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低压电器在高原环境下的应用及建议

低压电器在高原环境下的应用及建议

随着西部地区的经济繁荣,高原地区对低压电器的需求量也在日益增加,对低压电器的性能

要求也在日益提高。但目前低压电器一般按海拔2000米以下设计、生产和使用。在海拔超

过2000米的高原环境下,空气压力和空气密度下降、空气温度降低、日温差大、空气绝对

湿度减少等因素,均会对低压电器的正常使用带来不良影响。本文正是基于此目的,针对高

原环境对低压电器影响的几个重要因素进行的摸底试验,试验在模拟高原气候环境的条件下

进行。在试验的基础上,对试验结果进行分析与研究,提出了低压电器产品在高原环境下设

计和使用时的一些注意事项及建议。

2 高原环境下使用低压电器产品应注意的问题分析

根据高原环境的气候特点以及低压电器的电气性能,高原环境下使用低压电器产品应着重关

注以下几个方面:

1)温升:由于海拔提高,空气密度渐低,散热的对流作用减弱,温升就会随之升高,而高

原地区的气温随海拔高度的增加而降低,递减率为海拔每升高100m,气温降低0.5℃,又可

以部分补偿,由海拔升高对电器温升的影响。因此,低压电器的温升如何补偿需要关注并采

取一定措施。

2)绝缘性能:由于海拔升高,空气密度渐低,介质绝缘强度降低,外绝缘表面及不同电位

的带电间隙比较容易击穿,特别是对电气间隙和爬电距离的影响较大。因此在进行电器的介

电性能试验时,如何选甩试验电压也应予以考虑。

3)接通能力和分断能力:空气压力和空气密度的降低,造成对空气介质灭弧的开关电器灭

弧性能的影响。目前,存在两种说法:普通的一种说法,认为海拔升高,气压降低,空气密

度下降,会造成开关电器灭弧时间延长,触头烧损严重,从而使得接通和通断能力降低;而

另一种说法恰恰相反,认为海拔升高,气压降低,空气密度下降,反而有利于开关电器灭弧,真空开关的灭弧原理就是基于空气密度极其低,国外也见到类似的报道。因此对于高原用低

压电器产品的接通分断能力影响也应予以考虑。

4)对产品动作性能的影响:随着海拔升高,空气密度渐低,散热的对流作用减弱,而且高

原地区最低气温低,日夜温差较大,会给低压电器产品的动作特性带来一定影响。如热磁式

低压断路器的动作特性、热继电器的动作特性均会发生一定变化,需要引起关注。

5)电寿命:由于受高海拔地区的极限温度过低及产品温升和灭弧时间的综合影响,高原环

境会对低压电器产品的电寿命也会有一定的影响。

3 摸底试验情况介绍

根据对以上情况的分析,我们选用了目前行业中最具有代表性的低压电器典型产品,在容积

直径φ2m、高2.5m的金属密闭箱和φ6X5.6的高原环境试验箱中进行了试验,如下表1:

试验结果及分析如下:

1)温升试验:试验中,熔断器的温升随着海拔的升高而上升,基本上呈线形关系;接触器

类产品的温升随着海拔升高不断上升,特征是开始上升的曲线较陡,至3000米以上,上升

缓慢,4000米以上,略有下降;各类低压断路器的温升均呈线性上升关系。根据试验的结果

和参考其他试验数据、国内外文献,得出如下结论:低压电器在高海拔地区的温升递增情况

不超过0.5K/100m。一般在0.1-0.5K/100m之间,而根据国家气象部门的长年统计资料表明:环境温度的递减情况在0.5℃/100m左右,为此,当产品发热不超过最高允许温度时,我们认

