高海拔地區(qū)的中低壓開關(guān)柜研制細(xì)則

高海拔地區(qū)的中低壓開關(guān)柜研制導(dǎo)則
隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高海拔地區(qū)的中低壓開關(guān)柜的用量與日俱增。按國家標(biāo)準(zhǔn)，普
通開關(guān)柜安裝位置的海拔高度，低壓不應(yīng)超過2000m，而中壓不應(yīng)超過1000m。如何使中低壓
開關(guān)柜突破上述海拔高度的限制，這是擺在各電氣成套廠家及元件制造商家需要解決的問題。
目前尚無中低壓開關(guān)柜高海拔板型的“3C”認(rèn)證，也無高海拔地區(qū)開關(guān)柜強制要求的有關(guān)
規(guī)定。目前解決的辦法一般有兩種：
一種是對原有的普通柜子在海拔不超過上述高度地區(qū)的出廠試驗參數(shù)進行修正，這樣為滿
足試驗要求，柜內(nèi)元件及安裝布置要為之相適應(yīng)，如爬電距離、空氣間隙，導(dǎo)體截面及有關(guān)保
護整定也要隨之調(diào)整，并作與之相應(yīng)的出廠試驗。
另一種辦法是在國家指定的電氣科學(xué)研究所進行高海拔類型開關(guān)柜型式試驗，取得相應(yīng)的
合格證及許可證后方可進行生產(chǎn)。
一、 中壓開關(guān)柜的電氣元件及安裝位置：
（1） 載流導(dǎo)體
散熱有三種方式，即傳導(dǎo)對流與輻射。高海拔地區(qū)用的開關(guān)柜，柜內(nèi)載流導(dǎo)體的散熱，電
廠空氣稀薄，對流作用差，散熱條件惡化，這樣在同樣允許溫升的條件下，載流量減少，海拔
超過1000m時，導(dǎo)體溫升每超過100m增加0.5°C，由此可知，由于環(huán)境溫度的降低能夠足以補
償因海拔高度的增加，而空氣稀薄影響導(dǎo)體散熱而造成的溫升的增加。上述兩種因素的綜合考
慮，導(dǎo)體的載流能力不受安裝所在地海拔高度的影響。
（2） 電器元件
海拔高度越高，空氣越稀薄，按照帕邢定律，均勻電場中，空氣中電氣間隙的擊穿電壓正
比間隙長度與所在大氣壓的乘積，這樣，在同一電氣間隙下，氣壓越低，擊穿電壓就越小。
由于高海拔地區(qū)，因空氣稀薄造成空氣絕緣強度降低，從而使電氣的外絕緣水平降低。對
于中壓電壓元器件，如：斷路器，隔離開關(guān)，互感器等，外絕緣強度留有一定的裕度。對
1000-2000m 海拔高度，可采用普通元件。但電氣間隙、爬電距離、絕緣強度應(yīng)進行校驗。對
于海拔2000m以上的高度，應(yīng)選取高原型的專用元器件，或?qū)︻~定電壓的元器件進行降壓使用。
例如：額定電壓為12Kw的中壓柜，采用24Kw的支持絕緣子及導(dǎo)管?；ジ衅鞑捎眉訌娊^緣型的，
避雷器選用無空氣間隙的氧化鋅低殘壓避雷器。
（3） 絕緣水平的要求
根據(jù)國家規(guī)范 GB311.1-1997《高壓輸變設(shè)備的絕緣配合》第 3.4 條要求，對于海拔高于
1000m，但不超過 4000m 處的設(shè)備外絕緣及干式變壓器的絕緣，海拔高度每升高 1000m，絕緣
強度約降低 1%，在海拔高度不超過 1000m 的地點試驗時，其試驗電壓應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗
電壓乘以海拔校正系數(shù)Ka，
11
=
Ka
1.1-H/10000 .................(1)
式中H——設(shè)備安裝地點的海拔高度，單位為m
不難計算：當(dāng)海拔高度分別為1000m，2000m，2500m，3000m，3500m，4000m時，相對應(yīng)
的 Ka 分別為 1.000，1.111，1.176，1.333，1.408，1.639。這樣額定電為 7.2KV、12 KV 及
40.5 KV 的中壓柜在海拔高度 1000 m 以下地方做耐壓試驗時，其值不應(yīng)低于表 1 所示（電力
系統(tǒng)為中性點，不直接接地系統(tǒng)）。
表1：不同海拔高度下中壓柜外絕緣強度
額定電壓 KV 額定短時工頻耐壓KV（有效值） 額定雷電沖擊耐壓KV（峰值）
（有效值） 海拔高度m
1000 2000 2500 3000 3500 4000 1000 2000 2500 3000 3500 4000
7.2 23 25.6 27.1 28.8 30.7 32.9 60 66.7 70.6 75 80 85.7
12 42 28.9 49.4 52.5 56 60 75 88.2 88.2 93.8 100 107.1
40.5 95 105.6 111.7 118.8 126.7 135.7 185 205.6 217.6 231.2 246.7 264.2
另據(jù)國家規(guī)范GB/T11022-1999《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共同技術(shù)要求》第2.2.1
條，對安裝在海拔高度1000m以上的電氣設(shè)備，其絕緣水平要乘以系數(shù)Ka，Ka 由圖1中的曲
線查得。
2Ka
1.50
1.40
1.30
1.20
1.10
1.00
1000 1500 2000 2500 3000 3500 H
4000
圖1： 工頻，雷電沖擊和相間操作沖擊電壓海拔修正因數(shù)曲線
注：
式中：H——海拔，用m表示；
由曲線查得海拔高度為2000m，2500 m，3000 m，3500 m及4000 m 時Ka的值，Ka 分別
