特殊環境中電氣設計問題及合理應對分析

余嘉華　李可心

摘要：文章以特殊環境中電氣設計問題與合理應對進行分析，介紹研究背景之后，從以下兩個角度進行研究，主要目的在于更好的改善特殊環境下電氣設計問題。

關鍵詞：特殊環境；電氣設計問題；解決對策

電氣設計一直是城市發展十分關注的問題，電氣設計在科學技術發展、城市化進程推進的基礎上獲得更多的發展空間。但是工程設計或者生產實踐等方面，存在一些特殊環境，比如高海拔或者高污穢等環境，電氣設計問題明顯，怎樣發現問題，及時解決問題是文章研究的重點。

一、研究背景

某省工業集團公司屬于西部開發中的一份子，主要研究開發氯化鉀項目，該項目的研究位于我國格爾木市察爾汗鹽湖，主要研究原料為鹵水。工廠加工期間，生產主要原料屬于光鹵石，光鹵石成分由氯化鉀、氯化鎂與氯化鈉等，當然最終生產產品屬于氯化鉀。其中電氣設計主要由高壓供電配電系統，為其提供110kV的供電線路，還包含35kV供電線路，變電所是110kV/35kV，變電所中包含車間變電所與其他變電所。架空線路為110kV線路，電纜線路為35kV，變電所中的所有供電方式都屬于戶內模式。

二、特殊環境下電氣設計性能所受影響

對于海拔比較薄的地區來講，氣候一般都是大陸性高寒或者干旱氣候等，總體來講氣象條件十分艱巨。多屬于多風、少雨等，并且氧氣稀缺，氣壓非常低，空氣中經常包含一些鹽霧，具有比較強的紫外線輻射，同時蒸發量非常大。正因為特殊環境下空氣比較稀薄，所以電氣設計中，設備絕緣能力受到限制，呈現下降趨勢，電氣設備本身的散熱條件要求十分苛刻，但是周圍環境不能滿足其要求，導致散熱效果不夠理想。污穢級別對電氣設備也影響嚴重，根據標準的分級劃分，重型污染地區都屬于三級污穢標準，如果不能科學選擇電氣設備以及絕緣設備，將會出現污閃事故，并且污穢級別的變化，事故發生的頻繁性也會變化。

三、特殊環境下需要關注的問題與合理應對

（一）一般要求

特殊環境下電氣設計，需要嚴格按照我國標準，《3-110kV高壓配電裝置設計規范》實施，其中對海拔高度明確規定，如果海拔超出1000米，必須加強電器外絕緣能力。如果海拔為4000米，需要對工頻、沖擊進行實驗，及時修正電壓系數，具體修正計算公式如下：

在公式中，修正系數為X，具體安裝地點海拔高度為H，單位為m。如果海拔超出1000米，必須選擇高原型電器產品，同時關注絕緣性能的提高，保證電氣設備設計安全，及時完善其中存在的問題。

（二）設備選型以及參數

對于在特殊環境下，選擇設備的型號，設定設備參數至關重要，尤其是設備參數的動態修訂。

1.電器110kV，110kV的電器其外絕緣基本都具有一定的限度，能夠適應海拔在2000米以下的環境，其適應力十分強。如果海拔超出2000米，但是在3000米以下的環境中，就需要選擇一些適當的配電裝置，可以選擇磁吹避雷器或者適當電器，增強電器的絕緣能力，保證電器安全。

2.絕緣子片數的確定。對于環境海拔高度為1000-3500的相關地區，絕緣子片數十分關鍵，必須增加數量，提高外絕緣能力，當然對于絕緣子片數的確定，需要通過計算得出，具體計算如下：NH=N[1+0.1（H-1）]，公式中，NH主要表示修正絕緣子片數修正之后的數量，其中N表示海拔控制在1000米環境下絕緣子片數。當然海拔高度為H，單位為km。

3.避雷器的應用。避雷器的應用，主要類型為瓷吹閥型避雷器，這種避雷器絕緣效果非常理想，并且屬于高原型避雷器。當海拔在2000-3000米的環境下，工頻放電電壓頻繁，其抗壓能力也會下降。

4.變壓器溫度限值方面也至關重要。尤其是一些特殊環境下，變壓器安裝場所受到限制，需要根據變壓器生產廠家規定，及時將升溫限值進行調整，修正之后再次觀察，如果還不能滿足特殊環境需求，需要再次調整，直至滿足要求為止。常見的油浸空氣冷卻式變壓器，其適合安裝環境海拔高度為1000米，當然實驗研究期間，研究場地的海拔高度在1000米以內，自冷式變壓器繞平均溫度每海拔增加400米，溫度升值1K，但是風冷式變壓器升值是海拔增加250米為基準。不同變壓器對海拔的要求不同，需要根據實際環境需求為標準，選擇適當的變壓器。

變壓器是電氣設計中非常關鍵的設備，變壓器其容量也十分關鍵。如果根據標準的變壓器容量，將其投入到高海拔地區，容量值會不斷降低，相比較正常環境，容量值額定運行溫度變化需要進行專業計算。對于35kV戶內交流開關設備來講，比如我國的四川電器股份責任公司，推出的KYN10-40.5產品。當然開關柜的設計，首先需要滿足其封閉式開關要求，尤其是內部設計中，保證結構尺寸的動態性，能夠根據實際應用對結構尺寸進行適當調整。結合特殊環境要求為基礎，滿足其需求之后，開關柜還能夠正常運行。

（三）開關設備

開關設備是針對110kV戶內標準進行設計。我國對于這方面的設計，很多生產廠家都開始設計目標延伸到特殊環境中，集合氣候、海拔等特殊因素，保證設備高海拔下性能穩定。

（四）戶外交流高壓跌落式熔斷器

戶外交流高壓跌落式熔斷器是特殊環境下，電氣設備關鍵設備。其應用之前需要進行專業的實驗研究，將特殊環境海拔3000米作為在研究條件，處于這個海拔高度下熔斷器的應用，必須進行絕緣實驗，本身絕緣屬性會下降，需要根據絕緣要求提升絕緣能力。比如1000米海拔的環境下，戶外交流高壓跌落式熔斷器其絕緣能力絕對強于海拔3000米的環境絕緣能力。并且實驗中還需要注意，保證額定受電壓值與海拔系數之間相乘，海拔系數為1.28，最高能夠允許的溫度下，保證溫度升值穩定，將海拔系數進行修正，海拔系數為0.92，最終實驗需要以實際相貼合。

綜上所述，特殊環境對電氣設計要求更加嚴格，不斷提高特殊環境下電氣設計質量，改善其中存在的問題，保證特殊環境下的電氣安全。

參考文獻：

[1]朱忠烈，張旭航，祝瑞金，曹煒，杜洋.碳纖維復合芯導線在華東電網的應用分析[J].電力與能源，2015，34（02）：128-130+139

[2]曾得恩，臧振鵬，郭力.淺談特殊環境增安型三相異步電動機的設計特點[J].電氣防爆，2017（02）：9-12