不会过热;最后是机械材料,需要具有更好的机械强度,以确保设备在特殊的大气压和风力环境下不会出现机械性故障。
2.设计的改进在高海拔地区,对电气设备的设计提出了更高的要求。
需要在结构上进行改进,以确保设备在特殊的气候和环境下能够安全可靠地运行。
增加散热结构,提高绝缘等级,加强机械结构等方面的改进都是必要的。
试论高海拔对电气设备的特殊要求【摘要】高海拔地区的电气设备面临着特殊的要求,因为在这种环境下,气压低、氧气稀薄、温度低等因素都会对设备的性能和寿命产生影响。
本文通过对高海拔环境下电气设备的影响、应用、设计要求、维护与保养以及安全性的探讨,总结出了高海拔环境下对电气设备的特殊要求。
未来,随着高海拔地区的发展和需求的增加,电气设备在这种环境下的应用也将更加广泛。
对电气设备的设计、制造和维护都需要更加注重在高海拔环境下的特殊情况和要求,以确保设备的稳定性和安全性。
未来高海拔环境下的电气设备将面临更多挑战,但也将有更多的发展机遇和创新空间。
【关键词】高海拔、电气设备、特殊要求、影响、应用、设计要求、维护与保养、安全性、总结、发展趋势、应用前景1. 引言1.1 试论高海拔对电气设备的特殊要求高海拔地区对电气设备的特殊要求一直是一个备受关注的话题。
高海拔环境的气压、温度、湿度等因素与低海拔地区有着显著的差异,这就为电气设备的选择、设计、使用和维护提出了更高的要求。
在高海拔地区,气压较低会导致电气设备的内部零部件相对密封的环境下更易受到损坏,因此需要特别设计更强大的密封性能;而气压变化也会影响电气设备的散热效果,需要采用更高效的散热装置。
高海拔地区独特的辐射、紫外线、静电等环境因素也会对电气设备的稳定性和安全性产生影响。
针对高海拔地区的特殊要求,电气设备的选择、设计、使用和维护都需要更加细致和专业的考虑,以确保设备的安全性和可靠性。
在未来,随着高海拔地区的开发和利用不断增加,对电气设备的特殊要求将会越来越突出,同时也将促进电气设备在高海拔环境下的技术创新和发展。
2. 正文2.1 高海拔环境对电气设备的影响高海拔环境中的空气稀薄会导致电气设备的散热效果下降。
由于气压较低,空气密度也相应减小,使得散热效果变差。
这会导致电气设备工作时温度升高,容易造成设备过热,影响设备的稳定性和寿命。
高海拔环境中的温度波动较大。
白天阳光直射会使得环境温度升高,而夜晚气温会急剧下降。
特殊环境条件高原电气设备技术要求低压成套开关设备和控制设备设计在特殊的环境条件下,如高原地区,电气设备需要满足特殊的技术要求。
特别是低压成套开关设备和控制设备,其设计和选择要考虑到高原地区的特殊情况,以确保设备的安全性和可靠性。
本文将探讨在高原环境下低压成套开关设备和控制设备的设计要求。
1. 高原环境的特殊影响在高原地区,由于气候、大气压力和氧气含量等方面的影响,电气设备面临着一些独特的问题。
首先,由于大气压力较低,绝缘性能可能会下降,这可能导致设备的绝缘击穿。
其次,氧气含量的减少可能导致电弧的不稳定和电弧灭火困难。
此外,温度和湿度的变化也会对设备的性能造成影响。
因此,高原地区的电气设备需要特殊的设计以应对这些问题。
2. 设备材料和环境适应性在高原环境下,设备所使用的材料需要具备良好的环境适应性。
首先,绝缘材料需要具备较高的绝缘性能,以抵御大气压力的影响。
常用的绝缘材料,如绝缘胶、硅胶等,需要经过特殊处理,以确保其在高原环境下的可靠性。
其次,由于氧气含量的减少,电弧容易不稳定,因此需要选择具有良好电弧灭火性能的材料。
此外,设备所使用的金属材料也需要考虑高原地区的低温、低氧气含量和腐蚀性等因素,以确保设备的稳定性和使用寿命。
3. 设备工作温度范围由于高原地区的气候和大气压力的影响,设备的工作温度范围需要进行特殊的设计。
首先,设备需要具备较高的耐低温性能,以应对高原地区的严寒冬季。
其次,由于高原地区的气温变化较大,设备需要能够适应不同温度条件下的工作,以保证设备的可靠性。
