高海拔环境的高低压成套开关设备技术要求

高海拔环境的凹凸压成套开关设备技术要求一、环境因素确定的凹凸压成套开关设备的两大进展方向针对环境因素而确定产品的进展方向，也是目前高、低压成套开关设备的进展方向之一，目前市场需求提出了两大进展方向。第一，随着国家西部大开发和国家西部能源经济的大进展，适应高海拔环境的凹凸压成套开关设备也成为目前局部市场招标的。我国幅员宽阔，具有世界上九种气候类型分类的六种气候区，包括湿热、亚湿热、暖温、寒温、严寒、干热，且有世界上特有的宽阔的高海拔地区，海拔超过2023m33%1000m58％，1800470高海拔地区环境中，必定有大量掌握电力的成套开关设备配套使用，成套产品经受此类严酷自然环境均会造成严峻的影响，使产品不能发挥正常功能或使用寿命缩短。而依据国家标准，高压成套产品适1000m2023m上海拔高度的产品都必需重进展研发设计、试验争论，从产品的设计着手，充分考虑高海拔环境对凹凸压成套开关设备性能的影响。我公司中压产品的销售目前主要集中在山西、宁夏、青海、疆等地，其中山西上次工程海拔高度12751100-30002300其次，20234进展经济刺激打算，重点进展不同行业内的构造调整和技术改造提升；分别出台了化工行业、钢铁行业、有色冶金行业、船舶制造行业和交通运输行业等产业的振兴，技改工程必定很多，快速拉动了适合这些市场需求特点的电器产品市场，“三防”要求的凹凸压成套开关设备成为局部招投标技术要求土木工程〕等，工业客户在接近工业流程的电气室内使用开关成套设备。这些使用场合必定有在现场环境中存在着腐蚀性气体，酸、碱、盐的雾或液体，粉尘并伴随潮湿或高温等环境因素，即高污秽的环境，设备使用在这些场合不作技术处理，必定有对电路和产品构造的腐蚀作用，尤其对电路的腐蚀导致电气使用功能造成严峻的损害，直接影响产品的运行功能，事故后果格外严峻，将会造成大面积消灭“三防”型概念特点的凹凸压成套开关设备。该类成套产品的设计，重点应从产品的制造工艺入手，考虑各种腐蚀、盐雾、湿热等环境对产品的影响。上述高、低压成套开关设备两类进展方向都是基于环境技术这门根底学科而所确定的进展方向，对保证产品的正常功能发挥和提高产品的牢靠性、机械、电气寿命等亲热相关。二、环境技术对上述进展方向产品设计的指导什么是环境技术呢，其对产品设计有哪些指导意义？环境技术是争论各种环境条件对材料和产品的影响，通过对材料和产品进展环境试验、评价，从而找到影响规律，并争论相应防护技术措施，以确保产品在预定环境条件下，牢靠安全运行的一门综合性根底技术。它是与气象、地理、试验设备、测试技术、材料工艺和牢靠性等多专业相穿插的综合学科，对保证产品的正常功能发挥和提高产品的牢靠性、耐久性水平亲热相关。依据对国际环境技术的学术动态的调查，近年来IEC协调，将IECTC75TC50IECTC104环境条件和环境试验方法的导则性文件。其实我国对环境技术的争论也有很长的历史，广州电器科学争论所作为争论环境技术的先行者，60～70境技术要求和环境试验设备的行业标准，并贯彻实施，相应的争论了防护技术措施，进展了一批材料、工艺。对我国援外工程工程和外贸出口起到了极大的推动作用，而且促进我国根本型产品水平的快速提高。化工防腐电工产品也进展了系列的产品，根本满足了化工、冶金等企业的需要，实现较60〔如西安高压电特别在“七五”期间开展了大量的根底争论工作，分别进展了“高海拔绝缘特性—不同气压、温度、湿度对绝缘特性及放电过程的影响”和“高海拔电晕特性争论”等等攻关课题，制订了局部高原环境条件的标准，并进展了局部高原型产品。80有电子、航空、铁道等十二个部有关专家参与，进一步推动了我国环境技术标准化工作的进展，迄今已对应于IEC9580五”的科技攻关打算和开展有关标准化工作，使环境技术由面对电工产品进展到面对整个机械行业。