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摘要：高海拔环境对高低压电器设备具有特殊的要求，我国地域辽阔，气候区较多，而且高海拔的面积相对较大，因此我国电力工程领域应增加对高海拔环境中的高低压电器设备的研究。高低压成套开关设备在高海拔环境中使用时，也受到环境因素的影响，主要包括空气压力或空气密度降低的影响、空气温度降低及温度变化增大的影响、空气绝对湿度减小的影响以及紫外线辐射照度等太阳辐射照度增加的影响。
关键词：高低压电器高海拔成套开关环境因素电气
中图分类号：TM5 文献标识码：A 文章编号：
一、高海拔环境对高低压成套开关设备的特殊要求
随着国家西部大开发和国家西部能源经济的大发展，适应高海拔环境的高低压成套开关设备也成为一项重要的发展策略。我国地域广阔，具有湿热、亚湿热、暖温、寒温、寒冷、干热等六种气候区，并且我国海拔超过2000米的高原面积占国土面积的33%，而海拔超过1000m的面积则高达58％。电力是一项基础工程技术，对国民经济与社会发展具有重要意义。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。
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。因此，超过以上海拔高度的高低压电器产品都需要重新进行研发设计、试验研究，从产品的设计着手，充分考虑高海拔环境对高低压成套开关设备性能的影响。
二、高海拔环境对高低压成套产品的影响及设计方向探讨
根据JB/T7573-94《高原环境条件下电工产品通用技术条件》机械行业标准介绍，我们可以总结出以下高原气候条件对高低压成套开关设备的影响规律。
（一）高原气候条件对电工产品性能和电气设备的影响规律
高原具有较恶劣的自然气候条件，其特征主要表现为：空气压力或空气密度较低；空气温度较低，温度变化较大；空气绝对湿度较小；大阳辐射照度较高等等。
高海拔地区的气候特征对高低压电器设备的性能有重要的影响，总结起来主要有如下四个方面：
1、高海拔地区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。低气压对输配电设备的影响主要表现在对输配电设备的外绝缘性能下降上：当海拔升高时，空气密度降低，散热条件变差，高压元器件在运行中温升要增加。其额定电流可以保持不变，但空气绝缘强度在减弱，这就使得元器件外表绝缘强度也随之减弱，极易发生绝缘击穿或闪络等破坏性放电事故。
我们知道输配电首先要考虑的问题之一是绝缘问题，绝缘水平对运行的安全至关重要，也是影响线路和设备造价的一个主要因数。随着海拔高度的增加，外绝缘放电电压会相应降低，这不仅影响输配电变电设备外绝缘的选择，而且影响线路绝缘子型式和片数的选择，影响线路杆塔塔头和变电构架的尺寸大小。高海拔的影响实际是大气参数，主要是空气密度和湿度的影响，空气密度减少引起热传递效率降低，外绝缘会随着空气密度的减小和湿度的降低而降低，使通常正常的绝缘距离显得不足，从而使绝缘强度受到影响 。
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。
3)对电晕及放电电压的影响
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；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；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。对于阀式避雷器来说，情况较为复杂，由于避雷器本身并不密封，其阀片的间距不可调，因此其火花间隙的放电电压易受空气密度的影响，所以应向设备厂商注明海拔高度，或者使用高压型阀式避雷器。
电晕和无线电干扰是高海拔输配电的又一突出问题，特别是超高压输电。电气设备和线路导线的起晕电压会随海拔的升高而降低，还受湿度的影响，在一定湿度范围内，湿度越大，起晕电压越低。电晕不但增加电能损耗，而且会加速绝缘老化。