因此,在设计和选择低压成套开关和控制设备时,需要考虑设备的工作温度范围,以确保设备在高原环境下的正常工作。
4. 设备的安全性和可靠性在高原环境下,低压成套开关设备和控制设备的安全性和可靠性尤为重要。
首先,设备需要具备良好的防护性能,以避免外部环境因素对设备造成损害,如风、雨、霜冻等。
其次,设备的绝缘性能需要达到一定的标准,以确保设备在高压条件下不发生绝缘击穿。
海拔高度对电器设备的影响标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]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。
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。
试论高海拔对电气设备的特殊要求1. 引言1.1 高海拔对电气设备的影响高海拔地区对电气设备的影响是一个备受关注的话题。
由于高海拔地区的气压较低、空气稀薄、温度变化大等特点,这些环境因素都将对电气设备的正常运行产生重要影响。
在高海拔地区,由于气压较低,空气中的氧含量也相应较低,这将导致电气设备的散热效果降低,给设备的稳定性和功率输出带来挑战。
高海拔地区的温度变化大,白天温度较高,夜晚温度较低,这将加剧电气设备的热循环负荷,影响设备的寿命和稳定性。
高海拔地区的强紫外线辐射和氧化性气体也会对电气设备的绝缘材料和导电件造成损害,增加设备的故障率。
针对高海拔地区的这些特殊影响,我们需要重视电气设备在高海拔环境下的特殊要求,以确保设备的安全可靠运行。
2. 正文2.1 高海拔环境下电气设备需考虑的因素在高海拔环境下,电气设备需要考虑的因素是多方面的。
高海拔地区气压低、氧气稀薄,这可能导致电器设备散热困难,影响设备的工作效率和寿命。
高海拔地区日晒时间长、紫外线强度高,电气设备的外壳和绝缘材料需要具备耐热、耐紫外线的特性,以防止设备损坏和安全事故发生。
高海拔地区气候多变,温差大,电气设备需要具备良好的耐温性能,避免温度变化对设备造成影响。
高海拔地区风力强,可能带来电器设备受损的风险,因此电气设备在设计和安装时需要考虑防风措施,确保设备的稳定性和安全性。
高海拔地区可能会受雷击影响,电气设备需要具备较强的抗雷击能力,避免雷击造成设备损坏或人员伤害。
在高海拔环境下,电气设备需要考虑气候特点、环境影响、安全防护等因素,以确保设备的正常运行和可靠性。
只有全面考虑这些因素,才能有效应对高海拔环境对电气设备的特殊要求,保障设备的工作效率和安全性。
2.2 高海拔环境下电气设备的特殊要求在高海拔环境下,电气设备面临着诸多特殊要求。
由于高海拔地区气压低,氧含量稀少,电气设备在这种环境下容易受到电弧放电的影响,因此需要特殊的设计和保护措施确保设备的安全运行。
试论高海拔对电气设备的特殊要求高海拔地区是指海拔在3000米以上的地区。
在这些地区,由于气压的降低和气温的变化,电气设备面临着许多特殊的要求和挑战。
本文将试论高海拔对电气设备的特殊要求,并探讨如何满足这些要求。
一、气压和氧气含量在高海拔地区,气压会随着海拔的增加而降低,同时氧气含量也会减少。
这会对电气设备的工作性能和安全性造成影响。
由于气压的降低,电气设备在高海拔地区可能会出现绝缘击穿的风险。
由于氧气含量的减少,电气设备的散热效果会受到影响,容易造成设备过热,甚至发生火灾。
高海拔地区的电气设备需要具有更好的绝缘性能和散热性能,以确保其正常运行和安全使用。
二、温度和温度变化高海拔地区的气温变化较大,白天和夜晚的温差很大。
在白天,阳光直射导致地表温度升高;而到了夜晚,由于高海拔地区的高空干冷,地表温度迅速下降。
这种急剧变化的温度会对电气设备的性能和稳定性造成影响。
电气设备的材料会因温度的变化而产生膨胀和收缩,可能导致设备的破损和故障。
温度变化也会影响电气设备的散热效果和工作稳定性。
