1.2 高海拔地区电气设备的正确使用
1.2.1 高海拔地区的环境条件
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,电工产品的散热效率会降低,同时因气压降低和大气密度的减小,空气的绝缘强度会降低。
最高气温、最低气温、最低气压、平均相对空气密度与海拔的关系见表1-5。
表1-5 温度、最低气压、平均相对空气密度与海拔的关系
1.2.2 高原型电器的工作条件
(1)高原型高压电器的工作条件
①海拔1000~4000m。
②温度、最低气压、平均相对空气密度与海拔的关系见表1-5。
③户内空气相对湿度不大于85%(20℃±5℃时)。
(2)高原型低压电器的工作条件
①海拔2500~4000m。
②温度、最低气压、平均相对空气密度与海拔的关系见表1-5。
③户内空气相对湿度不大于85%(20℃±5℃时)。
1.2.3 普通型电气设备在高海拔地区的使用
(1)电工产品在高原地区使用时温升增高的修正值
各类电工产品在高原地区使用时温升增高的修正值见表1-6。
表1-6 电工产品在高原地区使用时温升增高的修正值
注:1.表中未列出的电工产品,可参考结构相类似产品的数值修正,或通过实际低气压试验确定。
2.表中的百分数为产品额定温升的百分值。
(2)对电工产品额定电流值的影响
由于随海拔增高而增加的产品温升值基本上接近于高原气温随海拔增高而降低的递减值(每增高100m约降低0.5℃),故温升问题能得到补偿。因此在海拔高度不超过4000m的情况下,高、低压电器的额定电流可以保持不变。
(3)对电工产品绝缘耐压的影响
①对变压器的影响。通常油浸式变压器外绝缘(套管)距离按海拔1000m以上时,以每上升100m为一级,每级加大空气间隙1%;干式变压器按海拔1000m以上,每上升500m为一级,每级加入额定短时工频耐受电压值6.25%。
②对高压电器的影响。如果产品试验地点的海拔低于1000m,应对工频和冲击试验电压作如下校正:
式中 U——应选用的试验电压(kV,工频时为有效值,冲击时为最大值);
U0——额定耐压试验电压,kV;
α——校正系数,见图1-1。
图1-1 校正系数α与海拔的关系
如果试验不合格,则应加强绝缘措施,甚至选用额定电压高一级的同类产品。
③对低压电器的影响
a.对低压断路器的影响。在断路器的技术标准中规定:在正常使用条件下,断路器的安装点海拔高度不超过2000m。超过2000m时,随着空气密度的下降,会给断路器短路电流时的灭弧带来困难。因此在海拔高度超过2000m的地方使用断路器时,应加强断路器的绝缘,即增加耐压值,并降低最大工作电压,见表1-7。普通型断路器在高原使用时,其短路分断能力应降容或降压使用,一般降一级使用。例如,原短路分断能力为35kA的断路器,在高原地区使用时,分断能力降为25kA。
表1-7 高原地区对断路器耐压值和最大工作电压的影响
b.对普通型低压电器的影响。普通型低压电器在海拔2500m时仍有60%的耐压裕度。试验表明,国产常用继电器和转换开关等,在海拔4000m及以下地区,均可在其额定电压下正常运行。
(4)对阀型避雷器的影响
由于阀型避雷器火花间隙的放电电压易受空气密度的影响,因此需使用高原型阀型避雷器。
(5)对双金属片热继电器和熔断器的动作特性的影响
海拔升高,对双金属片热继电器和熔断器的动作特性稍有影响,但在海拔4000m以下时,均在其技术条件规定的特性曲线带范围内。
试验表明,对于低压熔断器,过载熔断时间随环境温度降低而增加,在20℃以下时,变化的程度则更大;而短路熔断时间随环境温度的变化可以不作考虑,因此在高原地区使用熔断器开关作为配电线路的过载和短路保护时,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,应留有一定的断路和工作容量。由此可见,与断路器相比,熔断器在高原使用环境下的可靠性和保护特性更为理想。
(6)对柴油发电机的影响
对在高原地区使用空气燃烧的柴油发电机来说,其工作效率将大大降低。因为高原地区气压低、空气稀薄,柴油燃烧很不充分,单位用量柴油的输出功率将大大下降。详见第9章9.1.1(2)项。
(7)对开关设备分断能力的影响
高海拔会使在大气中灭弧的高、低压电器的分断能力降低。当分断能力不合格时,应选用额定容量高一级的产品。
(8)对直流电机的影响
直流电机在低湿度(如低于3g/m3)和低气压的高原环境中使用,容易产生较大的换向火花,如果换向火花不合格,应选用换向性能好的电机或采取措施减小换向火花等级,甚至降低容量使用。