（天津ABB开关有限公司）
摘要：随着我国电力事业的快速发展，电力应用已经辐射到了偏远高海拔地区。然而由于高海拔的气候特征对电力设备有着特殊的要求，因此，要针对环境的具体要求设计处合适的设备。本文以云南某配电项目为例，对高海拔区域用的10KV开关柜进行设计和应用的过程进行了阐述和分析，希望能够有助于今后高压开关柜在高海拔地域安全可靠地运行。
关键词：10KV开关柜；高海拔地域；方案
与平原地区相比较，高压电器设备高海拔地域的使用时设计、制造和安装都有很大的不同，因此加大对适合高海拔区域使用的电器设备的设计和应用有着重要的意义。本文结合云南某配电项目的10kv开关柜的设计和应用，对高海拔区域内高压设备设计和应用进行了阐述。
1项目概况
此项目为云南一个配电项目，项目方案为SDF500+PTC500+ BMC750+SDC500。云南属于高海拔区域，高海拔区域的特点对高压开关柜的设计和应用有着重要的影响
高海拔地区具有较恶劣的自然气候条件，其主要特征为：
（1）空气压力及空气密度较低；
（2）空气温度较低， 温度变化较大；
（3）空气绝对湿度小；
（4）太阳辐射照度较高；
（5）降水量较少；
（6）年大风日较多；
（7）土壤温度较低，且冻结期长。
2高海拔对10kV开关柜设计的影响
2.1 空气压力及空气密度的降低，造成外绝缘强度的降低
（1）对绝缘介质强度的影响。空气的介质绝缘强度是随着气压的提高而增加，在空气稀薄或真空状态下又随着真空度的提高而提高，中间有一个绝缘强度的最低点。也就是说在1Torr 较低气压下击穿强度具有最低值约67V／cm。在高压开关中，为了提高绝缘和灭弧性能，以往压缩空气断路器空气压力提高到2.0～2.5MPa（表压），试验表明，海拔每升高1000m，即平均气压每降低7.7～10.5kPa， 外绝缘强度降低8％～13％。
（2）对电气间隙击穿电压的影响。对于设计定型的产品，由于电气间隙已固定，随着空气压力的降低，击穿电压也下降。为了保证产品在高海拔使用时足够的耐击穿能力，必须增大电气间隙。
2.2空气绝对湿度减少的影响。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。在给定地点，不论作何用途，对所采用的校正中，湿度和周围温度的变化可能会相互抵消。因此，通常可根据安装处的平均周围条件估算绝缘强度。
2.3空气温度降低及温度变化增大的影响。（1）对产品性能的影响。在海拔较高且环境温度较低的地区，环境温度对开关柜中一、二次元器件 （如断路器等） 的可靠性有一定的影响，必要时还要经过低温试验验证产品的性能。（2）对产品温升的影响。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。电工产品散热主要有对流、 传热及辐射三种方式，空气作为散热介质情况下，空气密度主要影响对流和传热，空气密度小对对流和传热都不利，在真空状态下（如真空开关，就难于散热，一般通过真空灭弧室的导电杆传导散热。（3）日温差或温度变化对产品结构的影响。高海拔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、密封结构容易破裂。
3云南10KV开关柜项目的设计和应用分析
3.1 该项目为云南昆明一个配电项目，项目方案SDF500+PTC500+BMC750+SDC500。经查昆明平均海拔高度为1895m；考虑设计裕量，此项目按海拔2000m设计。由于该区域属于高海拔区域，因此在进行开关柜设计时要综合考虑高海拔对开关柜的影响，进行优化设计。其中，由于低压元器件（空开、继电器等）最大应用海拔高度为2000m，故不需要对低压元器件进行重新考虑选型设计。
3.2 充分考虑高海拔的影响，对于开关柜中高压元器件进行更换。主要考虑了以下元件器的选型替换：
（1）定制海拔高度可运行于2000m的Uni-SDC500 非标上部单元、Uni-SDF500 非标上部单元。
（2）对块状电流互感器（AS12/150B/2S）、电压互感器（UNZ10-Q、UNZS10-W2）进行更换，定制可运行在海拔高度为2000m的电流、电压互感器。此时相关电流、电压互感器在低海拔（1000m以下）试验时温升为71.25K；工频耐压为47.5KV。
替换后的电流互感器、电压互感器的型号参数如下：
2.2对避雷器的选用。避雷器选用MWD15T-20，电气参数同MWD15保持一致，外形同MWD20，增大了爬电距离和闪络距离。
2.3 PT熔断器的选用。PT熔断器采用XRNP1-12KV/0.5A（ 25*360mm），比常规使用的PT熔断器FUSE XRNP-10/0.5-50-1（ 25*194mm）长度增加166mm，来加强绝缘性能。替换后的PT熔断器的参数如下：
2.4 SDF柜的熔断路采用SFMDJ-12KV/80A（ 76*442mm），比常规使用的SDF柜的熔断器Fuse type SFLDJ12/80A（ 76*292mm）长度增加166mm，来加强绝缘性能。替换后的SDF柜的熔断路的参数如下：
2.5 对加热器的选择。由于高海拔地区昼夜温差大，易结凝露。所以设计采用加热器长期投入并配有加热状态指示器来监视加热器的工作状态，这样可以有效减少凝露的产生。
2.6提高高海拔区域电气设备绝缘性能。根据标准GB-T 11022-2011，对于安装到海拔高于1000m处的设备，外绝缘在使用地点的绝缘耐受水平为额定绝缘水平乘以海拔修正系数Ka。 ；H是海拔，用米表示；对于工频、雷电冲击和相间操作冲击电压m=1。经计算修正，项目的工频耐压为47.5KV。因此柜体结构按照工频耐压试验47.5KV/1min来进行设计。由于冲击耐压与电气间隙成正比，可得出不同海拔高度下的电气间隙距离，在海拔2000m对应的电气间隙距离为141.3mm；机械设计方面按最小空气距离按140mm来设计，对柜内母排及分支母排采用加热缩套的复合绝缘形式，来增加绝缘性能。
3项目生产、检验等后续过程跟踪
项目在生产、检验过程中没有发现异常情况。产品已经运达客户现场，根据反馈，此工程已经送电，送电过程没有发现异常情况。
4结语
在高海拔区域进行电器设备设计和应用时，要充分考虑高海拔区域的气候特征对电器设备的影响，从而做出针对性的设计变更，以便增强电气设备的稳定性和有效性。
参考文献
[1]王文磊.试谈高海拔对高低压电器的影响[J].高压开关，2005(4)：33-34.
[2]许风，刘军.高海拔对开关柜的要求[J].高压电嚣技术信息，2004(10)：24-25.
[3]武晋.开关柜用于高海拔地区绝缘设计和验证[J].高压开关行业通讯，2006(8)：28-29.
论文作者:王建庆
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/5
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