高海拔地区的电气设备需要具有更好的材料耐温性能和稳定工作性能,以适应气温的变化。
三、辐射和静电高海拔地区的紫外线辐射较强,静电积聚较为严重。
这种辐射和静电对电气设备的工作性能和零部件的稳定性造成不利影响。
紫外线辐射会导致电气设备的外表面老化和损坏,降低设备的绝缘性能。
静电的积聚会影响设备的正常工作,造成设备故障。
高海拔地区的电气设备需要具有更好的防辐射和防静电性能,以确保设备的稳定运行和安全使用。
四、抗震和抗风高海拔地区经常面临地震和强风等自然灾害的威胁。
这些自然灾害会对电气设备造成严重的损坏和影响。
地震会导致设备的材料断裂和连接部件的脱落,造成设备的功能失效。
强风会对设备产生剧烈的摆动和震动,可能导致设备的损坏和停机。
高海拔地区的电气设备需要具有更好的抗震和抗风性能,以确保设备在自然灾害中的正常运行和稳定性。
为了满足高海拔地区对电气设备的特殊要求,我们可以在以下方面进行改进和优化:1. 选用合适的材料。
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。
高海拔对电气设备的特殊要求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。
标签:高海拔;电气设备;特殊要求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。
试论高海拔对电气设备的特殊要求高海拔地区因其地理环境的特殊性,对电气设备提出了特殊的要求。
在这些地区,气压低、氧气稀薄、温度低等因素,对电气设备的稳定性和可靠性都提出了更高的要求。
本文将从高海拔地区对电气设备的要求、高海拔地区电气设备的特殊性能要求和应对措施等方面进行论述。
一、高海拔地区对电气设备的要求1.1 稳定性要求高高海拔地区常常伴随着气压低、氧气稀薄等特殊气候环境因素,这些因素会对电气设备的稳定性造成一定影响。
由于气压低,电气设备在这样的环境下运行,容易引起绝缘击穿、放电、电弧等故障,严重影响了设备的安全可靠运行。
高海拔地区对电气设备的稳定性要求相对较高。
1.2 耐温性和耐寒性要求高高海拔地区由于海拔高、气温低,气候条件十分恶劣,这些气候因素都会对电气设备造成一定的影响。
在极端低温环境下,电气设备必须具备较高的耐寒性,能够在非常低的温度条件下正常运行;而在高温环境下,电气设备也必须具备较高的耐温性,能够在高温条件下正常工作。
高海拔地区对电气设备的耐温性和耐寒性要求也是相对较高的。
高海拔地区的特殊气候环境和地理条件,对电气设备的可靠性提出了更高的要求。
在这样的地区中,由于气候条件的影响,电气设备一旦发生故障,维修和修复的成本会十分昂贵,甚至可能造成严重的安全事故。
高海拔地区对电气设备的可靠性要求相当高,不能容忍丝毫的差错。
2.1 引入外部空气压力调节机构为了满足高海拔地区对电气设备的要求,很多电气设备都需要引入外部空气压力调节机构,以保证在低气压环境下正常运行。
这样的空气压力调节机构能够有效地将外部空气压力调节至电气设备所需的合适压力,保证设备的稳定运行。
2.2 采用特殊绝缘材料对于高海拔地区的电气设备来说,绝缘材料的选择尤为重要。
在气压低、氧气稀薄的环境下,会容易引起绝缘击穿和放电等故障,因此需要采用能够承受高压和高温的特殊绝缘材料,以确保设备的正常运行。
2.3 耐高、低温设计2.4 增强防护性能在高海拔地区,由于气候恶劣,风沙、降雨等影响都会对电气设备造成损害。
试论高海拔对电气设备的特殊要求高海拔地区是指海拔超过3000米的区域,这些地区的气候条件和环境特点与低海拔地区有很大不同。
电气设备在高海拔地区的使用面临着一些特殊的要求和挑战,需要针对高海拔环境进行特殊设计和处理。
本文将试论高海拔对电气设备的特殊要求,并探讨高海拔环境下电气设备的一些解决方案。
高海拔地区的大气压和氧气浓度较低,这会对电气设备的散热和绝缘性能产生影响。
在高海拔地区,空气密度较低,散热效果较差,容易导致电气设备过热,影响其正常工作。