21〔使用环境条件，各类机械产品的通用环境技术要求，产品防护类型及局部试验方法，也为机械行业推荐出一批耐候性优良的材料、工艺，提出了一批指导性文件，并在生产实践中应用，取得了良好的社会经济效益。“九.五”由于机械部的支持，正在执行专项科技攻关争论工程，并成立了《机械工业环境技术争论中心(METRC)》。当前由于高技术的进展，材料、工艺日月异，计算机技术已广泛应用于各类机械产品，实现机电仪一体化，产品使用的环境领域更广泛和严酷，产品的牢靠性要求也更高，材料、产品如何预估使用寿命格外迫切，因此环境技术的争论将显得更重要和引起国内外的广泛重视。国家标准和机械行业的标准对环境因素影响下产品的设计有指导性的意义。国家针对环境技术的争论表达在标准制定和试验规章的制订，其对现实的产品研发有格外大的指导作用，依据这些标准，可以了解上述高原环境对电工产品的主要影响因素，局部标准还提出了中肯的设计指导意见和方案；同时也可以了解防腐要素，给出不同腐蚀环境下的人工试验规章，对于金属件的漆膜防护和镀锌防护等都有对应的要求，能对具体的设计工作有很大的帮助。所以了解目前国际和国家在环境技术上争论，对于指导我们进展具体的产品设计有现实的意义。三、两种环境因素对凹凸压成套产品不同的影响和设计方向探讨依据JB/T7573-94《高原环境条件下电工产品通用技术条件》机械行业标准介绍，总结出以下高原气候条件对凹凸压成套开关设备的影响规律。〔一〕高原气候条件对电工产品性能和电气设备的影响规律高原具有较恶劣的自然气候条件，其特征为：a、空气压力或空气密度较低；b、空气温度较低，温度变化较大；cde、降水量较少；f、年大风日多；g、土壤温度较低，且冻结期长。这些特征对电工产品性能有下面四大影响规律，列出如下：1、空气压力或空气密度降低的影响1〕对绝缘介质强度的影响5000m1000m，即7.7~10.5kPa8%~13%.低气压对输配电设备的影响主要表现在对输配电设备的外绝缘性能下降上：当海拔上升时，空气密度降低，散热条件变差，高压元器件在运行中温升要增加。其额定电流可以保持不变，但空气绝缘强度在减弱，这就使得元器件外表绝缘强度也随之减弱，极易发生绝缘击穿或闪络等破坏性放电事故。我们知道输配电首先要考虑的问题之一是绝缘问题，绝缘水平对运行的安全至关重要，也是影响线路和设备造价的一个主要因数。随着海拔高度的增加，外绝缘放电电压会相应降低，这不仅影响输配电变电设备外绝缘的选择，而且影响线路绝缘子型式和片数的选择，影响线路杆塔塔头和变电构架的尺寸大小。高海拔的影响实际是大气参数，主要是空气密度和湿度的影响，空气密度削减引起热传递效率降低，外绝缘会随着空气密度的减小和湿度的降低而降低，使通常正常的绝缘距离显得缺乏，从而使绝缘强度受到影响。对电气间隙击穿电压的影响对于设计定型的产品,由于其电气间隙已经固定,随空气压力的降低,其击穿电压也下降.为了保证产品在高原环境使用时有足够的耐击穿力量,必需增大电气间隙.高原用电工产品的电气间隙可按下表进展修正.100010%；使用地点的海拔高度/m010002023300040005000相应大气气压/kPa101.390.079.570.161.754.0电气间隙以零海拔为基准1.001.131.271.451.641.881000mm0.891.001.131.281.461.67修正系数2023mm0.780.881.001.131.291.47对电晕及放电电压的影响a、高海拔低气压使高压电机的局部放电起始电压降低，电晕起始电压降低，电晕腐蚀严峻；b、高海拔低气压使电力电容器内部气压下降，导致局部放电起始电压降低；c、高海拔低气压使避雷器内腔电压降低，导致工频放电电压降低。