为允许温升有所增长。因为环境温度的递减与产品温升的递升之间可以相互补偿,但是当补

偿量对比失调时(如室外使用的电器),应作人为的限定。

2)特性试验:通过对样品进行试验,得出如下结论:在高原地区使用的低压断路器,若是

热磁式低压断路器,需要根据相应海拔高度进行特性修正。企业应对自己产品受高原环境影

响的情况进行摸索,确定差异值,从而作出相应的修正。若是电子式低压断路器,由于电子

脱扣器受高原环境的影响很小,我们认为可以不必进行海拔修正。

3)接通分断能力试验:所有试品在每个海拔点的接通分断均顺利通过,从示波图记录的交

流接触器的燃弧时间统计数据来看,各海拔的燃弧时间相差不大,燃弧时间随海拔升高而稍

有增加,但增加值不大,在4000m以上反而有所下降。而电磨损对比试验数据也表明,随着海拔高度的上升,动触头电磨损趋势是逐步增加,但不稳定。而静触头电磨损量变化不大,

无明显规律。我们认为海拔高度对电弧的燃烧时间的长短稍有影响,同时认为高海拔地区使用,现有交流接触器的灭弧性能可不作修正,而只需考虑接触器产品的温升影响。

4)工频耐压性能试验:在试验中,我们对上表中的所有试品都按国家标准GB14048.1的要求,在不同海拔高度进行了工频耐受电压试验,均顺利通过。试验表明各低压电器产品的工

频耐压性能受海拔高度变化的影响不明显,未出现异常现象。但影响低压电器产品的电气绝

缘强度的因素除了气压的影响外,还有其他错综复杂的因素。IEC标准也明确规定了随着海

拔升高电气间隙需进行修正的系数。我们认为高原环境对低压电器产品的绝缘强度的影响是

存在的,且较难以全方位模拟,在目前的技术水平下,高原使用的低压电器产品仍需进行一

定的修正。同时待条件成熟时,作进一步的研究和探索。

高原使用低压电器的几点建议

1)关于温升补偿问题,我们建议按照电器的实际安装环境来具体确定。高原地区户内环境

的温度和某些局部特定环境温度随海拔的升高,其变化程度不大,补偿作用相对较弱,因此,高原型户内使用的低压电器产品温升极限值可仍按原相关产品标准规定执行:高原型户外使

用的低压电器产品虽然随着海拔的升高温升有所升高,但因为户外环境平均温度随海拔的升

高而递减,对产品的极限温度有明显的补偿作用。为此户外使用的以及无人值守场所使用的

低压电器产品都不必要采取有关温升抑制措施,相反由于温度补偿明显,还可以对温升限值

进行一定的海拔修正,各海拔高度处的温升极限值应按下式确定,推荐值见下表。

τ=τ0+△τ

式中:τ0—相关产品标准中规定的温升极限值;

△τ温升极限值的海拔修正值,由附录A中表A.2查出如下:

2)高原用低压电器应尽量采用动作特性受海拔影响较小的智能电子型产品,但应考虑电子

器件受高原气候影响的适应性。

3)由于受试验条件限制,断路器类产品的接通和分断能力试验均无法进行,其影响有待进

一步研究。

4)考虑到海拔对介电性能的影响,高原用低压电器电气间隙应满足修正要求。

5)产品的电气性能是一个综合参数,受产品的通断性能、短路分断性能、操作频率和次数、灭弧性能、温升性能等多重因素影响。目前我国低压电器产品应用到高原地区去,建议采用

根据海拔高度作适当降容的方法。降容的数值由于受产品结构、性能指标的不同而有所差异,由用户与企业协商确定。

6)由于高原极限温度较低,建议高原使用的低压电器产品要根据使用场合的低温严酷程度做低温试验。

5 结束语

本文仅在高原环境下对低压电器影响的几个重要因素进行摸底试验的基础上,根据对试验结果的分析与研究,提出低压电器产品在高原环境下设计和使用时的一些注意事项及建议,希望能够对高原环境下使用低压电器的用户及设计人员等能够提供一定的指导和帮助。同时由于低压电器种类繁多,性能差异较大,遇到具体产品应该具体分析其高原适应性要求。另外建议各个生产企业对自己的产品应用于高原时最好要进行摸底试验,争取提供给用户一个较为准确、可靠的使用方案。