高海拔地区的电气设备需要具有更好的散热性能,可以通过增加散热片的面积、采用高效散热材料等方式来提高散热效果。
高海拔地区的氧气浓度较低,电气设备在高海拔地区容易出现绝缘性能下降的问题,因此需要采用更好的绝缘材料,提高电气设备的绝缘等级,确保其在高海拔环境下的安全可靠运行。
高海拔地区的气温和温度变化较大,这也是电气设备面临的一个主要挑战。
在高海拔地区,白天和夜晚的温差很大,电气设备在长时间的高温或低温环境下容易出现性能下降或故障。
为了解决这一问题,电气设备需要具有更宽的工作温度范围,在高温或低温环境下仍能正常运行。
电气设备还需要具有良好的抗冷热冲击性能,可以在温度快速变化的环境下保持稳定的工作状态,确保设备的可靠性和稳定性。
高海拔地区的强紫外线辐射和降水量较大也是电气设备需要考虑的因素。
在高海拔地区,强烈的紫外线辐射会加速电气设备外壳和绝缘材料的老化,降低设备的使用寿命。
高海拔地区的电气设备需要具有更好的抗紫外线老化性能,可以通过采用特殊的材料和表面处理技术来提高设备的抗紫外线能力。
高海拔地区降水量较大,电气设备在潮湿的环境下容易受潮损坏,因此需要具有良好的防水防潮性能,确保设备在潮湿环境下仍能正常工作。
高海拔地区对电气设备提出了一些特殊的要求和挑战,需要针对高海拔环境对电气设备进行特殊设计和处理。
在高海拔环境下,电气设备需要具有更好的散热性能、更宽的工作温度范围、更好的抗紫外线老化性能和防水防潮性能等特点,以确保设备在高海拔环境下的安全可靠运行。
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。
高海拔对电气设备主要的影响是绝缘和温升两方面。
对不同的电气设备影响的侧重点不同。
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、干式变压器环氧树脂干式变压器,国家标准关于以上两个因素有着明确的校正方法。
根据GB6450)《干式变压器》中第,对于在超过1000M海拔处运行,并在正常海拔进行试验的变压器,其温升限值应相应递减,超过1000M海拔部分以第500M为一级,温升限值接自冷变压器2.5%、风冷变压器5%减小;额定短时工频耐受电压值同时增加6.25%。
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0.1-0.5K,但大多数产品均小于0.4K。
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。
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。
高海拔环境条件对高压电气的影响和对策高海拔地区环境条件,会影响高压电气的性能。
只有清楚高海拔具体环境对高压电气产品的影响因素,才能制定出有效的防护措施。
本文针对高海拔环境特点,在分析特殊环境对高压电气影响的基础上,提出了高海拔环境下高压电气运用中应采取的相应措施。
标签:高海拔环境;高压电气;影响;对策一、前言青藏铁路的开通,促进了东西部的资源交流和优势互补,为西部的发展带来巨大的经济和社会效益。
但是对于西部的高海拔环境条件,相当一部分高压电气的使用存在问题,严重影响了西部经济的发展和西部人民的正常生活。
这就需要充分分析高海拔环境对高压电气的影响并采取有效的对策。
二、我国高原分布及其气候特点1、我国高原基本分布我国地势为西高东低分布,按照从高到低顺序可以分成三级阶梯:最高一级阶梯为著名的世界屋脊青藏高原,平均海拔在3000m以上;第二级阶梯为西北高原和云贵川等高原,高度在1000m至3000m;第三阶梯为1000m以下的丘陵和平原地带。
