高原环境对电气设备的影响

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：A
1 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。

正常来讲电机运行电流比22kW电机要大，但是肯定不会达到37kW的额定电流。

如果选用变频器则可以根据37kW电机的功率进行选取，同样变频器的功率应该为37kW/67%=55.22kW，选取55kW变频器。

在设定变频器参数时应该以37KW 电机的额定数值进行设定并保护电机的过载等，否则变频器无法对电机进行保护，容易烧毁电机。

变频器进线端的空气开关的选择是为了保护变频器，同时保护电机。

电机的运行可以通过变频器进行主要的保护，变频器运行的进线电流会较输出端小，这样可以根据电机的电流选择空开，而不是根据变频器的功率进行选择，否则会出现对变频器的保护失位。

因为包括电缆在内的很多设备都要降额，所以实际的设计要以电机的运行电流为标准。