為1.13，1.20，1.28，1.36，1.44
表2：不同海拔高度下，中壓柜外絕緣水平（系統(tǒng)中性點不接地）
額定電壓 額定短時工頻耐壓KV（有效值） 額定雷電沖擊耐壓KV（峰值）
KV（有效 海拔高度m
值） 1000 2000 2500 3000 3500 4000 1000 2000 2500 3000 3500 4000
7.2 23 26 27.6 29.4 31.3 33.1 60 67.8 72 76.8 81.6 86.4
12 42 47.5 50.4 53.8 57.1 60.5 75 84.8 90 96 97.5 108
40.5 95 107.3 114 121.6 129.2 136.8 185 209.1 222 236.8 251.6 266.4
用公式（1）計算與查曲線表，兩者誤差不超過5%，數(shù)據(jù)皆可使用，若從嚴(yán)要求，按曲線
所得數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
3（4） 絕緣電氣間隙及爬電距離
由于沖擊耐壓與電氣間隙成正比，不難得出不同海拔高度下的電氣間隙距離，如表3所示。
表3：中壓柜相間及相對地電氣間隙（mm）
額定電壓 海拔高度m
（KV）
1000 2000 2500 3000 3500 4000
7.2 100 113 120 128 136 144
12 125 141.3 150 160 170 180
40.5 300 339 360 384 408 432
爬電距離與環(huán)境條件有關(guān)，也就是與污染及凝露有關(guān)，根據(jù)污染與凝露的嚴(yán)重情況，把使
用環(huán)境條件分為 0 級，1 級，2 級，與此相應(yīng)的金屬封閉式開關(guān)設(shè)備分為 0 類設(shè)計，1 類設(shè)計
及2類設(shè)計。
對額定電壓為12KV 的開關(guān)柜，爬電比距如表 4所示
表4：12KV金屬封閉式開關(guān)柜爬電比距（mm/KV）
設(shè)計類別 瓷絕緣 有機絕緣
0類設(shè)計 12 14
1類設(shè)計 14 16
2類設(shè)計 16 20
盡管高海拔地區(qū)晝夜溫差大，易結(jié)凝露，但只要柜內(nèi)放置自控加熱通風(fēng)裝置，室內(nèi)安裝環(huán)
境可視為0級，而與此相應(yīng)的科采用 0類設(shè)計，由于目前成套開關(guān)設(shè)柜所用絕緣器件中，瓷絕
緣基本上已絕跡，考慮海拔高度對外絕緣減弱的影響，爬電距離也應(yīng)隨高度的增加而增加，這
樣12KV 開關(guān)柜在不同海拔高度下爬電距離表 5所示
表5：中壓金屬成套開關(guān)設(shè)備爬電距離（mm）
額 定電 壓 海拔高度m
（KV）有效值
1000 2000 2500 3000 3500 4000

在電氣行業(yè)中，針對高海拔地區(qū)（通常指海拔高度超過1000米的區(qū)域）的中低壓開關(guān)柜研制，其詳細(xì)細(xì)則主要包括以下幾個方面： 1. **環(huán)境適應(yīng)性要求**：由于高海拔地區(qū)的大氣壓力、溫度、濕度以及空氣稀薄等特性與低海拔地區(qū)存在顯著差異，開關(guān)柜需具備良好的環(huán)境適應(yīng)能力。比如，應(yīng)考慮采用具有防凍融、耐低溫、抗紫外線輻射及高可靠性密封設(shè)計的產(chǎn)品。 2. **絕緣性能提升**：鑒于空氣密度降低導(dǎo)致的電氣強度下降，中低壓開關(guān)柜的絕緣材料和結(jié)構(gòu)需進行優(yōu)化，如選用高海拔專用絕緣材料，提高爬電距離和閃絡(luò)電壓水平，確保在復(fù)雜環(huán)境下仍能保持足夠的絕緣安全裕度。 3. **機械強度強化**：為應(yīng)對高海拔地區(qū)重力加速度減小帶來的設(shè)備荷載變化，開關(guān)柜框架和內(nèi)部元器件的機械強度設(shè)計需要加強，包括選擇高強度材質(zhì)并調(diào)整緊固件預(yù)緊力矩以滿足抗震、抗風(fēng)等要求。 4. **操作機構(gòu)改進**：高海拔地區(qū)可能伴隨大風(fēng)或電磁干擾影響，因此開關(guān)柜的操作機構(gòu)應(yīng)考慮采用防風(fēng)沙、防塵設(shè)計，并可能配備防誤操作裝置以保障人身及設(shè)備安全。 5. **散熱設(shè)計**：由于高海拔地區(qū)氣溫較低且空氣流通較差，開關(guān)柜內(nèi)部元件的散熱效果需得到充分關(guān)注?？赏ㄟ^增大散熱面積、增加風(fēng)扇通風(fēng)系統(tǒng)或者采用自然對流與強制對流相結(jié)合的方式，確保設(shè)備在長時間運行狀態(tài)下溫度控制在合理范圍內(nèi)。 6. **試驗驗證**：在研制過程中，需嚴(yán)格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范進行高海拔條件下的型式試驗、環(huán)境適應(yīng)性試驗和長期運行考核，確保產(chǎn)品在實際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和安全性。 總之，高海拔地區(qū)的中低壓開關(guān)柜研制細(xì)則是一項系統(tǒng)工程，涉及多方面的技術(shù)集成和綜合考量，旨在保證電力設(shè)備在特殊環(huán)境條件下能夠正常、可靠地運行。