根据上述地势,我国高原可分为四种类型:一是内蒙古高原,海拔为1000m左右,主要分布在内蒙古地区;二是黄土高原,海拔为1500m左右,主要分布在陕北、宁夏和甘肃;三是云贵高原,海拔多为1500m~2000m,主要分布在云南、贵州;四是世界上海拔最高的青藏高原,海拔多为4000m以上,位于我国西南部和西部,包括西藏、青海以及四川、甘肃和新疆等省边沿的一小部分。
由于以西藏为主体的青藏高原是我国乃至世界上最具代表性的高原,独特的气候环境对各类产品的高原适应性影响最具代表性和概括性,我们在这里分析的高原环境主要指海拔多为4000m以上的青藏高原。
2、高原气候特点高原因地势高而使其自然气候极为特殊复杂,其气候特点可总结为:大气压力下降、空气密度减小、含氧量降低;平均气温低、昼夜温差大、年低温期长;气候干燥、降水量低、蒸发量高、日照辐射强、风沙大等。
高原典型大气参数变化规律可概括为:海拔每升高1000m,大气压力则下降9%,空气密度下降为6%~10%,含氧量下降10%,大气温度下降6.5℃,太阳直接辐射强度增加约54W/m2,风压下降9%,沙尘量大;海拔越高,年低温期也越长,海拔4000m以上的地区为常年固定冷区,年平均气温在-4℃以下,冷期大于5个月;昼夜温差极大,日温差可高达30℃,极端最低气温低达-27℃~-45℃。
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;。
试论高海拔对电气设备的特殊要求
随着科技的发展和人们生活水平的提高,越来越多的电气设备被应用于高海拔环境下,如航空电子、卫星通信、高山地铁、高原洞穴等。
但是,高海拔地区的气压、温度、湿度
等环境条件与低海拔地区有很大的不同,从而给电气设备带来了各种特殊的要求和挑战。
第一,高海拔环境下的气压和温度变化较大,会导致电气设备的电路参数发生变化。
气压的下降会降低绝缘性能,从而增加设备的漏电流,甚至可能造成设备损毁;温度的升
高会加剧电子元器件的老化,减弱其性能,甚至导致器件失效。
因此,电气设备在高海拔
环境下需要特殊的气密性设计、散热设计和电路参数修正等。
第二,高海拔环境下的强辐射和静电可能会对电气设备造成损坏。
在高山地带,由于
大气中的氧分子和氮分子受原子核射线的击穿而发生辐射,从而产生强辐射场;在干燥的
高原和沙漠地区,静电场比低海拔地区更强。
这些辐射和静电可能会破坏设备内部的微观
结构,导致设备过早失效。
因此,电气设备在高海拔环境下需要采用防辐射和抗静电设计。
第三,高海拔地区的环境条件对设备的防水性能提出了严格要求。
在高山峰顶和沙漠
地区,由于雨水稀少,大多数电气设备都需要配备防水设计,以避免被风沙和降水侵蚀,
保持设备的长时间运行稳定性。
在高海拔环境下,对电气设备的特殊要求和挑战是不可避免的。
因此,工程设计和技
术研发人员需要采取有效的技术手段和工程设计方法,精益求精地改进电气设备的性能参数,并开展优化研究,提高电气设备在高海拔环境下的稳定性、可靠性和维护性,以满足
高海拔地区的电气设备需求。
浅析高原环境对小型断路器性能的影响摘要:高原环境具空气稀薄、低温低压、昼夜温差大和紫外线辐射强的特点,一般的低压电器并不一定能适用于高原环境。
本文通过高原环境对小型断路器的温升、介电隔离、动作特性、短路分断性能方面产生的影响进行分析,讨论小型断路器在高原环境下的适用性,为高原型产品开发设计、应用选型提供参考。
关键词:高原环境;小型断路器;性能分析;适用性引言:我国地大物博,约有30%的国土面积在海拔2公里以上的地区。
高原环境空气稀薄、低温低压、昼夜温差大、紫外线辐射强等因素使得电气设备故障率增加。
小型断路具有过载保护、短路保护和隔离功能,广泛应用于建筑配电、工业配电及各种设备的控制和保护,是电网最重要的模块之一。
若小型断路器出现故障,势必会影响居民生活、企业生产,对社会造成经济损失。
所以,本文对高原环境对小型断路器性能影响进行研究,具有重要的现实意义。
一、小型断路器在高原环境下的性能影响我国目前已制定了适用于高原用低压电器技术要求的国家标准。
