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貴州高低壓配電設備為您講解高海拔地區低壓成套設備的要求

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貴州高低壓配電設備為您講解高海拔地區低壓成套設備的要求

發布日期:2017-08-30 作者: 點擊:

貴州高低壓配電設備高海拔地區戶內設備器件選型和結構設計要求

1 高海拔地區的特征  

一般來說,對於低壓配電係統海拔在2000m 以上,高壓配電係統海拔在1000m以上的地區統稱為高海拔地區。據測算,我國高海拔地區麵積占全國總麵積65%。高海拔地區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) 空氣絕對濕度小。 

(4) 太陽輻射強度較高。 

(5) 降水量較少。 

(6) 大風日多。  

(7) 土壤溫度較低,且凍結期長。

2 高海拔地區戶內中壓開關櫃的設計要求  

2.1 氣壓及空氣密度的降低,引起了外絕緣強度的降低 

2.1.1 對絕緣介質強度的影響  空氣的介質絕緣強度是隨著氣壓的升高而增加,貴州高低壓配電設備在空氣稀薄或真空狀態下又隨著真空度的提高而增加。試驗表明,海拔每升高1000 m,平均氣壓則降低7.7~10.5 kPa,外絕緣強度降低8%~13%。  

2.1.2 對電氣間隙擊穿電壓的影響  對於設計定型的產品,由於電氣間隙已固定,隨著空氣壓力的降低,擊穿電壓也下降。為了保證產品在高海拔地區使用時有足夠的耐擊穿能力,必須增大電氣間隙和爬電距離。

小型化中壓開關櫃,用以環氧樹脂等固體絕緣材料整體澆注的電器設備,由於將外絕緣變為內絕緣,也可以用於高海拔地區,但一般固封工藝要求高,成本顯著增加。 

2.2 空氣溫度降低及溫度變化增大的影響 

(1) 對產品性能的影響。 

在海拔較高且環境溫度較低的地區,環境溫度對開關櫃中一、二次元器件(如斷路器等)的可靠性有一定的影響,所以必要時還要經過低溫試驗驗證產品的性能。 

(2) 對產品溫升的影響。 

氣壓或空氣密度的降低引起空氣介質冷卻效應的降低。對於以自然對流、強迫通風或空氣散熱器為主要散熱方式的電工產品,由於散熱能力降低,而增加溫升。環境平均溫度和最高溫度均隨海拔的升高而降低。貴州高低壓配電設備高海拔環境氣溫的降低可以部分或全部補償因氣壓降低而引起電工產品運行中的溫升增加。因此,對於開關和銅排等導體一般進行產品設計時可不考慮高海拔對溫升的影響。器件說明書對海拔高度有降容說明的按照器件說明書降容選用。 

對於電抗器和變壓器,在設計時注明海拔高度,由供方進行相應的設計。高壓固態軟起動器中的可控矽和液體電阻等發熱器件按照相關產品選型規範選型。 

(3) 日夜溫差或溫度變化對產品結構的影響。 

高海拔空氣溫度的日夜溫差大。較大的溫度變化使環氧樹脂澆注的產品,如電流電壓互感器、絕緣件等容易變形、龜裂,密封結構容易破裂。 

(4)低溫環境要求 

在環境溫度較低的高海拔地區,開關櫃內的一、二次元器件除了滿足海拔的要求外,還必須滿足低溫環境的要求。傳動組件的潤滑方式必須滿足低溫環境的要求。 

2.3 環境汙穢水平對爬電距離的影響 

高汙穢環境對電氣設備的影響重點表現在以下三方麵: 

(1)整個電氣回路(一次、二次)和銅排連接的腐蝕影響 高、低壓成套開關櫃使用在一些使用環境出現高汙穢腐蝕性氣體或鹽霧或粉塵等的電氣室時,必然這些氣體或粉塵等在接觸潮濕性環境後,即可會轉化成很強的腐蝕性(轉化為酸),如SO2,H2S,氯氣、鹽霧等氣體,貴州高低壓配電設備而電氣回路中常見處理工藝如鍍銀等或裸銅連接對這些強酸非常敏感,粉塵或氣體一旦轉化為強酸,就會腐蝕開關櫃的電路部分,改變導線的化學性質和物理性質,觸點的傳導性等,數月後可出現的明顯後果為: 

a)、裸銅母線的顏色變化:銅的一些部位變為淺藍色/銅的一些部位變黑/脫落(粉化效應); 

b)、腐蝕鍍銀母線和鍍銀開關接頭(開關器件連接端頭或內部觸頭),導致銀線突出(銀須效應); 

c)、本地母線的過熱,母線接合點的傳導性降低,從而導致過熱; 

d)、可抽取式鍍銀觸點(電插頭&輔助滑動/插入式觸點)開始氧化,它們變黑,並開始出現過熱; 

e)、開關開始出現過熱、或停止運行; 

f)、腐蝕帶有裸露表麵的電纜(電力線或輔助電線),導致出現爆裂、高電阻等情況。   

這些缺陷通常迅速出現於製造商的保質期內,直接影響開關櫃的電氣性能。如果是一次線路出現問題,將出現溫升過熱,接地故障等事故;如果是二次線路出現問題,卻出現誤分,誤合或拒動作或誤報等等缺陷,直接影響產品的運行功能,事故後果非常嚴重,將會造成大麵積的停電以及破壞供電係統的穩定性。

