隨著(zhù)海拔高度的增加,大氣的壓力下降,空氣密度和濕度相應地減少,其特征為:
a、空氣壓力或空氣密度較低;
b、空氣溫度較低,溫度變化較大;
c、空氣濕度較??;
d、大陽(yáng)輻射照度較高;
e、降水量較少;
f、年大風(fēng)日多;
g、土壤溫度較低,且凍結期長(cháng)。
這些特征對電工設備性能有下面四大影響規律,列出如下:
一、空氣壓力或空氣密度降低的影響
1、對絕緣介質(zhì)強度的影響
空氣壓力或空氣密度的降低,引起外絕緣強度的降低。在海拔至5000m范圍內,每升高1000m,即平均氣壓每降低7.7~10.5kPa,外絕緣強度降低8%~13%.
2、對電氣間隙擊穿電壓的影響對于設計定型的產(chǎn)品,由于其電氣間隙已經(jīng)固定,隨空氣壓力的降低,其擊穿電壓也下降.為了保證產(chǎn)品在高原環(huán)境使用時(shí)有足夠的耐擊穿能力,必須增大電氣間隙.
3、對電暈及放電電壓的影響
a、高海拔低氣壓使高壓電機的局部放電起始電壓降低,電暈起始電壓降低,電暈腐蝕嚴重;
b、高海拔低氣壓使電力電容器內部氣壓下降,導致局部放電起始電壓降低;
c、高海拔低氣壓使避雷器內腔電壓降低,導致工頻放電電壓降低。
4、對開(kāi)關(guān)電器滅弧性能的影響
空氣壓力或空氣密度的降低使空氣介質(zhì)滅弧的開(kāi)關(guān)電器滅弧性能降低,通斷能力下降和電壽命縮短。
a)、直流電弧的燃弧時(shí)間隨海拔升高或氣壓降低而延長(cháng);
b)、直流與交流電弧的飛弧距離隨海拔升高或氣壓降低而增加。
5、對介質(zhì)冷卻效應,即產(chǎn)品溫升的影響
空氣壓力或空氣密度的降低引起空氣介質(zhì)冷卻效應的降低。對于以自然對流、強迫通風(fēng)或空氣散熱器為主要散熱方式的電工產(chǎn)品,由于散熱能力的下降,溫升增加。在海拔至5000m范圍內,每升高1000m,即平均氣壓每降低7.7~10.5kPa,溫升增加3%~10%.
a、 靜止電器的溫升隨海拔升高的增高率,每100m一般在0.4K以?xún)?但對高發(fā)熱電器,如電爐、電阻器、電焊機等電器,溫升隨海拔升高的增高率,每100m達到2K以上。
b、 電力變壓器溫升隨海拔的增高與冷卻方式有關(guān),其增加率每100m為:油浸自冷,額定溫升的0.4%;干式自冷,額定溫升的0.5%;油浸強迫風(fēng)冷,額定溫升的0.6%;干式強迫風(fēng)冷,額定溫升的1.0%;
c、 電機的溫升隨海拔升高的增高率每100m為額定溫升的1%。
6、對產(chǎn)品機械結構和密封的影響
a、引起低密度、低濃度、多孔性材料(例如:電工絕緣材料、隔熱材料等)的物理和化學(xué)性質(zhì)的變化;
b、潤滑劑的蒸發(fā)及塑料制品中增塑劑的揮發(fā)加速;
c、由于內外壓力差的增大,氣體或液體易從密封容器中泄漏或泄露率增大,有密封要求的電工產(chǎn)品,間接影響到電氣性能;
d、引起受壓容器所承受壓力的變化,導致受壓容器容易破裂。
二、空氣溫度降低及溫度變化(包括日溫差)增大的影響
1、高原環(huán)境空氣溫度對產(chǎn)品溫升的補償
平均空氣溫度和gao空氣溫度均隨海拔升高而降低,電工絕緣材料的熱老化壽命決定于平均空氣溫度。高原環(huán)境空氣溫度的降低可以部分或全部補償因氣壓降低而引起電工產(chǎn)品運行中溫升的增加。環(huán)境空氣溫度的補償值為0.5K/hm。
2、日溫差或溫度變化對產(chǎn)品結構的影響
高原空氣溫度的日溫差大。較大的溫度變化使產(chǎn)品外殼容易變形、龜裂,密封結構容易破裂。
三、空氣濕度減小的影響
1、濕度對外絕緣強度的影響
平均濕度隨海拔升高而降低。濕度降低時(shí),電工產(chǎn)品的外絕緣強度降低,因此要考慮工頻放電電壓與沖擊閃絡(luò )電壓的濕度修正。
濕度修正以零海拔時(shí)的平均濕度:11g/m3為基準,具體修正按GB311.2中有關(guān)規定。
2、濕度對電機換向及炭刷磨損的影響
濕度的降低使換向器電機的換向火花增大,同時(shí)使電機炭刷的磨損率增加。
四、太陽(yáng)輻射照度,包括紫外線(xiàn)輻射照度增加的影響
1、高原熱輻射增加的影響
海拔5000m時(shí)大太陽(yáng)輻射度為低海拔時(shí)相應值的1.25倍,熱輻射對物體起加熱作用。對于戶(hù)外用電工產(chǎn)品,太陽(yáng)熱輻射的增加引起較大的表面附加溫升,降低有機絕緣材料的材質(zhì)性能,使材料變形,產(chǎn)生機械熱應力等影響。
2、高原紫外線(xiàn)輻射增加的影響
紫外線(xiàn)輻射照度隨海拔升高的增加率比太陽(yáng)總輻射照度的增加率大得多,海拔3000m時(shí)已達低海拔時(shí)相應值的2倍。紫外線(xiàn)引起有機絕緣材料的加速老化,使空氣容易電離而導致外絕緣強度和電暈起始電壓降低。
從上述四大影響看出,高、低壓成套開(kāi)關(guān)設備使用在高原環(huán)境上的設計應該減低這些影響,提高絕緣配合,同時(shí)增大電氣間隙,在選擇材料上和器件上綜合考慮,從結構設計和選擇高原型器件入手,解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題,其主要實(shí)現手段就是要從產(chǎn)品設計層面考慮。