其中,低压电器按照海拔高度的情况可划分为普通产品和高原型产品,高原型产品是在常规产品的基础上进行改良改进,使其满足高原环境下能够正常使用的标准要求。
在高原环境下,低压电器的空气散热性能、绝缘特性、使用寿命受较大的影响。
对于小型断路器,空气散热特性主要包括了产品的温升、过载保护脱扣特性;绝缘特性主要涉及产品冲击耐压、工频耐压、绝缘电阻。
此外,高海拔下对小型断路器的影响,还体现在分断性能、机械寿命、电气寿命等方面。
1.1高原环境下小型断路器的散热性能分析小型断路器在负载运行时会产生热量,其发出的热量与焦耳规律一致。
若散热性能不足导致产品温升过高,可能会引起零部件的物理性能、化学性能变化,最终导致小型断路器发生故障。
散热主要有热传导、热对流和热辐射三种方式,在高海拔地区,小型断路器的散热特性受热对流的影响较大,它与表面面积、表面温度、环境介质的热传导特性密切相关。
高原环境对电气设备的影响如下:1。
对绝缘强度的影响;2。
对电晕的影响;3。
对开关电器灭弧性能的影响;4。
对温升的影响;5。
高原辐射增加的影响;6。
对产品外型和密封的影响;7。
对温度的抵抗能力;8。
静电的影响;9。
沙尘的防护等。
[最佳回复]2010-02-21 16:11:33 0楼GK368我国拥有世界上最辽阔的高原地域,面积约为270万km2,平均海拔2 000~4 500m。
青藏高原是其中最具代表性的,平均海拔4 500m,其独特的气候特点:空气稀薄、气压低、含氧量少、昼夜温差大、低温动土、紫外线辐射强、风沙尘大、降雨少、气候干燥等。
高原气候对高压开关设备的影响首当其冲。
1。
低气压对输配电设备的影响主要表现在对输配电设备的外绝缘性能下降上:我们知道输配电首先要考虑的问题之一是绝缘问题,绝缘水平对运行的安全至关重要,也是影响线路和设备造价的一个主要因数。
随着海拔高度的增加,外绝缘放电电压会相应降低,这不仅影响输配电变电设备外绝缘的选择,而且影响线路绝缘子型式和片数的选择,影响线路杆塔塔头和变电构架的尺寸大小。
高海拔的影响实际是大气参数,主要是空气密度和湿度的影响,空气密度减少引起热传递效率降低,外绝缘会随着空气密度的减小和湿度的降低而降低,使通常正常的绝缘距离显得不足,从而使绝缘强度受到影响。
2。
电晕和无线电干扰是高海拔输配电的又一突出问题,特别是超高压输电。
电气设备和线路导线的起晕电压会随海拔的升高而降低,还受湿度的影响,在一定湿度范围内,湿度越大,起晕电压越低。
例如昆明地区,海拔近2000m,相对空气密度为0.8左右,如果直接采用平原地区使用的导线、绝缘子和金具等产品,运行电压下电晕问题将十分突出,它会加大线损和无线电干扰,严重时还可能发生线路电晕舞动,对线路的安全经济运行造成威胁。
电晕不但增加电能损耗,而且会加速绝缘老化。
高原电工产品和电气设备新思路王建文沈洪摘要:根据铁路建设的特点和要求,提出青藏铁路电工产品和电气设备高原适用性研究的新思路。
关键词:青藏铁路;电工产品;电气设备;适用性;研究中图分类号: TB 1 文献标识码:A1 概述关于电工产品和电气设备高原适用性,70年代曾结合青藏铁路做过大量的研究工作,后因青藏铁路的缓建而停止了研究工作。
二十年过去了,我国经济得到了很大的发展,青藏高原的电力事业得到了相应的发展。
随着时代的步伐即将迈入21世纪,进藏铁路的建设也已进入新的历史日程。
1994年,中共中央8号文件决定“抓紧做好进藏铁路的论证和勘查工作”。
1996年,《中华人民共和国国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》指出:“下个世纪前十年,进行进藏铁路的论证工作”。
为青藏铁路建设制定了发展前景。
青藏铁路格拉段通过的地区,平均海拔4500m,为了进一步做好进藏铁路的建设准备工作,进行电工产品和电气设备高原适用性的研究具有十分重要的意义。
2 青藏线格拉段的自然环境条件:青藏线格拉段通过的地区深居大陆腹地,具有独特的冰缘干寒气候特征,为高原亚干旱——干旱气候区。