這些現象通常出現在以下領域通用工業流程中:石油和天然氣,化工,冶金、造紙或紙漿廠、水泥,汙水處理工廠、海島或港口工程,船舶或海上石油鑽井平台等等使用領域。

(2)結構零件在高汙穢環境下的腐蝕影響

據於上述使用環境中,結構零件按常規的處理,也將出現腐蝕情況。結構零件的表麵處理工藝是直接影響這些情況的原因,漆膜工藝和厚度,鍍鋅層工藝、附著力和厚度等等指標都應根據使用環境嚴酷程度不同,按等級進行規範,有目的選擇對應的防護漆或鍍鋅層厚度,減輕腐蝕的作用,加強電化腐蝕和化學腐蝕的防護措施。結構零件的腐蝕也會直接或間接影響產品的性能,貴州高低壓配電設備尤其一些承擔動熱穩定性的應力的結構零件,如母線橫梁等,導致結構強度不夠,最後影響成套開關設備的性能,如耐受短路強度等等;櫃體結構的緊固件的腐蝕也是常見現象,緊固件的腐蝕將直接影響到結構的強度。這些情況都是結構零件在高汙穢環境下的腐蝕影響。

(3)元器件在高汙穢環境下的腐蝕影響

元器件在高汙穢環境下的腐蝕也是存在的,其腐蝕後造成的影響是顯而易見的,其後果也很嚴重。主要在於部分選型人員未能關注環境因素下來選型,在這些特殊使用環境下,元器件的設計和製造工藝是經過特殊處理過的,包括其電路的工藝設計、塑料的材料構成、接頭端子等。這些措施可以使開關器件等有耐鹽霧、耐腐蝕、耐潮濕等特性,國外的器件在這些方麵做得比較規範,如施耐德電氣公司的大部分低壓器件就有專門使用在3C1或3C2等級的特性,選型時可以谘詢相關的技術支持部門。

器件作為成套設備的主要構成,其可靠性和安全性是非常關係到成套設備產品的質量優劣,器件的選擇非常關鍵,所以在高汙穢的環境下元器件選型一定要選擇適合的型號,來保證三防功能的實現。

從上述三方麵的情況可以得知,在高汙穢環境下,高、低壓成套開關設備的設計和製造,必須從器件的設計選型開始,就應注重環境因素的選型;並在產品製造工藝設計入手,解決電路耐腐蝕的問題和結構零件的表麵塗敷防護問題,盡量減輕腐蝕性氣體或粉塵等造成的腐蝕問題。其主要實現手段就是要從產品製造工藝設計層麵考慮。

對於高汙穢環境下的電路腐蝕的防護,即導體的防護一般常用的防護工藝方法有:導體全長鍍錫,或包熱縮套管,或硫化絕緣,或刷黑漆(三防漆種),或全長鍍鎳,或鍍鎳加鉻等等方法。

對於高汙穢環境下的結構設計,一方麵要保證更高防護等級的封閉開關櫃的設計實現,在結構設計要考慮保證防護等級的實現,改善設計不合理的地方;另一方麵,對照相關國家、行業標準的要求,選擇合適的金屬材料,貴州高低壓配電設備如使用耐腐蝕能力強的進口敷鋁鋅鋼板或不鏽鋼板。在金屬板材的表麵處理工藝規定進行規範,如在工藝流程中加鈍化處理,或二道塗漆工藝(先防鏽底漆塗敷後再麵漆)等,同時考慮漆種的選擇,塗層厚度、塗層附著力及質量檢測標準等,內部結構件如用鍍鋅件,也要規範相應的鍍鋅工藝要求,如鍍鋅工藝流程、鍍鋅層厚度和鋅層附著力等。

隨著我國經濟的發展,在高海拔地區使用的低壓成套設備越來越多,例如我國的青藏鐵路,超過49%的路段都在海拔4000米以上,沿線數十個車站所使用的高壓、中壓和低壓開關櫃安裝場所的海拔都在4000米以上。按照國標,低壓成套開關設備安裝場所的海拔不得超過2000米,對於應用在高海拔地區的低壓成套開關設備,如何突破海拔2千米的高度限製是一個很重要的課題。

高海拔地區空氣密度低,紫外線輻射強,所以當海拔超過2000米後,開關設備內部的絕緣和耐壓水平、開關設備的散熱能力都隨著海拔的增加而降低,同時各種開關電器的滅弧能力也隨著海拔增加而降低。

國標GB/T 16935.1-2008中,對海拔超過2千米的低壓開關櫃內爬電距離和電氣間隙給出了定量數據。

根據上表可計算得出電氣間隙及爬電距離:

一般來說,海拔每升高100m,低壓成套開關設備內各種絕緣材料的絕緣強度降低1%,母線和低壓開關電器溫升增加0.4K,高發熱低壓開關電器的溫升增加2K。所以,當低壓成套開關設備安裝場所的海拔超過2000m後,貴州高低壓配電設備低壓成套設備要整體降容。下表為低壓開關電器隨海拔變化的降容係數。

關於溫升,在高原環境下,溫升限值不應超過常規型相應產品標準規定值。

關於工頻耐受電壓和衝擊耐受電壓,請按以下修正係數表,在試驗測試時,要按當地的海拔將工頻耐受電壓和衝擊耐受電壓乘以表中的係數K。

關於貴州高低壓配電設備高原環境下低壓開關電器的技術要求見GB/T 20645-2006《特殊環境條件  高原用低壓電器技術要求》、GB/T 20626.1-2006《特殊環境條件  高原電工電子產品  第1部分:通用技術要求》等標準。

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