参考文献

[1]《我国高原地区某些气候因素代表值的统计分析》上海电科所、昆明电器所1968.8

[2]GB/T20645-2007《特殊环境条件高原用低压电器技术要求》

[3]IEC 60664-1《低压系统内设备的绝缘配合第1部分:原理、要求和试验》

[4]《海拔对低压开关电器动作性能的影响》[英〕ConfRec. IEEE Ind Appl Conf;2000(Vol.4)

高海拔对电气设备的特殊要求

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。同时,当海拔高度增加,气温下降,电气设备材料容易发生硬化,油类粘稠度增加,甚至凝固,会对设备的正常运行产生严重的影响。并且昼夜温差较大对零部件的外形产生一定的影响,容易导致外形出现裂缝。因此,在高海拔使用电气设备应当选择和当地气象相适应的高原型电气设备,并且在使用电器设备的时候应当尽量在恒温场所内或者室内。

(完整word版)高海拔对电气设备的影响

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。 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0.4%;干式自冷,额定温升的0.5%;油浸强迫风冷,额定温升的0.6%;干式强迫风冷,额定温升的1.0%; 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

高海拔环境对低压断路器的影响

高海拔环境对低压断路器的影响 摘要:随着我国经济的不断发展,许多工业项目在我国西部地区落地生根,给低压成套开关设备的发展带来更好的机遇,而在400V低压配电系统中低压断路器无疑成为使用最多的低压电器。虽然近年来低压断路器技术得到了很大程度的提高,但在实际应用过程中,由于使用环境的不同,对使用于高海拔地区的低压断路器仍然是关注的重点。本文就高海拔环境对低压断路器的影响进行了简要分析,并就高海拔地区低压断路器的选用提出了一些建议。 关键词:高海拔;环境;低压断路器;影响 引言 低压断路器是400V低压配电系统中使用最广、用量最多的配电电器,而用户在使用时普遍关心的是不同类型的低压断路器在高海拔地区如何使用。 在所有的低压断路器的产品使用说明书中,对其正常使用条件都规定了海拔高度不高于2000m。随着高海拔地区低压成套设备使用量的不断增多,了解高海拔地区的环境条件对低压断路器的影响有着重要的现实意义。 一、高海拔地区的环境特点 由于我国的国土面积辽阔,地理环境高低起伏,特别在西北和西南地区大部分都属于高海拔地区,海拔高度均在2000米以上,占全国陆地总面积的33%,这些地区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:空气压力或空气密度较低;空气温度较低,温度变化较大;空气相对湿度较小;太阳辐射度较强;降水量较少;年大风日较多;土壤温度较低并且冻结期长。在高海拔地区其空气压力、温度、湿度随海拔的升高而降低,太阳的辐射强度随着海拔的升高而增强。根据高海拔地区的环境特点,对该地区使用的低压断路器主要有以下几方面的影响: 1、对低压断路器绝缘介质强度的影响 由于空气密度随海拔的增高而降低,空气的介电强度也相应下降,使空气间隔的放电电压明显降低,导致电器的外部绝缘强度下降,造成低压断路器在空气中灭弧困难。一般海拔每升高100m,空气绝缘强度下降1%,从而使低压电器外绝缘强度降低。 根据经验公式(基准海拔高度为1000m时) U=U0(K-H/10000)-1 U----使用于H高度时电器产品必须提高的耐压值kV; U0----标准大气压下的额定试验电压(耐受的工频电压)值kV; H-----电器产品使用所在地区的海拔高度m; K-----常数,一般取1.1。 当H≤1000m,U0为1.89kV时,U=1.89kV; 当H=2000m,U0为1.89kV时,U=2.1kV; 当H=3000m,U0为1.89kV时,U=2.4kV; 当H=4000m,U0为1.89kV时,U=2.7kV; 国家标准规定的介电试验值是在海拔高度2000米及以下的值,假设此时低压断路器产品的工频耐压值为1890V,则当此低压断路器用于高海拔地区时,海拔高度每升高1000米,约需提高的绝缘强度为海拔2000米时的工频耐压值乘以 1.15~1.17的系数。 2、对低压断路器温升的影响

