高繼輝

摘 要 我國擁有海拔2000m及以上的廣大地區(qū)，低壓電器如何在高海拔地區(qū)使用是迫切需要解決的問題。本文針對高海拔地區(qū)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(qū)使用時的選擇建議。

關鍵詞 高海拔地區(qū) 低壓電器 工作電流 分斷能力 保護特性

中圖分類號：TM502.6 文獻標識碼：A

0前言

我國幅員遼闊，地勢西高東低，海拔2000m及以上地區(qū)大約占國土面積35%，該地區(qū)資源豐富，需要大規(guī)模開發(fā)并可持續(xù)性發(fā)展，其中就需要大量的低壓電器。海拔高了，空氣密度降低，在海拔5000m的范圍內，海拔每升高100m，氣壓降低約8mmHg左右，在海拔1000m以上，每升高100m，氣溫平均下降0.6℃，由此可見，低壓電器設備的使用條件變惡劣了。

國家標準規(guī)定，低壓電器使用的海拔高度為2000m及以下。對于海拔高于2000m地區(qū)低壓電器的使用，一般采取以下兩種辦法來處理。

其一是專門開發(fā)用于高海拔地區(qū)的產品。但投入多，研發(fā)時間較長、產出少。

其二是現有的通用低壓電器采取某些選擇性措施后，仍可用于高海拔地區(qū)，此方法對于目前情況來看比較實用。

1低壓電器在高海拔條件下的使用限制

如果海拔高度超過2000m，低壓電器的使用會受到某些限制。

較低的空氣密度會降低產品的散熱能力，因而產品需降容使用。雖然由于環(huán)境溫度的降低，對改善散熱有所幫助，但高海拔地區(qū)的氣候和環(huán)境條件較差，產品只能在戶內使用。因此，氣溫的降低，只少許改善了散熱條件，產品還需降容使用。

空氣密度的降低，擊穿強度與耐壓強度也隨之減小，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最大額定工作電壓都要降低。

由于空氣密度的降低，散熱條件惡化，控制電器的操作系統(tǒng)需要強化。

同樣，空氣密度的降低，產品承受過電壓的水平降低，滅弧能力降低，因此產品的通斷能力水平也要降低。

2低壓電器在高海拔地區(qū)的選用建議

2.1關于工作電流的降容系數Ki

根據我國高海拔地區(qū)的環(huán)境及氣象資料，低壓開關電器在高海拔地區(qū)應用時，工作電流的降容系數建議按以下公式計算

Ki=H-0.025△H

式中： H ——海拔高度

△H ——與2000m相差的海拔高度差

2.2關于最大額定工作電壓的選用系數Ku

對于國產低壓電器開關，建議按以下公式計算

Ku=1/1+0.2△H

2.3分斷能力降容選擇

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(qū)，電器的分斷能力降低。電器不同，分斷能力降低的選擇也不同。

對于接觸器，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(qū)，接觸器的工作電流降為KiIe，其分斷能力的降低也應為N KiIe（N為相應使用類別所要求的倍數）。

（1）對于斷路器，情況就與接觸器不同，它的分斷能力是由斷路器的滅弧結構形式來區(qū)別。

①普通型亦即零點熄弧式斷路器。這種斷路器觸頭分斷能力來自兩方面：觸頭彈簧反力和短路電流的峰值在觸頭回路中產生的電動斥力。這種斷路器的分斷能力受觸頭分斷速度的限制，因而分斷能力比較低，分斷時產生的過電壓也不高，一般能經受住分斷后介電強度的驗證。因為觸頭壓力和回路電動力是由額定電流來決定，故這種斷路器的短路分斷能力隨海拔的升高按電流衰減系數Ki減小。

②限流型?？衫斫鉃榘盐词苡绊懙臎_擊短路電流限制到較小的允通電流。限流的方法很多，由于采取限流措施，故觸頭實際分斷的電流遠低于預期電流，所以限流型斷路器的分斷能力考慮的主因不是電流本身，而是為了防止弧隙介質強度恢復不夠，電弧電壓上升太慢，導致電網電壓對弧隙的重擊穿。因此，限流型斷路器的分斷能力隨海拔的增高按工作電壓的衰減系數Ku而減小。

2.4關于保護特性

隨著海拔的增高，電器中采用熱雙金屬系統(tǒng)構成過載保護特性，采用電磁機構組成的瞬時保護特性，如熱磁式斷路器、熱過載繼電器、熔斷器等的保護特性都會受到影響。

2.4.1反時限過載保護特性

如果在標準狀態(tài)下（即海拔、環(huán)境等參數符合標準的情況下）過載保護特性的參數為Ie2T1，在高海拔情況下的過載保護特性參數為（KiIe）2 T2，顯然，

Ie2T1=（KiIe）2 T2

即在高海拔的條件下，反時限過載保護的動作時間為T2=Ki2T1，T2> T1，動作時間T2要延后，因此，要達到保護目的，電器的過載保護必須調整，一般這種調整不需要更換過流保護的零件，只需要重新調整?；蛘唠娖髦圃鞆S在出廠整定時，按t= Ki2 T1的要求縮短延時整定的時間，以保證產品在高海拔地區(qū)使用時延時脫扣不會超過標準。

2.4.2瞬動保護特性

瞬動保護采用電磁脫扣的斷路器，其保護設定值為（8～12）Ie（配電型）或（10～14）Ie（電動機保護型）。在高海拔條件下，觸頭回路流進的電流為KiIe，瞬動保護的整定值相應為（8～12）KiIe或（10～14）KiIe，因為Ki<1，故原在低海拔條件下整定合格的產品在高海拔條件下不一定符合標準要求，為此要保證產品在高海拔條件下達到正常保護，必須縮小產品在低海拔時保護整定的公差帶，如在海拔高度為5000m時，保護整定值為（9.5～11.5）Ie。

2.5關于電磁操作機構

接觸器的電磁操作線圈，斷路器的欠電壓脫扣線圈，他們都是電壓線圈，由于吸反特性并不因為海拔的變化而變化，所以電壓線圈不能降低電壓工作，否則就會出現關合故障。由于空氣密度的降低，為了保證線圈的散熱和絕緣強度，線圈必須加強處理，例如真空壓力浸漆。

3結束語

低壓電器用于高海拔地區(qū)勢在必行，需要做一些必要的驗證和實踐，為低壓電器在高海拔地區(qū)的應用提供有益的經驗和保證。

參考文獻

[1] 高低壓電器設計手冊編寫組.高低壓電器設計手冊[S].機械工業(yè)出版社，1971.

[2] 劉介才.工廠供電[M].機械工業(yè)出版社，2004.

[3] 孫麗華.供配電工程[M].機械工業(yè)出版社，2011.