特殊环境中电气设计问题及合理应对分析

余嘉华　李可心

摘要：文章以特殊环境中电气设计问题与合理应对进行分析，介绍研究背景之后，从以下两个角度进行研究，主要目的在于更好的改善特殊环境下电气设计问题。

关键词：特殊环境；电气设计问题；解决对策

电气设计一直是城市发展十分关注的问题，电气设计在科学技术发展、城市化进程推进的基础上获得更多的发展空间。但是工程设计或者生产实践等方面，存在一些特殊环境，比如高海拔或者高污秽等环境，电气设计问题明显，怎样发现问题，及时解决问题是文章研究的重点。

一、研究背景

某省工业集团公司属于西部开发中的一份子，主要研究开发氯化钾项目，该项目的研究位于我国格尔木市察尔汗盐湖，主要研究原料为卤水。工厂加工期间，生产主要原料属于光卤石，光卤石成分由氯化钾、氯化镁与氯化钠等，当然最终生产产品属于氯化钾。其中电气设计主要由高压供电配电系统，为其提供110kV的供电线路，还包含35kV供电线路，变电所是110kV/35kV，变电所中包含车间变电所与其他变电所。架空线路为110kV线路，电缆线路为35kV，变电所中的所有供电方式都属于户内模式。

二、特殊环境下电气设计性能所受影响

对于海拔比较薄的地区来讲，气候一般都是大陆性高寒或者干旱气候等，总体来讲气象条件十分艰巨。多属于多风、少雨等，并且氧气稀缺，气压非常低，空气中经常包含一些盐雾，具有比较强的紫外线辐射，同时蒸发量非常大。正因为特殊环境下空气比较稀薄，所以电气设计中，设备绝缘能力受到限制，呈现下降趋势，电气设备本身的散热条件要求十分苛刻，但是周围环境不能满足其要求，导致散热效果不够理想。污秽级别对电气设备也影响严重，根据标准的分级划分，重型污染地区都属于三级污秽标准，如果不能科学选择电气设备以及绝缘设备，将会出现污闪事故，并且污秽级别的变化，事故发生的频繁性也会变化。

三、特殊环境下需要关注的问题与合理应对

（一）一般要求

特殊环境下电气设计，需要严格按照我国标准，《3-110kV高压配电装置设计规范》实施，其中对海拔高度明确规定，如果海拔超出1000米，必须加强电器外绝缘能力。如果海拔为4000米，需要对工频、冲击进行实验，及时修正电压系数，具体修正计算公式如下：

在公式中，修正系数为X，具体安装地点海拔高度为H，单位为m。如果海拔超出1000米，必須选择高原型电器产品，同时关注绝缘性能的提高，保证电气设备设计安全，及时完善其中存在的问题。

（二）设备选型以及参数

对于在特殊环境下，选择设备的型号，设定设备参数至关重要，尤其是设备参数的动态修订。

1.电器110kV，110kV的电器其外绝缘基本都具有一定的限度，能够适应海拔在2000米以下的环境，其适应力十分强。如果海拔超出2000米，但是在3000米以下的环境中，就需要选择一些适当的配电装置，可以选择磁吹避雷器或者适当电器，增强电器的绝缘能力，保证电器安全。

2.绝缘子片数的确定。对于环境海拔高度为1000-3500的相关地区，绝缘子片数十分关键，必须增加数量，提高外绝缘能力，当然对于绝缘子片数的确定，需要通过计算得出，具体计算如下：NH=N[1+0.1（H-1）]，公式中，NH主要表示修正绝缘子片数修正之后的数量，其中N表示海拔控制在1000米环境下绝缘子片数。当然海拔高度为H，单位为km。

3.避雷器的应用。避雷器的应用，主要类型为瓷吹阀型避雷器，这种避雷器绝缘效果非常理想，并且属于高原型避雷器。当海拔在2000-3000米的环境下，工频放电电压频繁，其抗压能力也会下降。

4.变压器温度限值方面也至关重要。尤其是一些特殊环境下，变压器安装场所受到限制，需要根据变压器生产厂家规定，及时将升温限值进行调整，修正之后再次观察，如果还不能满足特殊环境需求，需要再次调整，直至满足要求为止。常见的油浸空气冷却式变压器，其适合安装环境海拔高度为1000米，当然实验研究期间，研究场地的海拔高度在1000米以内，自冷式变压器绕平均温度每海拔增加400米，温度升值1K，但是风冷式变压器升值是海拔增加250米为基准。不同变压器对海拔的要求不同，需要根据实际环境需求为标准，选择适当的变压器。

变压器是电气设计中非常关键的设备，变压器其容量也十分关键。如果根据标准的变压器容量，将其投入到高海拔地区，容量值会不断降低，相比较正常环境，容量值额定运行温度变化需要进行专业计算。对于35kV户内交流开关设备来讲，比如我国的四川电器股份责任公司，推出的KYN10-40.5产品。当然开关柜的设计，首先需要满足其封闭式开关要求，尤其是内部设计中，保证结构尺寸的动态性，能够根据实际应用对结构尺寸进行适当调整。结合特殊环境要求为基础，满足其需求之后，开关柜还能够正常运行。

（三）开关设备

开关设备是针对110kV户内标准进行设计。我国对于这方面的设计，很多生产厂家都开始设计目标延伸到特殊环境中，集合气候、海拔等特殊因素，保证设备高海拔下性能稳定。

（四）户外交流高压跌落式熔断器

户外交流高压跌落式熔断器是特殊环境下，电气设备关键设备。其应用之前需要进行专业的实验研究，将特殊环境海拔3000米作为在研究条件，处于这个海拔高度下熔断器的应用，必须进行绝缘实验，本身绝缘属性会下降，需要根据绝缘要求提升绝缘能力。比如1000米海拔的环境下，户外交流高压跌落式熔断器其绝缘能力绝对强于海拔3000米的环境绝缘能力。并且实验中还需要注意，保证额定受电压值与海拔系数之间相乘，海拔系数为1.28，最高能够允许的温度下，保证温度升值稳定，将海拔系数进行修正，海拔系数为0.92，最终实验需要以实际相贴合。

综上所述，特殊环境对电气设计要求更加严格，不断提高特殊环境下电气设计质量，改善其中存在的问题，保证特殊环境下的电气安全。

参考文献：

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[2]曾得恩，臧振鹏，郭力.浅谈特殊环境增安型三相异步电动机的设计特点[J].电气防爆，2017（02）：9-12