通用低压电器在高海拔地区使用的建议

发布日期：2023-03-24 浏览次数：500

核心提示：低压电器在我国西部海拔2 000 m及以上的地区占我国国土面积的35%以上,西部开发、西电东送、西气东输,迫切要求解决低压电器在高海

低压电器在我国西部海拔2 000 m及以上的地区占我国国土面积的35%以上,西部开发、西电东送、西气东输,迫切要求解决低压电器在高海拔地区的使用问题。本文针对高海拔地区气压低、气温低的自然条件,提出通用低压电器在高海拔地区使用时,工作电流、工作电压、分断能力及保护特性的选择建议。

0　引　言

我国幅员辽阔,地势西高东低,海拔相差5 000 m。西南四省yi市和西北三省两区的面积占国土面积的yi半以上,其中海拔1 000 m以上的地区占两大区面积的85%左右,而海拔2 000 m以上的地区则占到70%左右,即占全国面积的35%左右。大开发能源资源,建设水、火电站和开发煤、油、气资源,西电东送、西气东输,进而发展其他工业,这为低压电器的高海拔地区使用提供了新的市场。海拔高了,空气密度降低,在海拔5 000 m的范围内,海拔每升高100 m,气压降低约1. 07kPa。在海拔1 000m以上,每升高100m,气温平均下降0. 6°C。因此,电器使用的环境条件变得更加恶劣了。

国家标准规定,低压电器使用的海拔高度为2 000 m及以下。对于海拔高于2 000 m地区,低压电器的应用通过以下两种办法来处理:①专门开发用于高海拔地区的产品。由于西部地区经济欠发达,故市场比较小,但投入开发高原电器的研发费用会很高。投入多,产出少,而且在较短的时间内,不yi定就能提供实用产品,故这条路能否走,值得商酌;②现有的通用低压电器采取某些选择性措施后,仍可用于高海拔地区,这个办法比较现实。高原电器的研发与选用,国内目前尚缺乏详实的资料。有些国外资料由于标准与环境的不同,只可以借鉴。本文提出的yi些建议仅供参考。

1　低压电器在高海拔条件下的使用限制　

　如果海拔高度超过2 000m,通用低压电器的使用会受到某些限制。(1)较低的空气密度会降低产品的散热能力,因而产品要降容使用。虽然,由于环境温度的降低,对改善散热有所帮助,但高海拔地区的气候与环境条件都很差,产品只能在户内使用。因此,气温的降低,只少许改善了散热条件,产品还得降容使用。(2)空气密度的降低,击穿强度与耐压强度也随之减小,在电气间隙和爬电距离不变的条件下,产品的额定绝缘电压和zui大额定工作电压都要降低。(3)由于空气密度的降低,散热条件恶化,控制电器的操作系统要强化。(4)空气密度的降低,产品承受过电压的水平降低,灭弧能力降低,故而产品的通断能力水平也要降低。2　通用低压电器在高海拔地区的选用建议。

2. 1　工作电流的降容系数Ki国外产品降容系数Ki值如表1所示

关电器在高海拔地区应用之工作电流的降容系数为Ki= H-0. 025ΔH (1)式中　H———海拔高度(km)ΔH———与2 000 m相差的海拔高度差根据式(1)计算结果如表2所示。

2. 2　zui大额定工作电压的选用系数KuABB公司和施耐德公司的低压开关在高海拔地区选用时,其zui大工作电压见表3。

由于材质与工艺的差异较大,对于国产低压开关,zui大工作电压系数2. 3　分断能力降容选择由于海拔增高,空气密度降低,大气压力也随之降低,触头材料的熔点与沸点也随之降低。在电弧电流高温的作用下,触头材料的升华比低海拔时快,触头材料损失严重。因此,在高海拔地区,电器的分断能力应降低。电器不同,分断能力降低的选择也不同。(1)接触器的分断能力由使用类别和额定工作电流的倍数来决定。因此,在高海拔地区,接触器的工作电流降为KiIe,其分断能力的降低也应为NKiIe(N为相应使用类别所要求的倍数)。(2)断路器的情况与接触器不同,其分断能力是由断路器的灭弧结构形式来区别的。对于普通型即零点熄弧式断路器,其触头分断力来自两方面:触头弹簧反力和短路电流的峰值在触头回路中产生的电动斥力。该断路器的分断能力受触头分断速度的限制,因而分断能力比较低,分断时产生的过电压也不高,yi般能经受得住分断后介电强度的验证。

因为触头压力和回路电动力是由额定电流决定的,故该断路器的短路分断能力随海拔的升高按电流衰减系数Ki减小;对于限流型断路器,可理解为把未受影响的冲击短路电流限制到较小的允通电流。限流的方法很多,由于采取限流措施,触头实际分断的电流远低于预期电流,故限流型断路器的分断能力考虑的主因不是电流本身,而是为了防止弧隙介质强度恢复不够,电弧电压上升太慢,导致电网电压对弧隙的重击穿。因此,限流型断路器的分断能力随海拔的增高按工作电压的衰减系数Ku而减小。

2. 4　保护特性随着海拔的增高,电器中采用热双金属系统构成过载保护特性,采用电磁机构组成的瞬时保护特性,如热磁式断路器、热过载继电器、熔断器等的保护特性都会受到影响。

2. 4. 1　反时限过载保护特性如果在标准状态下(即海拔、环境等参数符合标准的情况下)过载保护特性的参数为Ie2T1,在高海拔情形下的过载保护特性参数为(KiIe)2T2。显然,(KiIe)2T2= Ie2T1即在高海拔条件下,反时限过载保护的动作时间T2= K-2iT1(T2> TI),动作时间T2要延后。因此,要达到保护的目的,电器的过载保护必须调整,yi般这种调整不需更换过流保护的零件,只需重新调整。或者电器制造厂在出厂整定时,按t=Ki2T1的要求缩短延时整定的时间,以保证产品在高海拔地区使用时延时脱扣不会超出标准。

2. 4. 2　瞬动保护特性瞬动保护采用电磁脱扣的断路器,其保护设定值为(8～ 12)Ie(配电型)或(10～ 14)Ie(电动机保护型)。在高海拔条件下,触头回路流进的电流为KiIe,瞬动保护的整定值相应为(8～ 12)KiIe或(10～ 14)KiIe。因为Ki< 1,故原在低海拔条件下整定合格的产品在高海拔条件下不yi定符合标准要求。要保证产品在高海拔条件下达到正常保护,必须缩小产品在低海拔时保护整定的公差带(见表5)。