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2023-07-04
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1高海拔地區(qū)的特征一般來說，對于低壓配電系統(tǒng)海拔在2000m以上，高壓配電系統(tǒng)海拔在1000m以上的地區(qū)統(tǒng)稱為高海拔地區(qū)。據(jù)測算，我國高海拔地區(qū)面積占全國總面積65%。高海拔地區(qū)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(qiáng)度較高。(5)降水量較少。(6)大風(fēng)日多。(7)土壤溫度較低，且凍結(jié)期長。
2高海拔地區(qū)戶內(nèi)中壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)要求2.1氣壓及空氣密度的降低，引起了外絕緣強(qiáng)度的降低2.1.1對絕緣介質(zhì)強(qiáng)度的影響空氣的介質(zhì)絕緣強(qiáng)度是隨著氣壓的升高而增加，在空氣稀薄或真空狀態(tài)下又隨著真空度的提高而增加。試驗(yàn)表明，海拔每升高1000m，平均氣壓則降低7.7～10.5 kPa，外絕緣強(qiáng)度降低8%～13%。2.1.2對電氣間隙擊穿電壓的影響對于設(shè)計(jì)定型的產(chǎn)品，由于電氣間隙已固定，隨著空氣壓力的降低，擊穿電壓也下降。為了保證產(chǎn)品在高海拔地區(qū)使用時(shí)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(guān)柜，用以環(huán)氧樹脂等固體絕緣材料整體澆注的電器設(shè)備，由于將外絕緣變?yōu)閮?nèi)絕緣，也可以用于高海拔地區(qū)，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(chǎn)品性能的影響。
在海拔較高且環(huán)境溫度較低的地區(qū)，環(huán)境溫度對開關(guān)柜中一、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(shí)還要經(jīng)過低溫試驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)品的性能。
(2)對產(chǎn)品溫升的影響。
氣壓或空氣密度的降低引起空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)的降低。對于以自然對流、強(qiáng)迫通風(fēng)或空氣散熱器為主要散熱方式的電工產(chǎn)品，由于散熱能力降低，而增加溫升。環(huán)境平均溫度和最高溫度均隨海拔的升高而降低。高海拔環(huán)境氣溫的降低可以部分或全部補(bǔ)償因氣壓降低而引起電工產(chǎn)品運(yùn)行中的溫升增加。因此，對于開關(guān)和銅排等導(dǎo)體一般進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)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。
對于電抗器和變壓器，在設(shè)計(jì)時(shí)注明海拔高度，由供方進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。高壓固態(tài)軟起動器中的可控硅和液體電阻等發(fā)熱器件按照相關(guān)產(chǎn)品選型規(guī)范選型。
(3)日夜溫差或溫度變化對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(huán)氧樹脂澆注的產(chǎn)品，如電流電壓互感器、絕緣件等容易變形、龜裂，密封結(jié)構(gòu)容易破裂。
（4）低溫環(huán)境要求
在環(huán)境溫度較低的高海拔地區(qū)，開關(guān)柜內(nèi)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(huán)境的要求。傳動組件的潤滑方式必須滿足低溫環(huán)境的要求。2.3環(huán)境污穢水平對爬電距離的影響
高污穢環(huán)境對電氣設(shè)備的影響重點(diǎn)表現(xiàn)在以下三方面：（1）整個(gè)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(guān)柜使用在一些使用環(huán)境出現(xiàn)高污穢腐蝕性氣體或鹽霧或粉塵等的電氣室時(shí)，必然這些氣體或粉塵等在接觸潮濕性環(huán)境后，即可會轉(zhuǎn)化成很強(qiáng)的腐蝕性（轉(zhuǎn)化為酸），如SO2，H2S，氯氣、鹽霧等氣體，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(qiáng)酸非常敏感，粉塵或氣體一旦轉(zhuǎn)化為強(qiáng)酸，就會腐蝕開關(guān)柜的電路部分，改變導(dǎo)線的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，觸點(diǎn)的傳導(dǎo)性等，數(shù)月后可出現(xiàn)的明顯后果為：
a）、裸銅母線的顏色變化：銅的一些部位變?yōu)闇\藍(lán)色/銅的一些部位變黑/脫落(粉化效應(yīng))；
b）、腐蝕鍍銀母線和鍍銀開關(guān)接頭(開關(guān)器件連接端頭或內(nèi)部觸頭)，導(dǎo)致銀線突出(銀須效應(yīng))；
c）、本地母線的過熱，母線接合點(diǎn)的傳導(dǎo)性降低，從而導(dǎo)致過熱；
d）、可抽取式鍍銀觸點(diǎn)(電插頭&輔助滑動/插入式觸點(diǎn))開始氧化，它們變黑，并開始出現(xiàn)過熱；
e）、開關(guān)開始出現(xiàn)過熱、或停止運(yùn)行；
f）、腐蝕帶有裸露表面的電纜(電力線或輔助電線)，導(dǎo)致出現(xiàn)爆裂、高電阻等情況。這些缺陷通常迅速出現(xiàn)于制造商的保質(zhì)期內(nèi)，直接影響開關(guān)柜的電氣性能。如果是一次線路出現(xiàn)問題，將出現(xiàn)溫升過熱，接地故障等事故；如果是二次線路出現(xiàn)問題，卻出現(xiàn)誤分，誤合或拒動作或誤報(bào)等等缺陷，直接影響產(chǎn)品的運(yùn)行功能，事故后果非常嚴(yán)重，將會造成大面積的停電以及破壞供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