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。 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0.4%;干式自冷,额定温升的0.5%;油浸强迫风冷,额定温升的0.6%;干式强迫风冷,额定温升的1.0%; 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

高海拔环境电气设备特点及设计要求

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。对户外电器有明显的补偿作用,而户内及特定场所(如高温场所),则不能补偿海拔升高导致的温升增加值,最好是降低额定容量使用。二是绝缘强 度下降。通常,海拔每升高100m,其绝缘强度则会下降1%,温升则增加0.4K。 三是用热脱扣元件的断路器、热继电器,由于散热条件差,其脱扣特性存在较大 偏移,其脱扣动作时间也会缩短。此时,需要作出必要的调整。四是低压电器的 接通和分断短路电流能力受损,机械以及电气寿命逐步缩短。另外,开关电器延 长了原来的燃弧时间,增加了飞弧距离。 3.2对高压电气设备设计要求 一是温升问题。气密度降低会导致散热性能降低,使高压电器在运行过程 中温升增加,虽说空气温度随海拔高度的增加而逐渐降低,其值足以补偿海拔增 加对于高压电器温升带来的影响。所以,高海拔(≤4000m)地区均可使用,通常,户内高压电气维持最初的额定电流。当海拔>4000m,则有必要校正户外高 压电气设备额定电流。随着海拔的上升,同样也要酌情对室内外导体的载流量作 出修正。二是外绝缘问题。当1000米<海拔≤4000m,每升高100m,其外绝缘强 度则会下降约1%。因此,需选择必要的加强保护或是高原型电器等措施。一般来说,高压电器外绝缘空气间隙及绝缘耐受电压,也要作出校正。

低压电器在高原环境下的应用及建议

低压电器在高原环境下的应用及建议 随着西部地区的经济繁荣,高原地区对低压电器的需求量也在日益增加,对低压电器的性能 要求也在日益提高。但目前低压电器一般按海拔2000米以下设计、生产和使用。在海拔超 过2000米的高原环境下,空气压力和空气密度下降、空气温度降低、日温差大、空气绝对 湿度减少等因素,均会对低压电器的正常使用带来不良影响。本文正是基于此目的,针对高 原环境对低压电器影响的几个重要因素进行的摸底试验,试验在模拟高原气候环境的条件下 进行。在试验的基础上,对试验结果进行分析与研究,提出了低压电器产品在高原环境下设 计和使用时的一些注意事项及建议。 2 高原环境下使用低压电器产品应注意的问题分析 根据高原环境的气候特点以及低压电器的电气性能,高原环境下使用低压电器产品应着重关 注以下几个方面: 1)温升:由于海拔提高,空气密度渐低,散热的对流作用减弱,温升就会随之升高,而高 原地区的气温随海拔高度的增加而降低,递减率为海拔每升高100m,气温降低0.5℃,又可 以部分补偿,由海拔升高对电器温升的影响。因此,低压电器的温升如何补偿需要关注并采 取一定措施。 2)绝缘性能:由于海拔升高,空气密度渐低,介质绝缘强度降低,外绝缘表面及不同电位 的带电间隙比较容易击穿,特别是对电气间隙和爬电距离的影响较大。因此在进行电器的介 电性能试验时,如何选甩试验电压也应予以考虑。 3)接通能力和分断能力:空气压力和空气密度的降低,造成对空气介质灭弧的开关电器灭 弧性能的影响。目前,存在两种说法:普通的一种说法,认为海拔升高,气压降低,空气密 度下降,会造成开关电器灭弧时间延长,触头烧损严重,从而使得接通和通断能力降低;而 另一种说法恰恰相反,认为海拔升高,气压降低,空气密度下降,反而有利于开关电器灭弧,真空开关的灭弧原理就是基于空气密度极其低,国外也见到类似的报道。因此对于高原用低 压电器产品的接通分断能力影响也应予以考虑。 4)对产品动作性能的影响:随着海拔升高,空气密度渐低,散热的对流作用减弱,而且高 原地区最低气温低,日夜温差较大,会给低压电器产品的动作特性带来一定影响。如热磁式 低压断路器的动作特性、热继电器的动作特性均会发生一定变化,需要引起关注。 5)电寿命:由于受高海拔地区的极限温度过低及产品温升和灭弧时间的综合影响,高原环 境会对低压电器产品的电寿命也会有一定的影响。 3 摸底试验情况介绍 根据对以上情况的分析,我们选用了目前行业中最具有代表性的低压电器典型产品,在容积 直径φ2m、高2.5m的金属密闭箱和φ6X5.6的高原环境试验箱中进行了试验,如下表1: 试验结果及分析如下: 1)温升试验:试验中,熔断器的温升随着海拔的升高而上升,基本上呈线形关系;接触器 类产品的温升随着海拔升高不断上升,特征是开始上升的曲线较陡,至3000米以上,上升 缓慢,4000米以上,略有下降;各类低压断路器的温升均呈线性上升关系。根据试验的结果 和参考其他试验数据、国内外文献,得出如下结论:低压电器在高海拔地区的温升递增情况 不超过0.5K/100m。一般在0.1-0.5K/100m之间,而根据国家气象部门的长年统计资料表明:环境温度的递减情况在0.5℃/100m左右,为此,当产品发热不超过最高允许温度时,我们认