对于阀式避雷器来说，状况较为简单，由于避雷器本身并不密封，其阀片的间距不行调，因此其火花间隙的放电电压易受空气密度的影响，所以应向设备厂商注明海拔高度，或者使用高压型阀式避雷器。电晕和无线电干扰是高海拔输配电的又一突出问题，特别是超高压输电。电气设备和线路导线的起晕电压会随海拔的上升而降低，还受湿度的影响，在肯定湿度范围内，湿度越大，起晕电压越低。例如昆明地区，海拔近2023m，相对空气密度为0.8和金具等产品，运行电压下电晕问题将格外突出，它会加大线损和无线电干扰，严峻时还可能发生线路电晕舞动，对线路的安全经济运行造成威逼。电晕不但增加电能损耗，而且会加速绝缘老化。4〕对开关电器灭弧性能的影响空气压力或空气密度的降低使空气介质灭弧的开关电器灭弧性能降低，通断力量下降和电寿命缩短。a〕、直流电弧的燃弧时间随海拔上升或气压降低而延长；b〕、直流与沟通电弧的飞弧距离随海拔上升或气压降低而增加。对介质冷却效应，即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。对于以自然对流、强迫通风或空气散热器为主要散热方式的电工产品，由于散热力量的下降，温升增加。5000m1000m，7.7~10.5kPa3%~10%.a100m0.4K电阻器、电焊机等电器，温升随海拔上升的增高率，每100m2Kb、电力变压器温升随海拔的增高与冷却方式有关，其增加率每100m0.4%；0.50.6%；干1.0%；c100m1%。对产品机械构造和密封的影响a、引起低密度、低浓度、多孔性材料〔例如：电工绝缘材料、隔热材料等〕的物理和化学性质的变化；b、润滑剂的蒸发及塑料制品中增塑剂的挥发加速；c、由于内外压力差的增大，气体或液体易从密封容器中泄漏或泄露率增大，有密封要求的电工产品，间接影响到电气性能；d、引起受压容器所承受压力的变化，导致受压容器简洁裂开。---高压断路器的真空泡2、空气温度降低及温度变化〔包括日温差〕增大的影响高原环境空气温度对产品温升的补偿平均空气温度和最高空气温度均随海拔上升而降低，电工绝缘材料的热老化寿命打算于平均空气温度。高原环境空气温度的降低可以局部或全部补偿因气压降低而引起电工产品运行中温升的增加。0.5K/hm。日温差或温度变化对产品构造的影响----对于高压开关柜内的环氧树脂浇注产品，如电流电压互感器、绝缘件3、空气确定湿度减小的影响、确定湿度对外绝缘强度的影响平均确定湿度随海拔上升而降低。确定湿度降低时，电工产品的外绝缘强度降低，因此要考虑工频放电电压与冲击闪络电压的湿度修正。湿度修正以零海拔时的平均确定湿度：11g/m3GB311.2、确定湿度对电机换向及炭刷磨损的影响确定湿度的降低使换向器电机的换向火花增大，同时使电机炭刷的磨损率增加。4、太阳辐射照度，包括紫外线辐射照度增加的影响高原热辐射增加的影响5000m1.25用电工产品，太阳热辐射的增加引起较大的外表附加温升，降低有机绝缘材料的材质性能，使材料变形，产生气械热应力等影响。高原紫外线辐射增加的影响紫外线辐射照度随海拔上升的增加率比太阳总辐射照度的增加率大得多，海拔3000m拔2紫外线引起有机绝缘材料的加速老化，使空气简洁电离而导致外绝缘强度和电晕起始电压降低。从上述四大影响看出，高、低压成套开关设备使用在高原环境上的设计应当减低这些影响，提高从构造设计和选择高原型器件入手，解决相关技术问题，其主要实现手段就是要从产品设计层面考虑。〔二〕高污秽环境对电气设备的影响针对高污秽环境下重点是产品设备耐腐蚀、耐潮湿、耐盐雾的问题，这些腐蚀的问题都是来自一线质量事故或技术问题的总结。