這些現(xiàn)象通常出現(xiàn)在以下領(lǐng)域通用工業(yè)流程中：石油和天然氣，化工，冶金、造紙或紙漿廠、水泥，污水處理工廠、海島或港口工程，船舶或海上石油鉆井平臺等等使用領(lǐng)域。
（2）結(jié)構(gòu)零件在高污穢環(huán)境下的腐蝕影響
據(jù)于上述使用環(huán)境中，結(jié)構(gòu)零件按常規(guī)的處理，也將出現(xiàn)腐蝕情況。結(jié)構(gòu)零件的表面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(biāo)都應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境嚴(yán)酷程度不同，按等級進(jìn)行規(guī)范，有目的選擇對應(yīng)的防護(hù)漆或鍍鋅層厚度，減輕腐蝕的作用，加強(qiáng)電化腐蝕和化學(xué)腐蝕的防護(hù)措施。結(jié)構(gòu)零件的腐蝕也會直接或間接影響產(chǎn)品的性能，尤其一些承擔(dān)動熱穩(wěn)定性的應(yīng)力的結(jié)構(gòu)零件，如母線橫梁等，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，最后影響成套開關(guān)設(shè)備的性能，如耐受短路強(qiáng)度等等；柜體結(jié)構(gòu)的緊固件的腐蝕也是常見現(xiàn)象，緊固件的腐蝕將直接影響到結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。這些情況都是結(jié)構(gòu)零件在高污穢環(huán)境下的腐蝕影響。
（3）元器件在高污穢環(huán)境下的腐蝕影響
元器件在高污穢環(huán)境下的腐蝕也是存在的，其腐蝕后造成的影響是顯而易見的，其后果也很嚴(yán)重。主要在于部分選型人員未能關(guān)注環(huán)境因素下來選型，在這些特殊使用環(huán)境下，元器件的設(shè)計(jì)和制造工藝是經(jīng)過特殊處理過的，包括其電路的工藝設(shè)計(jì)、塑料的材料構(gòu)成、接頭端子等。這些措施可以使開關(guān)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面做得比較規(guī)范，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(shí)可以咨詢相關(guān)的技術(shù)支持部門。
器件作為成套設(shè)備的主要構(gòu)成，其可靠性和安全性是非常關(guān)系到成套設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣，器件的選擇非常關(guān)鍵，所以在高污穢的環(huán)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(shí)現(xiàn)。
從上述三方面的情況可以得知，在高污穢環(huán)境下，高、低壓成套開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造，必須從器件的設(shè)計(jì)選型開始，就應(yīng)注重環(huán)境因素的選型；并在產(chǎn)品制造工藝設(shè)計(jì)入手，解決電路耐腐蝕的問題和結(jié)構(gòu)零件的表面涂敷防護(hù)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(shí)現(xiàn)手段就是要從產(chǎn)品制造工藝設(shè)計(jì)層面考慮。
對于高污穢環(huán)境下的電路腐蝕的防護(hù)，即導(dǎo)體的防護(hù)一般常用的防護(hù)工藝方法有：導(dǎo)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。
對于高污穢環(huán)境下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面要保證更高防護(hù)等級的封閉開關(guān)柜的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮保證防護(hù)等級的實(shí)現(xiàn)，改善設(shè)計(jì)不合理的地方；另一方面，對照相關(guān)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，選擇合適的金屬材料，如使用耐腐蝕能力強(qiáng)的進(jìn)口敷鋁鋅鋼板或不銹鋼板。在金屬板材的表面處理工藝規(guī)定進(jìn)行規(guī)范，如在工藝流程中加鈍化處理，或二道涂漆工藝（先防銹底漆涂敷后再面漆）等，同時(shí)考慮漆種的選擇，涂層厚度、涂層附著力及質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)等，內(nèi)部結(jié)構(gòu)件如用鍍鋅件，也要規(guī)范相應(yīng)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在高海拔地區(qū)使用的低壓成套設(shè)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(shù)十個(gè)車站所使用的高壓、中壓和低壓開關(guān)柜安裝場所的海拔都在4000米以上。按照國標(biāo)，低壓成套開關(guān)設(shè)備安裝場所的海拔不得超過2000米，對于應(yīng)用在高海拔地區(qū)的低壓成套開關(guān)設(shè)備，如何突破海拔2千米的高度限制是一個(gè)很重要的課題。
高海拔地區(qū)空氣密度低，紫外線輻射強(qiáng)，所以當(dāng)海拔超過2000米后，開關(guān)設(shè)備內(nèi)部的絕緣和耐壓水平、開關(guān)設(shè)備的散熱能力都隨著海拔的增加而降低，同時(shí)各種開關(guān)電器的滅弧能力也隨著海拔增加而降低。