高原地区地电气设计

高原地区的电气设计 上海核工程研究设计院肖霞 摘要:分析高海拔、空气稀薄、温度变化大等自然条件对电气设备的影响,在高原地区的电气设计有其特殊要求,应对高压开关设备、干式变压器、低压断路器等设备进行校验;在高海拔地区的特殊气候环境下,如何选择电力电缆及导线,如何敷设;高雷暴日的防雷措施,冻土地区的接地方式。 关键词:耐压试验电压;温升限值;额定电流校验;耐寒电线电缆;冻土降阻措施 一、引言 1.1海拔超过1000m的地区称为高海拔地区。高海拔地区,因空气稀薄,会使电工产品的散热效率降低,同时因气压降低和大气密度的减少,会使空气的绝缘强度降低。以往我们所参照的电气参数及设备的数据均是在正常海拔的使用环境之下实验得到的,常规型电气设备的电气参数及设备数据是按正常使用环境制造的,一般均标注海拔不超过2000m,周围空气温度上限为+40ºC,下限为-5ºC。因此,高原地区的电气设备选择与往常的电气设备选择有很多不同之处。 1.2笔者以夏木拉矿泉水项目为例,对高海拔地区电气设计的设计选型及注意事项简单说明,供电气设计人员高原地区项目时参考。条件资料如下: 本项目位于青藏高原那曲安多县,用户环境条件为海拔高度4900多米,最低环境温度-25ºC;室外消防用水量为45L/s。受当地地理

环境限制,供电部门提供一路10kV高压电源进线,消防电源及部分重要负荷由柴油发电机提供第二路独立电源,以满足消防及重要负荷的二级负荷供电要求。 二、高海拔地区的电气开关设备选择 2.1海拔为1000~5000m之间,每增高100m,气压约降低0.8~1kPa;气压降低容易使空气电离而降低介电强度,同时冷却效能下降,导致开关灭弧困难和电气温度升高。虽然海拔升高,空气温度也会下降,但温度过低,又会使电气设备内某些材料变硬变脆,使有些油类的粘度增大或凝固,影响设备的正常动作。日夜温差过大,易产生凝露,使零部件变形、开裂、瓷件碎裂等。因而,高原地区的设备选型有其特殊的要求,需要校验其电气参数或选用高原型的电气设备产品。目前,我国已制定了一系列用于高原特殊环境条件的电气装置技术要求,为高原电气设计提供了便捷。 2.2高压开关设备 高原气候对高压开关设备的影响首当其冲。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42kV;额定雷电冲击耐压为75kV。安装在高海拔地区的产品,如选用试验地点海拔低于1000m的电器产品,应根据IEC出版物694对工频和冲击试验电压作适当校正。 校正公式为 U= 1.10 U 式中U—应选用的试验电压(kV,工频:有效值;冲击:最大值);