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。第一，直流电弧的燃弧时间随海拔升高或气压降低而延长；第二，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。第一，静止电器的温升随海拔升高的增高率；第二，电力变压器温升随海拔的增高与冷却方式有关；第三，电机的温升随海拔升高而增高。
6）对产品机械结构和密封的影响
第一，引起低密度、低浓度、多孔性材料的物理和化学性质的变化；第二，润滑剂的蒸发及塑料制品中增塑剂的挥发加速；第三，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；第四，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行中温升的增加。环境空气温度的补偿值为0.5K/hm。
2）日温差或温度变化对产品结构的影响高原空气温度的日温差大。较大的温度变化使产品外壳容易变形、龟裂，密封結构容易破裂。
3、空气绝对湿度减小的影响
1）、绝对湿度对外绝缘强度的影响
平均绝对湿度随海拔升高而降低。绝对湿度降低时，电工产品的外绝缘强度降低，因此要考虑工频放电电压与冲击闪络电压的湿度修正。湿度修正以零海拔时的平均绝对湿度：11g/m3为基准。
2）、绝对湿度对电机换向及炭刷磨损的影响
绝对湿度的降低使换向器电机的换向火花增大，同时使电机炭刷的磨损率增加。
4、太阳辐射照度，包括紫外线辐射照度增加的影响
1）高原热辐射增加的影响
海拔5000m时最大太阳辐射度为低海拔时相应值的1.25倍，热辐射对物体起加热作用。对于户外用电工产品，太阳热辐射的增加引起较大的表面附加温升，降低有机绝缘材料的材质性能，使材料变形，产生机械热应力等影响。
2）高原紫外线辐射增加的影响
紫外线辐射照度随海拔升高的增加率比太阳总辐射照度的增加率大得多，海拔3000m时已达低海拔时相应值的2倍。紫外线引起有机绝缘材料的加速老化，使空气容易电离而导致外绝缘强度和电晕起始电压降低。
从上述四大影响看出，高、低压成套开关设备使用在高原环境上的设计应该减低这些影响，提高绝缘配合，同时增大电气间隙，在选择材料上和器件上综合考虑，从结构设计和选择高原型器件入手，解决相关技术问题，其主要实现手段就是要从产品设计层面考虑。
参考文献
1.张永文;通用低压电器在高海拔地区使用的建议[J];低压电器;2005年05期
2.诸学鲁,李务平;由环境试验结果分析高原气候条件对低压电器可靠性的影响[J];环境技术;1992年04期
关键词：高低压电器高海拔成套开关环境因素电气
中图分类号：TM5 文献标识码：A 文章编号：
一、高海拔环境对高低压成套开关设备的特殊要求
随着国家西部大开发和国家西部能源经济的大发展，适应高海拔环境的高低压成套开关设备也成为一项重要的发展策略。我国地域广阔，具有湿热、亚湿热、暖温、寒温、寒冷、干热等六种气候区，并且我国海拔超过2000米的高原面积占国土面积的33%，而海拔超过1000m的面积则高达58％。电力是一项基础工程技术，对国民经济与社会发展具有重要意义。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。
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。因此，超过以上海拔高度的高低压电器产品都需要重新进行研发设计、试验研究，从产品的设计着手，充分考虑高海拔环境对高低压成套开关设备性能的影响。
二、高海拔环境对高低压成套产品的影响及设计方向探讨
根据JB/T7573-94《高原环境条件下电工产品通用技术条件》机械行业标准介绍，我们可以总结出以下高原气候条件对高低压成套开关设备的影响规律。
（一）高原气候条件对电工产品性能和电气设备的影响规律
高原具有较恶劣的自然气候条件，其特征主要表现为：空气压力或空气密度较低；空气温度较低，温度变化较大；空气绝对湿度较小；大阳辐射照度较高等等。
高海拔地区的气候特征对高低压电器设备的性能有重要的影响，总结起来主要有如下四个方面：
1、高海拔地区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。低气压对输配电设备的影响主要表现在对输配电设备的外绝缘性能下降上：当海拔升高时，空气密度降低，散热条件变差，高压元器件在运行中温升要增加。其额定电流可以保持不变，但空气绝缘强度在减弱，这就使得元器件外表绝缘强度也随之减弱，极易发生绝缘击穿或闪络等破坏性放电事故。