高污秽环境对电气设备的影响重点表现在以下三方面：1、整个电气回路〔一次、二次〕和铜排连接的腐蚀影响高、低压成套开关柜使用在一些使用环境消灭高污秽腐蚀性气体或盐雾或粉尘等的电气室时，必定这些气体或粉尘等在接触潮湿性环境后，即可会转化成很强的腐蚀性〔转化为酸〕，如SO2，H2S，氯气、盐雾等气体，而电气回路中常见处理工艺如镀银等或裸铜连接对这些强酸格外敏感，粉尘或气数月后可消灭的明显后果为：a〕、裸铜母线的颜色变化：铜的一些部位变为浅蓝色/铜的一些部位变黑/脱落(粉化效应)b〕、腐蚀镀银母线和镀银开关接头(开关器件连接端头或内部触头)，导致银线突出(银须效应)；c〕、本地母线的过热，母线接合点的传导性降低，从而导致过热；d〕、可抽取式镀银触点(电插头&关心滑动/插入式触点)开头氧化，它们变黑，并开头消灭过热；e〕、开关开头消灭过热、或停顿运行；f〕、腐蚀带有暴露外表的电缆(电力线或关心电线)，导致消灭爆裂、高电阻等状况。这些缺陷通常快速消灭于制造商的保质期内，直接影响开关柜的电气性能。假设是一次线路消灭问题，将消灭温升过热，接地故障等事故；假设是二次线路消灭问题，却消灭误分，误合或拒动作或误报等等缺陷，直接影响产品的运行功能，事故后果格外严峻，将会造成大面积的停电以及破坏供电系统的稳定性。这些现象通常消灭在以下领域通用工业流程中：石油和自然气，化工，冶金、造纸或纸浆厂、水泥，污水处理工厂、海岛或港口工程，船舶或海上石油钻井平台等等使用领域。2、构造零件在高污秽环境下的腐蚀影响据于上述使用环境中，构造零件按常规的处理，也将消灭腐蚀状况。构造零件的外表处理工艺是直接影响这些状况的缘由，漆膜工艺和厚度，镀锌层工艺、附着力和厚度等等指标都应依据使用环境有目的选择对应的防护漆或镀锌层厚度，减轻腐蚀的作用，加强电化腐蚀和化学腐蚀的防护措施。构造零件的腐蚀也会直接或间接影响产品的性能，尤其一些担当动热稳定性的应力的构造零件，如母线横梁等，导致构造强度不够，最终影响成套开关设备的性能，如耐受短路强度等等；柜体构造的紧固件的腐蚀也是常见现象，紧固件的腐蚀将直接影响到构造的强度。这些状况都是构造零件在高污秽环境下的腐蚀影响。3、元器件在高污秽环境下的腐蚀影响主要在于局部选型人员未能关注环境因素下来选型，在这些特别使用环境下，元器件的设计和制造工艺是经过特别处理过的，包括其电路的工艺设计、塑料的材料构成、接头端子等。这些措施可以使开关器件等有耐盐雾、耐腐蚀、耐潮湿等特性，国外的器件在这些方面做得比较标准，如施耐德电气公3C13C2器件作为成套设备的主要构成，其牢靠性和安全性是格外关系到成套设备产品的质量优劣，器件从上述三方面的状况可以得知，在高污秽环境下，高、低压成套开关设备的设计和制造，必需从器件的设计选型开头，就应留意环境因素的选型；并在产品制造工艺设计入手，解决电路耐腐蚀的问题和构造零件的外表涂敷防护问题，尽量减轻腐蚀性气体或粉尘等造成的腐蚀问题。其主要实现手段就是要从产品制造工艺设计层面考虑。四、基于特别环境因素下高、低压成套开关设备设计和制造的几个关键点从以上两种不同环境因素对设备产品造成的影响来进展实际产品的研发设计，必需要留意以下几个关键点，其设计的关键点主要涵盖三大局部，一是，开关器件和掌握器件的选型；二是，一次、二12kVKYN44H4-12BWL16，及高污秽环境条件下低压成套开关设备的工艺掌握规章进展阐述。〔一〕开关器件和掌握器件的选型高原型高、低压成套开关设备开关器件的选型很重要，尤其高压器件，现在常用实行的方法是选择为高海拔地区特地研制的专用电气设备，如承受高原型变压器，高原型真空断路器等，对于柜内导体间、导体对地间的空气间隙按高海拔地区绝缘距离要求处理，防止绝缘击穿，或承受更高电压等级的电气设备，如电压、电流互感器及绝缘子套管等，其电气间隙和爬距等来满足上述海拔高度上升而简洁解决高海拔的影响问题。低压成套开关设备的主开关选型要留意其绝缘电压适当大些，正常的电网额定电压为400v，在4000m1000v高海拔低气压的影响，需要留意的是，低压元件电流互感器等要选用特别处理过加大爬距和电气间隙的产品，来保证二次侧的工频耐压等指标能通过，其他二次侧弱电的器件根本上可以按一般型的器件进展选择。