关于高海拔环境下高低压成套开关设备的设计探讨

关于高海拔环境下高低压成套开关设备的设计探讨 我国幅员辽阔,山地分布广泛,高海拔环境下对高低压电气设备的要求也比较特殊。基于此,文章从高海拔环境对高低压成套开关设备的要求入手,对高海拔环境对高低压成套开关设备的影响及设计要点进行了探讨。 标签:高海拔;高低压电气;成套开关 自我国实行改革开放以来,国民经济取得了飞速发展,电力需求猛增。近年来,我国正处于由重经济增长向重经济和环境保护协调发展转变的关键时期,国家先后投入大量资金和先进技术,淘汰了一些不符合上述发展要求的电力设备和电厂,同时,积极扶持农村电网建设和改造。由此可以预见,对高低压开关设备的需求将不断增长。我国大多数农村位于高海拔地区,高海拔地区对高低压电气设备的要求也比较特殊。从目前来看,虽然高低压电气设备在我国高海拔电力工程中已经得到了较为广泛的应用,但尚未实现安全使用。因此,对高低压电气设备的设计进行研究,确保设备使用安全就十分必要。 1 高海拔环境对高低压成套开关设备的特殊要求 近年来,随着我国社会经济的快速发展,国家加大了对西部地区的开发力度,并取得了一系列瞩目成绩。能够适应高海拔环境下的高低压成套开关成为支持西部大开发的重要内容。众所周知,我国幅员辽阔,气候差异明显,其中,海拔超过2000m以上的地区占到了我国总领土面积的30%以上,而海拔超过1000m的地区占到了总领土面积的一半以上。电力作为一项基础的民生工程,无论是对促进我国经济发展,还是提高人民生活水平店都有着十分重要的意义。在高海拔地区,由于地形相对复杂,气候也较为恶劣,因此,需要大量高低压成套开关设备配套使用,同时,恶劣的自然环境也会对成套开关设备产生影响。导致其自身功能无法得到充分发挥,缩短使用寿命。根据国家相关标准,高、低压成套开关设备分别适用的正常海拔为的1000m以下和2000m以下[1]。一旦超过这一标准,就需要对成套开关设备进行重新设计和试验。在设计环节就要充分考虑高海拔环境对高低压成套开关设备的影响。 2 高海拔环境下对高低压成套开关设备的影响及设计要点 2.1 影响 随着海拔高度不断上升,低气压和缺氧现象越来越严重。大气含氧量和大气压力均为平原地区的60%左右。由于海拔较高,因此,阳光辐射更强,日照时间较平原也要更长一些,属于高紫外线辐射区域。平均气温低、日差大,年均气温在0℃以下,极端高温为25~26℃,极端低温为-45~-36℃,海拔4500m以上区域夏季最高气温低于0℃,一天中的最大温差达22℃;相对湿度小、风速大。正是由于高海拔地区存在上述气候特点,因此,高低压成套开关设备在运行过程中也会受到许多不利因素影响。

浅析高原环境对小型断路器性能的影响

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,

海拔高度对电气产品的影响

海拔高度对电气产品的影响之答禄夫天创作 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,温度变更较大;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.为了包管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。 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0.4%;干式自冷,额定温升的 0.5%;油浸强迫风冷,额定温升的0.6%;干式强迫风冷,额定温 升的1.0%; 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

