摘要：本文是針對高海拔地區空氣密度低、氣壓低、氣溫低的自然條件，依據我公司在那曲地區納木措金圓建材有限公司年產60萬噸水泥粉磨生產線項目，所提出的有關低壓電器在高海拔地區使用與選型時的選擇建議。

關鍵詞：高海拔、生產線、選型、建議

引言：

眾所周知我國國土遼闊，土地資源豐富，而海拔超過2000米的地區大約占了國土總面積的35%。而高海拔地區目前有著良好的發展前景，這便需要大量的電氣設備。由于海拔升高會導致氣壓、溫度等一系列問題，使得常規的低壓電氣設備無法滿足現場需求，所以低壓電氣設備如何在高海拔地區安全運行，是特別需要注意的問題。本文依據我公司在那曲地區納木措金圓建材有限公司年產60萬噸水泥粉磨生產線項目，經過反復的測試和總結，針對高海拔地區空氣密度低、氣壓低、氣溫低的自然條件，提出了低壓電器在高海拔地區使用時的選擇建議。

1 、高海拔地區的特征：

一般來說，對于低壓配電系統海拔在2000m以上，高壓配電系統海拔在1000m以上的地區統稱為高海拔地區。據測算，我國高海拔地區面積約占全球總面積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。

因此高海拔地區的開關柜在設計時，需要考慮以上種種環境因素。

2、高海拔地區對開關柜的設計要求：

(1)高海拔對絕緣耐壓的影響及應對方案

常用斷路器的介質為空氣，即我們常說的空氣斷路器，空氣的介質絕緣強度是隨著氣壓的升高而增加，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%，因此在電氣間隙和爬電距離不改變的條件下，產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為400V，我想在高海拔地區使用，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較高的微型斷路器。

加大電氣距離及爬電距離，根據國家標準:GB/T 16935.1-1997《低壓系統內設備絕緣配合》中表A2的海拔修正系數表，對所在海拔高度的低壓柜內電氣間隙進行驗證。相應的電氣間隙和爬電距離見下表：

因此本項目設計、加工時，電氣間隙按≥16mm；爬電距離按≥20mm設計制作，并且所有母排套黃、綠、紅熱縮套管。

（2）高海拔對分段能力的影響

分斷能力是指斷路器開關的一種特殊功能。目前有36KA、50KA等規格，斷路器的分斷能力是指該斷路器安全切斷故障電流的能力，常規的空氣斷路器在選型時會有不同的分段能力供我們選擇，例如框架斷路器在選型時有: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，觸頭材料的熔點與沸點也隨之降低，在電弧電流高溫的作用下，觸頭材料的升華比低海拔時快，觸頭材料損失嚴重，因此在高海拔地區，電器的分斷能力降低。我們在選型時則需要選擇高分斷能力的斷路器。對于接觸器而言，其分斷能力由使用類別和額定工作電流的倍數來決定，因此在高海拔地區，接觸器的工作電流降為KiIe,其分斷能力的降低也應為NKiIe（N為相應使用類別所要求的倍數）。

（3）常用元器件的降容

現有一般低壓電器產品，使用于高原地區時，其動、靜觸頭和導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，但大多數產品均小于0.4K。而高原地區氣溫隨海拔高度的增加而降低，其遞減率為海拔每升高100m，氣溫降低足夠補償由海拔升高對電器溫升的影響。因此，對于使用說明書沒有高海拔降容說明的低壓電器的額定電流值可以保持不變，對于連續工作的大發熱量電器，可適當降低電源等級使用。對于在使用說明書中有明確說明的，按說明書降容選用。

ABB公司所產空氣斷路器降容說明如下：

對于變頻器類特殊產品，像ABB等公司在說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 %。所以說當遇到超過海拔4000m的項目時，在變頻器上要做特殊注意，根據現場設備類型與變頻器廠家進行溝通，由變頻器廠家提供具體選型資料。注：由于大多數變頻廠家可能不曾在該高度做過針對性實驗，故提供不出具體參數資料，所以在選型時需格外注意。本次那曲項目由我公司技術部，多次與北京ABB電氣傳動系統有限公司技術負責人溝通，針對該項目地點的環境、溫度、污穢等級、等一系列現場情況共同探討，制定出一個合理的方案。

對于軟啟動器的降容來說，因為軟啟的工作特性，使得它的降容曲線相較變頻來說較為平緩，ABB的說明書中當海拔高度在1000米至4000米之間時，需要按照下述計算公式降容使用：占Ie的百分比=100- （x-1000）/100 ，x=軟啟動器的實際海拔高度。在我們的咨詢過程中西門子的軟啟動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、負極和電解質組成，當正負極直接加上一個電壓時電極即可儲存電荷，兩板分別帶等量異種電荷，每個極板帶電量的絕對值叫電容器的帶電量。當電容器兩極正負電荷通過導線中和。在放電過程中導線上有短暫的電流產生。這就是電容器正常的工作示意，即充電和放電，起到一個儲能元件的作用。電容在實際使用中起到調節電網質量的作用。在那曲項目剛啟動時，關于電容器，我們咨詢了很多廠家，因為自愈式并聯電容器在制作工藝上的問題，且受困于材料本身的影響，要想將常規電容器使用在高海拔地區它的絕緣強度和電氣間隙不能滿足實際需求。經過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的方法，來增加電容器的絕緣強度和電氣間隙，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）高海拔對普通二次元器件的影響

高海拔對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，因為高海拔地區平均氣溫較低，冬天的時候平均氣溫會低于部分元器件的貯藏溫度，因此可能會導致元器件還未經使用，就已出現損壞現象，這些在互感器、多功能表、指示燈等元器件上表現的較為明顯，故而該類產品在使用時需要特殊處理，以增加元器件的耐腐蝕度。

（7）高海拔對柜體的影響

該項目我們選用的是ABB 的MNS2.0低壓抽出式開關柜，但是在傳統的開關柜上我們做了更加詳細特殊的絕緣處理。

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微斷開關在把手的作用下調節至我們所需要的點位，但由于抽屜實驗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透明的保護套，以此來增加他的絕緣強度；

c）：在所有的元器件與固定板之間增加一塊絕緣板，以此增加相間對地的保護，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；

d）：當潤滑油進入低溫后，蠟質結晶會析出、結晶從而導致粘度增大，溫度升高后蠟質結晶受到破壞，回復原始粘度，從而失去潤滑的效果。因此本項目我們采用特制潤滑油，該潤滑油可以保證在低溫下可以正常使用，不會出現粘度會變大等現象；

e)：正常抽屜柜所使用的二次插件之間的距離不能滿足現場需求， 對此我們采用了用一拆一的方法，每相鄰兩個插件中間隔開一個空格插件，拆除該插件上的金屬片，以此增加插件之間的電氣間隙。

3、結束語

目前，我國在高海拔地區的發展還處于起步階段，現階段關于高低壓電氣如何在高海拔地區應用還需要做更多的驗證和實踐，而低壓電氣應用于高海拔地區勢在必行。此次，我公司的經典案例，為低壓電氣在高海拔地區的應用提供有利的經驗和保證，為我公司在高海拔領域的發展打下堅實的基礎。

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