摘要：本文是針對(duì)高海拔地區(qū)空氣密度低、氣壓低、氣溫低的自然條件，依據(jù)我公司在那曲地區(qū)納木措金圓建材有限公司年產(chǎn)60萬(wàn)噸水泥粉磨生產(chǎn)線項(xiàng)目，所提出的有關(guān)低壓電器在高海拔地區(qū)使用與選型時(shí)的選擇建議。

關(guān)鍵詞：高海拔、生產(chǎn)線、選型、建議

引言：

眾所周知我國(guó)國(guó)土遼闊，土地資源豐富，而海拔超過(guò)2000米的地區(qū)大約占了國(guó)土總面積的35%。而高海拔地區(qū)目前有著良好的發(fā)展前景，這便需要大量的電氣設(shè)備。由于海拔升高會(huì)導(dǎo)致氣壓、溫度等一系列問(wèn)題，使得常規(guī)的低壓電氣設(shè)備無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，所以低壓電氣設(shè)備如何在高海拔地區(qū)安全運(yùn)行，是特別需要注意的問(wèn)題。本文依據(jù)我公司在那曲地區(qū)納木措金圓建材有限公司年產(chǎn)60萬(wàn)噸水泥粉磨生產(chǎn)線項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試和總結(jié)，針對(duì)高海拔地區(qū)空氣密度低、氣壓低、氣溫低的自然條件，提出了低壓電器在高海拔地區(qū)使用時(shí)的選擇建議。

1 、高海拔地區(qū)的特征：

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于低壓配電系統(tǒng)海拔在2000m以上，高壓配電系統(tǒng)海拔在1000m以上的地區(qū)統(tǒng)稱為高海拔地區(qū)。據(jù)測(cè)算，我國(guó)高海拔地區(qū)面積約占全球總面積65%。高海拔地區(qū)具有的自然氣候條件較惡劣，其特征為：

(1) 空氣密度及氣壓較低。

(2) 空氣溫度較低，溫度變化較大。

(3) 空氣絕對(duì)濕度小。

(4) 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較高。

(5) 降水量較少。

(6) 大風(fēng)日多。

(7) 土壤溫度較低，且凍結(jié)期長(zhǎng)。

因此高海拔地區(qū)的開(kāi)關(guān)柜在設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮以上種種環(huán)境因素。

2、高海拔地區(qū)對(duì)開(kāi)關(guān)柜的設(shè)計(jì)要求：

(1)高海拔對(duì)絕緣耐壓的影響及應(yīng)對(duì)方案

常用斷路器的介質(zhì)為空氣，即我們常說(shuō)的空氣斷路器，空氣的介質(zhì)絕緣強(qiáng)度是隨著氣壓的升高而增加，在空氣稀薄或真空狀態(tài)下又隨著真空度的提高而增加。試驗(yàn)表明，海拔每升高1000 m，平均氣壓則降低7.7～10.5 kPa，外絕緣強(qiáng)度降低8%～13%，因此在電氣間隙和爬電距離不改變的條件下，產(chǎn)品的額定絕緣電壓和額定工作電壓都要降低。例：正常家用普通微型斷路器的絕緣耐壓等級(jí)為400V，我想在高海拔地區(qū)使用，由于我不可能改變其電氣間隙和爬電距離，所以我只能選用絕緣耐壓等級(jí)較高的微型斷路器。

加大電氣距離及爬電距離，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):GB/T 16935.1-1997《低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備絕緣配合》中表A2的海拔修正系數(shù)表，對(duì)所在海拔高度的低壓柜內(nèi)電氣間隙進(jìn)行驗(yàn)證。相應(yīng)的電氣間隙和爬電距離見(jiàn)下表：

因此本項(xiàng)目設(shè)計(jì)、加工時(shí)，電氣間隙按≥16mm；爬電距離按≥20mm設(shè)計(jì)制作，并且所有母排套黃、綠、紅熱縮套管。