以上是高原型成套设备对于器件一些选型设计的阅历方法，关键点在于要满足和考虑以下四点要求：1、外绝缘强度裕度要足够大，必需满足高海拔空气密度下降造成的外绝缘强度下降而进展修正的要求，从而产品的耐冲击电压和工频耐受电压到达高海拔使用的要求；2、对于成套器件内部机械传动件，如操作手车、脱扣器等要考虑高原温度变化大而造成材料变形对公差的影响，这些在设计对应器件时要加以考虑；3、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，造成温升上升的影响，尤其大电流器件，需考虑降容使用，其降容系数依据海拔高度不同而确定，具体要参看器件生产厂家的技术说明。4、绝缘材料的选择，应尽量选用受温差变化不大和防老化程度高的绝缘材料〔如DMCSMS塑料等〕，在保证高强度的同时，变形量和老化程度较小，适应其对绝缘协作要求较高的地方，如低压的母线框等，同时应留意海拔高度修正系数要求的爬电距离、电气间隙尺寸要求。而对于高污秽环境下使用的器件，必需要留意环境因素的影响。在选型时要依据其现场存在的环境状况，如有H2S、SO2国际上对环境技术的深入争论，已有不少特地器件来应对各种不同使用环境，这些在一些大型跨国电气公司中元器件选型手册中已经有所表达，选用适合的电气元件是个关键点。如有盐雾环境要求，可以选用船用的元器件，如H2S、SO23C13C2用高防护型的器件，等等。〔二〕一次、二次线路的布置和导体的防护措施高原型成套设备对一、二线的布置要求较高，整个母线系统要进展重设计。要考虑电气间隙和爬电距离必需依据高海拔的修正系数进展修正，整个空间布置要合理、美观和母排最短设计为原则，考虑温升散热状况，合理布局设计。中压成套按1000m海拔高度为基准，海拔系数修正依据机械行业标准所确定的系数进展修正。不同海拔高度，其修正系数不同，只要不影响构造外形尺寸大太，可以尽量上升海拔高程，由于按其修正系数的规律，更高海拔的修正系数可以兼容下个等级的高度，这样可以削减设计种类，削减海拔高程所造成的多种类，便利标准化图纸。低压成套按2023m海拔高度为基准设计，修正系数同中压一样进展修正。由于低压成套的电气间隙、隔离距离、爬电距离都较小，修正值也较小；但在装配尺寸设计和装配工艺要求中必需要对此值进展修正，以满足海拔高程的修刚要求。其涉及导体涂敷工艺的选择，绝缘方法的选择、导体连接防蚀等等制造工艺范畴，常用的工艺方法有如下几方面内容。1、导体的外表防护目前高、低压成套开关设备内部导体一般选择为铜材，裸铜的腐蚀大多为电化腐蚀和化学腐蚀，基于铜材杂质的存在，在潮湿的空气环境中简洁起电池效应，铜被氧化而腐蚀；或铜在酸的直接作用下而腐蚀，故可以在导体的外表加层防护膜，隔绝与空气、和酸等物质接触。一般常用的防护工艺方法有：导体全长镀锡，或包热缩套管，或硫化绝缘，或刷黑漆〔三防漆种〕，或全长镀镍，或镀镍加铬等等方法。这些方法均可以实现其目标，但取决于其经济性。2、导体的连接防护镀锡工艺，强腐蚀地区可以选择使用镀镍工艺进展。由于镀银工艺，镀银层格外简洁消灭电化腐蚀现象，消灭银须效应，尤其在有硫化物存在的环境中。3、接线端子的防护镀锡或镀镍都是一种选择，还有镀铬处理工艺也是可以的，重点要求的就是防腐蚀要求。常用的是推举镀锡工艺，留意的是关心电路所用的接线端引脚等都必需镀锡。4、电线电缆的防护电源电缆和关心电缆应为全镀锡的铜电缆：切忌使用裸铜电缆或局部镀锡的铜电缆。所用电缆必需具备PVC绝缘，装配电源和掌握电缆的接线片应镀锡，应使用橡胶套管遮盖电缆的非绝缘部件和压接区域等等防护要求，需要留意的细节是对接地铜带也要作镀锡处理，以保证接地连续性。5、关键部位的防护如低压MCC成套柜的垂直母排，除了防护外，还会使