高原环境下微型断路器的应用

高原环境下微型断路器的应用 时间:2008-9-25 来源:《电气工程应用》 引言 随着西部大开发的日渐深入,高原环境下低压电器的应用已成为一项必须深入探究的问题。作为占据全国陆地总面积26%的高原地区,微型断路器(MiniatureCircuitBreaker,MCB)在保障经济快速发展、人民生活安康方面起着不可忽视的作用。本文针对高原环境对于微型断路(MCB)器产品性能的影响及国家相应标准的特殊要求展开了探索和研究。 1. 高原环境主要特点及对低压电器产品的主要影响 从我国内陆各地海拔分布图(见图1)来观测,西部地区海拔普遍在2km以上,高原环境的气候特点给低压电器的正常使用带来的影响不容忽视。

(3)温升。对户内使用的产品,认为环境温度对影响不大,规定其温升极限值仍按原相关产品标准规定的数值τ=τ0;对户外使用的产品,认为环境温度对散热有其补偿作用,规定其温升极限值可进行海拔修正,τ=τ0+△τ。其中,τ0为相关标准规定的温升限值;△τ为温升的海拔修正值,见表2; (4)绝缘介质强度。海拔升高,空气密度降低,外绝缘强度降低。海拔升高100m,外绝缘强度约降低1%,相应的冲击耐压及工频耐压值也随海拔升高有所调整。高原地区工频耐受电压值和冲击耐受电压值应符合常规型相应产品标准的要求,在产品使用地点海拔与试验地点海拔不同时,试验电压值乘以修正系 数,见表3;

(5)断路器灭弧能力。海拔升高,空气密度降低,使以自由空气为灭弧介质的断路器产品灭弧困难,通断能力下降和电器寿命缩短。表4提供了相应的海拔修正系数经验值; (6)热脱扣特性。采用热脱扣元件作为脱扣部件的断路器、热继电器等产品,在高原条件的作用下,由于散热条件的变化,其脱扣特性会发生一定偏移,但由于各个产品自身的电气机械特性不一,偏移程度有一定的分散性。因此,具体产品的脱扣特性应在相应海拔高度或模拟环境或等效条件下进行调整和修正,以满足产品所使用海拔环境的脱扣特性要求; (7)耐低温特性。在高原环境下,低压电器产品都要经过高原地区的储存运输或使用,应具有耐受高海拔地区低温的能力。不同海拔高度的最低温度值,如表5所示。产品根据其户内及户外使用的不同场合,要满足不同的试验要求。 3. 高原产品选用时应注意的问题 (1)高原户内与户外产品区别。高原地区户内和外的环境条件相差很大,如果是户外型产品,需要防风沙、防紫外线、耐低温,并要求产品在相应海拔高原的温度下保证其动作特性,这一点对有热脱扣特性的产品很难做到。原因是热脱扣特性主要依赖于双金属片的受热弯曲推动操作机构动作,户外环境温度的不稳定对双金属片的受热有很大影响,会造成产品动作特性的不稳定。其次,一般动作机构会涂有润滑油,在户外很低的温度下,会造成润滑油凝固,从而导致产品无法脱扣。因此,标准中要求高原户外型应在产品资料中注明,还应按GB/T2423.1-2001中试验Aa的要求进行试验。 (2)不同海拔高度的产品选用。如果产品标识为G4,表示产品的所有性能满足在4km处海拔的要求,其他海拔处还需要使用方与制造商共同协商。如果产品标识为G2-5,表示该产品可在2~5km的海拔地区使用。从理论上讲,海拔越高,空气越稀薄,对产品的电气性能、绝缘性能及温升考核越严酷。如果5km 可使用,在5km以下应该没有问题。但涉及到热脱扣的产品,如果是以5km为基础调整的热脱扣参数,在低于5km的海拔下使用,产品会发生滞后脱扣,反之,产品可能超前脱扣。因此,在一定海拔范围内适用的产品,制造厂应保证满足不同海拔高度时热脱扣特性符合产品标准要求,否则应给出修正系数。 4. ABB高原型MCB