（2）高海拔對(duì)分段能力的影響

分?jǐn)嗄芰κ侵笖嗦菲鏖_(kāi)關(guān)的一種特殊功能。目前有36KA、50KA等規(guī)格，斷路器的分?jǐn)嗄芰κ侵冈摂嗦菲靼踩袛喙收想娏鞯哪芰ΓＲ?guī)的空氣斷路器在選型時(shí)會(huì)有不同的分段能力供我們選擇，例如框架斷路器在選型時(shí)有:N型，S型，H型等。但由于海拔增高，空氣密度的降低，大氣壓力也隨之降低，觸頭材料的熔點(diǎn)與沸點(diǎn)也隨之降低，在電弧電流高溫的作用下，觸頭材料的升華比低海拔時(shí)快，觸頭材料損失嚴(yán)重，因此在高海拔地區(qū)，電器的分?jǐn)嗄芰档?。我們?cè)谶x型時(shí)則需要選擇高分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲鳌?duì)于接觸器而言，其分?jǐn)嗄芰τ墒褂妙悇e和額定工作電流的倍數(shù)來(lái)決定，因此在高海拔地區(qū)，接觸器的工作電流降為KiIe,其分?jǐn)嗄芰Φ慕档鸵矐?yīng)為NKiIe（N為相應(yīng)使用類別所要求的倍數(shù)）。

（3）常用元器件的降容

現(xiàn)有一般低壓電器產(chǎn)品，使用于高原地區(qū)時(shí)，其動(dòng)、靜觸頭和導(dǎo)電體以及線圈等部分的溫度隨海拔高度的增加而遞增。其溫升遞增率為海拔每升高100m，溫升增加0.1-0.5K，但大多數(shù)產(chǎn)品均小于0.4K。而高原地區(qū)氣溫隨海拔高度的增加而降低，其遞減率為海拔每升高100m，氣溫降低足夠補(bǔ)償由海拔升高對(duì)電器溫升的影響。因此，對(duì)于使用說(shuō)明書沒(méi)有高海拔降容說(shuō)明的低壓電器的額定電流值可以保持不變，對(duì)于連續(xù)工作的大發(fā)熱量電器，可適當(dāng)降低電源等級(jí)使用。對(duì)于在使用說(shuō)明書中有明確說(shuō)明的，按說(shuō)明書降容選用。

ABB公司所產(chǎn)空氣斷路器降容說(shuō)明如下：

對(duì)于變頻器類特殊產(chǎn)品，像ABB等公司在說(shuō)明書中都有明確指出：如果海拔高度在 1000 ~ 4000 m (3300 ~ 13123 ft) 之間，每升高 100 m (328 ft)，電流額定值減少 1 %。所以說(shuō)當(dāng)遇到超過(guò)海拔4000m的項(xiàng)目時(shí)，在變頻器上要做特殊注意，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備類型與變頻器廠家進(jìn)行溝通，由變頻器廠家提供具體選型資料。注：由于大多數(shù)變頻廠家可能不曾在該高度做過(guò)針對(duì)性實(shí)驗(yàn)，故提供不出具體參數(shù)資料，所以在選型時(shí)需格外注意。本次那曲項(xiàng)目由我公司技術(shù)部，多次與北京ABB電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司技術(shù)負(fù)責(zé)人溝通，針對(duì)該項(xiàng)目地點(diǎn)的環(huán)境、溫度、污穢等級(jí)、等一系列現(xiàn)場(chǎng)情況共同探討，制定出一個(gè)合理的方案。

對(duì)于軟啟動(dòng)器的降容來(lái)說(shuō)，因?yàn)檐泦⒌墓ぷ魈匦裕沟盟慕等萸€相較變頻來(lái)說(shuō)較為平緩，ABB的說(shuō)明書中當(dāng)海拔高度在1000米至4000米之間時(shí)，需要按照下述計(jì)算公式降容使用：占Ie的百分比=100- （x-1000）/100 ，x=軟啟動(dòng)器的實(shí)際海拔高度。在我們的咨詢過(guò)程中西門子的軟啟動(dòng)器官方給定的最大安裝高度為5000m。其中降容曲線如下所示：