铁路通过地区空气稀薄,气压低,平均海拔高程4500m,年平均气压为580MPa,最低的唐古拉山垭口为544MPa;年平均气温-3~-6℃,极端最低气温为-30~-35℃,但日照时间长,日照强度大,常年睛空无云。
由此可以看出,青藏线格拉段的气候特征为:气压低,气温也低,气温日变化大,绝对湿度低,太阳辐射强度比较强烈。
3 高原气候对电工产品和电气设备的影响高原气候对电工产品和电气设备的影响,根据原机械部有关单位经现场考核和人工模拟实验室研究实验,初步认为主要表现在以下方面:低气压时的低空气密度使空气介电强度,空气冷却效应以及弧隙空气介质强度降低,因而引起电工产品和电气设备空气绝缘耐压降低;由空气冷却的电工产品和电气设备的零部件温升增高,以及在空气中灭弧比较困难。
气温日变化大,可能引起产品密封不易保持以及机械结构变形或开裂。
低气温对电工产品和电气设备因气压低绝对湿度使电工产品和电气设备的干弧放电电压降低。
太阳辐射强度较大引起户外用电工产品和电气设备的温度增高,在氧气和水存在的条件下,还使有机绝缘材料和涂料等加速老化,缩短使用寿命。
4 高原电工产品和电气设备的应用现状改革开放以来,西藏自治区的电力事业得到了很大的发展,已经建成了拉萨110kV电力网络和日喀则、那曲等35kV电力网络。
虽然如此,但由于受科研机构管理现状和财力的影响,目前对高原电工产品和电气设备的研究尚停留在原材料或单一元件的开发和测算阶段,而对其整体适用性还没有进行系统的研究。
据我们了解,高海拔地区电力工程的建设和电气设备、电工产品的生产尚没有相应的设计、制造标准;一些高海拔环境条件对电工产品和电气设备的影响的科研项目尚处于申请立项阶段。
1998年7月,为了做好进藏铁路有关科研专题研究工作,我院专门对青藏高原的电工产品和电气设备应用状况进行了调查,经过调查研究得出:青藏高原上现行采用的电气设备大致可以分为以下三种情况。
(1) 低压设备采用与平原地区相同标准的低压设备。
(2) 为高海拔地区试验研制的专用电气设备,如采用高原型变压器,高原型真空断路器等。
(3) 为了处理高海拔地区普通电气设备绝缘距离不够等问题,防止绝缘击穿,采用高电压等级的电工产品和电气设备,如35kV线路中的电流互感器采用63kV电压等级的电流互感器等。
经对部分电厂、变电所电气设备现状分析,我们认为目前高原上应用的电工产品和电气设备存在着以下缺点:① 将普通电工产品和电气设备应用于高海拔地区,不能解决电工产品和电气设备高原适用性问题,使得电力线路故障多,供电可靠性低,供电质量差。
② 盲目提高电工产品和电气设备的标准,如35kV线路中的电流互感器采用63kV电压等级的电流互感器,使得电工产品和电气设备的外绝缘裕度很大,从而使电力工程的建设费用提高,浪费国家资金。
③ 采用的某些高原型电工产品和电气设备没有完全解决高原环境对电工产品和电气设备的影响问题,遗留了事故隐患。
5 对高原电器研究工作的几点要求随着时代的步伐即将进入21世纪,西藏自治区必将在21世纪全面走向现代化。
为了实现这一宏伟目标,西藏自治区的电力工业应达到电力供应充足,供电质量高,供电可靠、安全。
因此,只有不断改进高原电工产品和电气设备,为电力供应安全性、可靠性提供保障,才能使西藏自治区的电力事业得到应有的发展。
研制具有高科技含量的现代化的电工产品和电气设备,在新形势下尤为重要。
根据笔者对高原型电工产品和电气设备的认识以及青藏铁路的特点的要求,认为今后高原性电工产品和电气设备应以下几方面进行研究。
(1) 研制开发受海拔或低空气压力影响小和不受影响的设备,要在免维修,高自动化、远动水平上下功夫。
北京开关厂、西安高压电器研究所研制的充气(SF6)式组合电器,使整个高压系统被完全密封在金属柜中,可以做到不受外界环境诸如凝露、污秽、高海拔等因素的影响,是整体小型化、高可靠性、免维护气体绝缘开关设备。
是在高原上很有应用前景的电气设备之一。