高原地区低压电器设备及低压熔断器的选择

高原地区低压电器设备及低压熔断器的选 择 1. 低压电器设备 根据科研部门的调查研究,对于现有普通型低压电器在高原地区的使用如下: (1) 温度.现有的一般低压电器产品,使用于高原地区时其动、静触头,导电体以及线圈等部分的温升随海拔高度的增加而递增,其温升递增率为海拔每升高1m,温升增加0.1〜0.K,但大多数产品均小于0.4°C.而高原地区气温随海拔的增加而降低真递减率为海拔每升高1m,气温降低0.5C.所以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.对于连续工作的发热量大的电器,可适当降低电流等级使用. (2) 绝缘耐压.由于普通型低压电器在海拔25 m时仍有60%的耐压裕度,而且通过国产常用的继电器与转换开关等的试验说明,在海拔40 m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40 m以下时,均在其技术条件规定的特性曲线带范围内.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著缩短,根据不同的型号,分别为正常动作时间的40%〜70%.但可在现场调节电流整定值,使其动作特性满足要求. 2. 低压熔断器

经过研究,发现对于熔断器来说,通过对其非线性的环境温度对时间-电流特性曲线研究说明,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%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余量.由此可见,熔断器与断路器比较时,其在高原的使用环境下可靠性和保护特性更为理想.

高海拔环境的高低压成套开关设备技术要求

高海拔环境的上下压成套开关设备技术要求 一、环境因素确定的上下压成套开关设备的两大开展方向针对环境因素而确定产品的开展方向,也是目前高、低压成套开关设备的开展方向之一,目前市场需求提出了两大开展方向。第一,随着国家西部大开发和国家西部能源经济的大开展,适应高海拔环境的上下压成套开关设备也成为目前局部市场招标的。我国幅员广阔,具有世界上九种气候类型分类的六种气候区,包括湿热、亚湿热、暖温、寒温、寒冷、干热,且有世界上特有的广阔的高海拔地区,海拔超过2000m的高原面积占国土面积的33%;海拔超1000m的面积达58%,并有1800公里跨越湿热带到寒冷区域的海岸线和470万平方公里的近海大陆架及石油资源蕴藏丰富的塔克拉玛干沙漠。电力行业是先行行业,在高海拔地区环境中,必然有大量控制电力的成套开关设备配套使用,成套产品经受此类严酷自然环境均会造成严重的影响,使产品不能发挥正常功能或使用寿命缩短。而根据国家标准,高压成套产品适用的正常海拔环境为1000m及以下,低压成套产品的适用的正常海拔环境为2000m及以下。而超过以拔高度的产品都必须重新进展研发设计、试验研究,从产品的设计着手,充分考虑高海拔环境对上下压成套开关设备性能的影响。我公司中压产品的销售目前主要集中在、、、XX等地,其中上次工程海拔高度在1275米,的工程海拔高度在1100-3000米之间,工程海拔高度在2300米。第二,2008年开场的全球性金融危机的影响,我们国家为了振兴经济,大规模投入4万亿资金,进展经济刺激方案,重点进展不同行业的构造调整和技术改造提升;分别出台了化工行业、钢铁行业、有色冶金行业、船舶制造行业和交通运输行业等产业的振兴,技改工程必然很多,迅速拉动了适合这些市场需求特点的电器产品市场,"三防〞要求的上下压成套开关设备成为局部招投标技术要求之一。由于高、低压成套开关设备一般都近于用户侧布置,基于实现空间优化和降低本钱〔电缆长度、土木工程〕等,工业客户在接近工业流程的电气室使用开关成套设备。这些使用场合必然有在现场环境中存在着腐蚀性气体,酸、碱、盐的雾或液体,粉尘并伴随潮湿或高温等环境因素,即高污秽的环境,设备使用在这些场合不作技术处理,必然有对电路和产品构造的腐蚀作用,尤其对电路的腐蚀导致电气使用功能造成严重的损害,直接影响产品的运行功能,事故后果非常严重,将会造成大面积的停电以及破坏供电系统的稳定性。

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