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摘 要：青藏高原地形复杂，平均海拔4000米以上，极端最低温度达到零下40℃以下。高原上变电站的工程建设、运行面临严峻的低温问题。处理好抗低温问题，对于工程质量的保证有着重要的意义，本文从设计及构造措施两方面入手，结合工程经验，介绍应对低温的措施。
关键词：高海拔；变电站；设计
中图分类号：TU271.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0146-01
1 前 言
青藏高原海拔高，气温低，按照气候区划分均处于严寒或寒冷地区，极端最低温度达到-40℃以下。
调研国内常见高压交流开关类设备的主要制造厂，常规断路器气室最低液化温度约-32℃，隔离开关气室约-37℃。若站址极端低温低于气室的液化温度而不采取特殊措施，将造成设备运行故障。
混凝土浇筑时，低温会显著影响其初凝和终凝，影响其强度曲线的变化。对于钢结构，低温环境下钢结构的冷脆、焊缝的焊接等严重影响结构安全运行。对于建筑物，低温影响建筑能耗，需合理设计围护结构的热工性能。
因此高海拔地区变电站的抗低温设计对工程建设、运行有着重要的作用。
2 设备抗低温设计
电气设备选择时，应在站址气象资料的基础上，根据规程规范的相关要求，针对站址低温、温差大特殊环境条件进行校核，具体设计思路及方案如下：
2.1 GIS设备
若气室的液化温度低于站址极端低温，为提高设备运行可靠性，采取辅助加热措施对不同部件进行保温和加热。可在断路器外壳上加装保温装置，母线上加装伴热带。当环境温度低于-25℃时，加热装置投入使用，加热装置电源配一主一备且相互独立的电源，保证气室内气体温度高于液化温度，从而保证产品性能。
LCP柜和机构箱柜体密封采用PU发泡密封材料，机柜的防护等级至少可达IP65。户外柜需采用专用户外密封胶，耐高温180℃，耐低温-35℃，抗老化，阻燃。柜内附带加热功能及温控装置，当温度低于零度时自动启动，保证柜内温度不低于零度，加热器功率满足极低温度下的运行要求。
釆用低温密封圈来保证壳体间的良好密封，保证在低温地区设备的年漏气率≤0.5%。采用的润滑脂能够适用于低温，来保证机构传动部分的轴密封的可靠性。
为了保证SF6密度继电器监控可靠性，采购适用于低温的密度继电器，该继电器的温度补偿连接金属片按照低温进行修正，可以保证在外界环境温度-40℃时，密度继电器仍可准确进行监控。
2.2 高压变压器、并联电抗器
选用#45变压器油或者抗低温等级更高的KI50X变压器油。所有密封件采用丙烯酸酯或氟硅胶。要求厂家对变压器、高抗油箱钢板选取低温钢板。考虑变压器、高抗有可能存在较低温度下启动，同时也有可能在负荷较低的运行情况下变压器在0℃以下运行，故启动时采用热油循环，使内部温度升高，另外所有组件都要考虑低温下运行状况，同时储油柜装油容积考虑昼夜温差大的膨胀系数。
2.3 建筑抗低温设计
在进行节能设计的时候必须关注到变电站建筑的特殊用途，在保证变电站建筑具有良好使用功能的前提之下进行节能化设计。
变电站建筑节能设计可以分为：合理的建筑布局、合理的外窗遮阳、合理的窗墙面积比、合理的建筑物体形系数以及合理的门窗气密保温性。
屋面采用倒置式保温屋面，选用XPS保温板作为保温材料。XPS板具有优异、持久的隔热保温性，挤塑板具有紧密的闭孔结构，聚苯乙烯分子结构本身不吸水，板材的正反面都没有缝隙，因此吸水率极低，防潮和防渗透性能极佳。外墙保温可选用XPS板或聚苯颗粒保温砂浆。对于钢结构建筑，外墙采用压型钢板复合板，保温材料选用岩棉。
外墙选用蒸压加气混凝土砌块外墙，蒸压加气混凝土砌块外墙是自保温体系，由无机矽材料构成，其结构简单，具有自重轻、导热系数较低、保温隔热效果好、隔声性能好、耐火极限高、在生产与使用过程中具有环保性能等优异特点。其导热系数λ=0.14W/m·K，仅为混凝土的1/7.5，实心砖砌体的1/3.5，是一种高效保温隔热围护结构材料，在確保必要的隔热保温性能的前提下，蒸压砂加气混凝土砌块墙较其它材料做成的墙体、屋面薄。
2.4 结构抗低温设计
变电站结构形式主要为钢筋混凝土结构以及钢结构。
对于钢筋混凝土结构，可以从构造上采取如加大钢筋保护层厚度、加大混凝土强度等级、增加添加剂等措施，并在浇筑混凝土时注意成品养护，来达到抗低温的目的。
对于钢结构，低温条件下钢材易发生脆性破坏，对变电站的安全运行造成严重隐患。
低温环境和直接承受动力荷载的钢结构限制使用Q235钢[1]。对于设备支架，因多承受静力荷载，可选用Q235B或Q345B钢材。对于独立避雷针、构架上避雷针、地线柱等承受较大动力荷载的构件，选用Q345C或者Q345D钢材，以保证低温冷脆性能。对于构架柱、构架梁等主材，选用力学性能较好、较为经济的Q345B钢材。同时为避免温度效应的影响，对于连续构架，应合理采用设置分段，减少构架总长度，以减少温度应力，使构架更为经济、合理。
3 结 论
本文针对低温下电气及土建专业从设备到建筑以及结构计算提出了一系列的优化设计方案，很好的规避了低温对变电站建设及安全运行造成的影响。
参考文献
[1]于 彬，等.严寒地区变电站抗低温设计探讨[J].水利电力，2016（11）.