(2) 成套性高,更换方便。
高原气候十分恶劣,给高原电力工程的施工和维修带来了极大的困难,从目前电工产品和电气设备的使用情况来看,高原地区的维修量普遍比平原地区的维修量大,维修难度高,因此,有必要为高原地区研究成套性高,更换方便的电工产品和电气设备,从而缩短高原地区的维修时间,减少施工难度。
(3) 采用新工艺、新技术、新材料,不断提高产品的质量,降低产品成本,为电力事业发展提供可靠的经济、技术保障。
这就意味着在电工产品和电气设备高原适用性研究中,要充分利用现有的国内、国外科学技术成果,使得高原型电工产品和电气设备在现有的技术条件下,最经济、最可靠,消除和减小高原环境对电工产品和电气设备的影响。
(4) 应用先进的电子技术,作为电力系统综合自动化控制装置。
90年代以来,电子技术的发展和电子产品的应用突飞猛进,为电子技术的应用开辟了广阔的前景。
电子产品的成本低,可靠性高,而且电子产品属于弱电产品,受高海拔的影响较小,容易解决高海拔的影响问题。
因此,高原地区的电力设备控制装置应尽量采用电子设备。
综上所述,在新世纪即将到来之际,为了加快西藏经济建设和进藏铁路的建设,提高产品的性能价格比,利用新技术、新工艺,新材料,着手研制系列高原型电工产品和电气设备,具有十分重要的意义。
高原电气系统的设计注意事项1.高原对电气特性的影响1.1对电气间隙的影响电气间隙是指有压差的两个导电物体之间的直接的空间距离。
主要对击穿而言。
大气的压力、温度、和湿度都会影响空气的密度、电子自由行程、碰撞电离及吸附效应。
因而应对空气密度、湿度、海拔高度进校校正。
由巴申定律可知,在海拔变高时,空气变得稀薄,气压降低,密度减小,可知同等的电压等级其击穿距离减小。
因此,要满足高原的抗击穿安全距离,必须对耐压等级进行降级或增大电气间隙。
具体的距离折算按照下表的进行折算(GB/T20626.1-2006)。
1.2对爬电距离的影响爬电距离是指带压差的两个导体之间的沿绝缘表面的最短距离,这是在绝缘表面进行导电的,由压差、环境的污秽程度和绝缘材料的耐泄痕指数有关。
爬电距离不能小于电气间隙。
在环境湿度很大的条件下,可能出现相间沿绝缘表面进行导电。
1.3对温升的影响普通空气对流散热的器件在海拔升高时受空气特性改变的影响。
高海拔地区使得空气的气压减小,空气密度减小,散热能力减弱,设备的同负载下的温升提高,因此设备必须降额使用。
具体的降额值设备厂家会提供参考。
1.4对介电性能的要求受高海拔出现的空气稀薄的影响,器件的工频电压耐受能力和冲击耐受电压能力减弱,类似于对电气间隙的影响。
因此,要对介电性能做同样的计算处理。
2.高原下的电气设计方法在高原环境下,电气系统受到以上影响时设计系统从以下几点进行系统设计:2.1电气柜的设计电气柜主要是为了满足电气间隙和爬电距离及散热的要求。
比如,在高原下要对电气间隙进行加大,在现有电气元件的基础上降低低压等级使用,这样等效于加大电气间隙;如果采用抽屉柜则增大抽屉尺寸,增大带电体与柜体的电气间隙。
2.2设备及保护的设计从动力的降额使用情况进行匹配继电保护器件,从实际的运行负载电流进行保护。
采用降额使用时电机的电流会比实际所需动力电机的电流稍大,但不会达到降额使用电机的额定电流,因此,只要在实际动力电机的额定电流基础上进行放大即可。
不可放大过大,否则在电机过载的情况下由于保护过于宽松而导致保护出现失效,选择过小可能会出现过于灵敏。
空气开关等也会有高原降额系数。
另外配用的电缆的线径要充分考虑散热降额系数。
不能在设计继电保护和拖动系统时一级比一级大,这样造成浪费也不利于系统安全。
比如电机需要22kW,在海拔高度为4300米的地区使用该电机,依据22kW 在海拔1000米使用,每增高100米电机降额1%,则海拔4300米处电机降容33%,因此计算得到电机要满足降额要求则电机的实际选用功率应该为22kW/67%=32.8kW,因此可以选用37kW作为动力。