（5）電容器件的選型使用

眾所周知，電容器是由正極、負(fù)極和電解質(zhì)組成，當(dāng)正負(fù)極直接加上一個(gè)電壓時(shí)電極即可儲(chǔ)存電荷，兩板分別帶等量異種電荷，每個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值叫電容器的帶電量。當(dāng)電容器兩極正負(fù)電荷通過(guò)導(dǎo)線中和。在放電過(guò)程中導(dǎo)線上有短暫的電流產(chǎn)生。這就是電容器正常的工作示意，即充電和放電，起到一個(gè)儲(chǔ)能元件的作用。電容在實(shí)際使用中起到調(diào)節(jié)電網(wǎng)質(zhì)量的作用。在那曲項(xiàng)目剛啟動(dòng)時(shí)，關(guān)于電容器，我們咨詢了很多廠家，因?yàn)樽杂讲⒙?lián)電容器在制作工藝上的問(wèn)題，且受困于材料本身的影響，要想將常規(guī)電容器使用在高海拔地區(qū)它的絕緣強(qiáng)度和電氣間隙不能滿足實(shí)際需求。經(jīng)過(guò)我們不斷與電容廠家相互探討，電容廠家為我們特制一款高原型的電容器，該電容器采用拉大電氣間隙和更換絕緣介質(zhì)的方法，來(lái)增加電容器的絕緣強(qiáng)度和電氣間隙，使的該電容器可以在海拔4600米上的工程流水線上正常工作。

（6）高海拔對(duì)普通二次元器件的影響

高海拔對(duì)低壓二次元器件的影響，主要方面也是電氣間隙和元器件本身材料上，因?yàn)楦吆０蔚貐^(qū)平均氣溫較低，冬天的時(shí)候平均氣溫會(huì)低于部分元器件的貯藏溫度，因此可能會(huì)導(dǎo)致元器件還未經(jīng)使用，就已出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，這些在互感器、多功能表、指示燈等元器件上表現(xiàn)的較為明顯，故而該類產(chǎn)品在使用時(shí)需要特殊處理，以增加元器件的耐腐蝕度。

（7）高海拔對(duì)柜體的影響

該項(xiàng)目我們選用的是ABB 的MNS2.0低壓抽出式開(kāi)關(guān)柜，但是在傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)柜上我們做了更加詳細(xì)特殊的絕緣處理。

a）：在封閉式垂直母線通道上，我們將垂直排與柜體之間的間隙加大，以保證母排與殼體的最小間隙大于安全間隙；

b）：抽屜柜的安全位置是由一個(gè)微斷開(kāi)關(guān)在把手的作用下調(diào)節(jié)至我們所需要的點(diǎn)位，但由于抽屜實(shí)驗(yàn)位置的插件間隙較小，所以我們想方法在插件的線頭上套一個(gè)透明的保護(hù)套，以此來(lái)增加他的絕緣強(qiáng)度；

c）：在所有的元器件與固定板之間增加一塊絕緣板，以此增加相間對(duì)地的保護(hù)，例如在熔斷器后增加一塊絕緣板，使得熔斷器的螺絲與安裝板隔開(kāi)；

d）：當(dāng)潤(rùn)滑油進(jìn)入低溫后，蠟質(zhì)結(jié)晶會(huì)析出、結(jié)晶從而導(dǎo)致粘度增大，溫度升高后蠟質(zhì)結(jié)晶受到破壞，回復(fù)原始粘度，從而失去潤(rùn)滑的效果。因此本項(xiàng)目我們采用特制潤(rùn)滑油，該潤(rùn)滑油可以保證在低溫下可以正常使用，不會(huì)出現(xiàn)粘度會(huì)變大等現(xiàn)象；

e)：正常抽屜柜所使用的二次插件之間的距離不能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求， 對(duì)此我們采用了用一拆一的方法，每相鄰兩個(gè)插件中間隔開(kāi)一個(gè)空格插件，拆除該插件上的金屬片，以此增加插件之間的電氣間隙。

3、結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)在高海拔地區(qū)的發(fā)展還處于起步階段，現(xiàn)階段關(guān)于高低壓電氣如何在高海拔地區(qū)應(yīng)用還需要做更多的驗(yàn)證和實(shí)踐，而低壓電氣應(yīng)用于高海拔地區(qū)勢(shì)在必行。此次，我公司的經(jīng)典案例，為低壓電氣在高海拔地區(qū)的應(yīng)用提供有利的經(jīng)驗(yàn)和保證，為我公司在高海拔領(lǐng)域的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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