收稿日期：2018-9-12
关键词：高海拔；变电站；设计
中图分类号：TU271.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0146-01
1 前 言
青藏高原海拔高，气温低，按照气候区划分均处于严寒或寒冷地区，极端最低温度达到-40℃以下。
调研国内常见高压交流开关类设备的主要制造厂，常规断路器气室最低液化温度约-32℃，隔离开关气室约-37℃。若站址极端低温低于气室的液化温度而不采取特殊措施，将造成设备运行故障。
混凝土浇筑时，低温会显著影响其初凝和终凝，影响其强度曲线的变化。对于钢结构，低温环境下钢结构的冷脆、焊缝的焊接等严重影响结构安全运行。对于建筑物，低温影响建筑能耗，需合理设计围护结构的热工性能。
因此高海拔地区变电站的抗低温设计对工程建设、运行有着重要的作用。
2 设备抗低温设计
电气设备选择时，应在站址气象资料的基础上，根据规程规范的相关要求，针对站址低温、温差大特殊环境条件进行校核，具体设计思路及方案如下：
2.1 GIS设备
若气室的液化温度低于站址极端低温，为提高设备运行可靠性，采取辅助加热措施对不同部件进行保温和加热。可在断路器外壳上加装保温装置，母线上加装伴热带。当环境温度低于-25℃时，加热装置投入使用，加热装置电源配一主一备且相互独立的电源，保证气室内气体温度高于液化温度，从而保证产品性能。
LCP柜和机构箱柜体密封采用PU发泡密封材料，机柜的防护等级至少可达IP65。户外柜需采用专用户外密封胶，耐高温180℃，耐低温-35℃，抗老化，阻燃。柜内附带加热功能及温控装置，当温度低于零度时自动启动，保证柜内温度不低于零度，加热器功率满足极低温度下的运行要求。
釆用低温密封圈来保证壳体间的良好密封，保证在低温地区设备的年漏气率≤0.5%。采用的润滑脂能够适用于低温，来保证机构传动部分的轴密封的可靠性。
为了保证SF6密度继电器监控可靠性，采购适用于低温的密度继电器，该继电器的温度补偿连接金属片按照低温进行修正，可以保证在外界环境温度-40℃时，密度继电器仍可准确进行监控。
2.2 高压变压器、并联电抗器
选用#45变压器油或者抗低温等级更高的KI50X变压器油。所有密封件采用丙烯酸酯或氟硅胶。要求厂家对变压器、高抗油箱钢板选取低温钢板。考虑变压器、高抗有可能存在较低温度下启动，同时也有可能在负荷较低的运行情况下变压器在0℃以下运行，故启动时采用热油循环，使内部温度升高，另外所有组件都要考虑低温下运行状况，同时储油柜装油容积考虑昼夜温差大的膨胀系数。
2.3 建筑抗低温设计
在进行节能设计的时候必须关注到变电站建筑的特殊用途，在保证变电站建筑具有良好使用功能的前提之下进行节能化设计。
变电站建筑节能设计可以分为：合理的建筑布局、合理的外窗遮阳、合理的窗墙面积比、合理的建筑物体形系数以及合理的门窗气密保温性。
屋面采用倒置式保温屋面，选用XPS保温板作为保温材料。XPS板具有优异、持久的隔热保温性，挤塑板具有紧密的闭孔结构，聚苯乙烯分子结构本身不吸水，板材的正反面都没有缝隙，因此吸水率极低，防潮和防渗透性能极佳。外墙保温可选用XPS板或聚苯颗粒保温砂浆。对于钢结构建筑，外墙采用压型钢板复合板，保温材料选用岩棉。
外墙选用蒸压加气混凝土砌块外墙，蒸压加气混凝土砌块外墙是自保温体系，由无机矽材料构成，其结构简单，具有自重轻、导热系数较低、保温隔热效果好、隔声性能好、耐火极限高、在生产与使用过程中具有环保性能等优异特点。其导热系数λ=0.14W/m·K，仅为混凝土的1/7.5，实心砖砌体的1/3.5，是一种高效保温隔热围护结构材料，在確保必要的隔热保温性能的前提下，蒸压砂加气混凝土砌块墙较其它材料做成的墙体、屋面薄。
2.4 结构抗低温设计
变电站结构形式主要为钢筋混凝土结构以及钢结构。
对于钢筋混凝土结构，可以从构造上采取如加大钢筋保护层厚度、加大混凝土强度等级、增加添加剂等措施，并在浇筑混凝土时注意成品养护，来达到抗低温的目的。
对于钢结构，低温条件下钢材易发生脆性破坏，对变电站的安全运行造成严重隐患。
低温环境和直接承受动力荷载的钢结构限制使用Q235钢[1]。对于设备支架，因多承受静力荷载，可选用Q235B或Q345B钢材。对于独立避雷针、构架上避雷针、地线柱等承受较大动力荷载的构件，选用Q345C或者Q345D钢材，以保证低温冷脆性能。对于构架柱、构架梁等主材，选用力学性能较好、较为经济的Q345B钢材。同时为避免温度效应的影响，对于连续构架，应合理采用设置分段，减少构架总长度，以减少温度应力，使构架更为经济、合理。
3 结 论
本文针对低温下电气及土建专业从设备到建筑以及结构计算提出了一系列的优化设计方案，很好的规避了低温对变电站建设及安全运行造成的影响。
参考文献
[1]于 彬，等.严寒地区变电站抗低温设计探讨[J].水利电力，2016（11）.
收稿日期：2018-9-12