我们知道输配电首先要考虑的问题之一是绝缘问题，绝缘水平对运行的安全至关重要，也是影响线路和设备造价的一个主要因数。随着海拔高度的增加，外绝缘放电电压会相应降低，这不仅影响输配电变电设备外绝缘的选择，而且影响线路绝缘子型式和片数的选择，影响线路杆塔塔头和变电构架的尺寸大小。高海拔的影响实际是大气参数，主要是空气密度和湿度的影响，空气密度减少引起热传递效率降低，外绝缘会随着空气密度的减小和湿度的降低而降低，使通常正常的绝缘距离显得不足，从而使绝缘强度受到影响 。
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。
3)对电晕及放电电压的影响
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；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；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。对于阀式避雷器来说，情况较为复杂，由于避雷器本身并不密封，其阀片的间距不可调，因此其火花间隙的放电电压易受空气密度的影响，所以应向设备厂商注明海拔高度，或者使用高压型阀式避雷器。
电晕和无线电干扰是高海拔输配电的又一突出问题，特别是超高压输电。电气设备和线路导线的起晕电压会随海拔的升高而降低，还受湿度的影响，在一定湿度范围内，湿度越大，起晕电压越低。电晕不但增加电能损耗，而且会加速绝缘老化。
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。第一，直流电弧的燃弧时间随海拔升高或气压降低而延长；第二，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。第一，静止电器的温升随海拔升高的增高率；第二，电力变压器温升随海拔的增高与冷却方式有关；第三，电机的温升随海拔升高而增高。
6）对产品机械结构和密封的影响
第一，引起低密度、低浓度、多孔性材料的物理和化学性质的变化；第二，润滑剂的蒸发及塑料制品中增塑剂的挥发加速；第三，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；第四，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行中温升的增加。环境空气温度的补偿值为0.5K/hm。
2）日温差或温度变化对产品结构的影响高原空气温度的日温差大。较大的温度变化使产品外壳容易变形、龟裂，密封結构容易破裂。
3、空气绝对湿度减小的影响
1）、绝对湿度对外绝缘强度的影响
平均绝对湿度随海拔升高而降低。绝对湿度降低时，电工产品的外绝缘强度降低，因此要考虑工频放电电压与冲击闪络电压的湿度修正。湿度修正以零海拔时的平均绝对湿度：11g/m3为基准。
2）、绝对湿度对电机换向及炭刷磨损的影响
绝对湿度的降低使换向器电机的换向火花增大，同时使电机炭刷的磨损率增加。
4、太阳辐射照度，包括紫外线辐射照度增加的影响
1）高原热辐射增加的影响
海拔5000m时最大太阳辐射度为低海拔时相应值的1.25倍，热辐射对物体起加热作用。对于户外用电工产品，太阳热辐射的增加引起较大的表面附加温升，降低有机绝缘材料的材质性能，使材料变形，产生机械热应力等影响。
2）高原紫外线辐射增加的影响
紫外线辐射照度随海拔升高的增加率比太阳总辐射照度的增加率大得多，海拔3000m时已达低海拔时相应值的2倍。紫外线引起有机绝缘材料的加速老化，使空气容易电离而导致外绝缘强度和电晕起始电压降低。
从上述四大影响看出，高、低压成套开关设备使用在高原环境上的设计应该减低这些影响，提高绝缘配合，同时增大电气间隙，在选择材料上和器件上综合考虑，从结构设计和选择高原型器件入手，解决相关技术问题，其主要实现手段就是要从产品设计层面考虑。
参考文献
1.张永文;通用低压电器在高海拔地区使用的建议[J];低压电器;2005年05期
2.诸学鲁,李务平;由环境试验结果分析高原气候条件对低压电器可靠性的影响[J];环境技术;1992年04期