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嘉峪檢測網 2025-07-23 19:44
電力電器高原環境可靠性專欄將解析高海拔環境對電器產品的影響并提供可靠性提升方案，助力企業精準應對高海拔技術挑戰，全面提升產品環境適應性與可靠性。專欄將不定期更新，歡迎關注！
根據國家標準GB/T 20626.1-2017《特殊環境條件 高原電工電子產品 第1部分：通用技術要求》規定，使用海拔超過1000米的高低壓電工電子產品，或超過2000米的低壓電器及低壓成套開關設備和控制設備，定義為高原型電工電子產品。SF6氣體絕緣交流金屬封閉開關設備是高原環境下供配電系統廣泛使用的一類電工產品。
本文以試驗數據為依據簡析高海拔環境及SF6氣體對交流金屬封閉開關設備溫升的影響及改進措施。
一、原因分析
高原環境下由于氣壓低，空氣密度下降，溫度傳導介質減少，導致電工電子產品散熱困難，溫升增加。
二、試驗驗證
試驗方法
選取額定電流1250A的SF6氣體交流金屬封閉開關設備作為樣品，分別在海拔2000m和5000m，柜體內分別充入空氣和SF6氣體，以額定電流進行溫升試驗，記錄開關設備關鍵部件的溫升值。
試驗結果
試驗數據如表1，表中數據均為K值。
表1 額定電流1250A，在2000m和5000m海拔下，使用空氣、SF6氣體為絕緣介質的溫升值（K值）
|
_ |
海拔條件 |
海拔2000m |
海拔5000m |
||
|
序號 |
溫升點位置 |
空氣 |
SF6 |
空氣 |
SF6 |
|
1 |
柜內進線端A |
54.1 |
38.7 |
60 |
42.1 |
|
2 |
柜內進線端B |
55.3 |
40.2 |
61.5 |
43.7 |
|
3 |
柜內進線端C |
55.7 |
39.8 |
61.1 |
42.9 |
|
4 |
柜內斷路器軟連接A |
75.8 |
57.4 |
82.4 |
61.5 |
|
5 |
柜內斷路器軟連接B |
76.4 |
58.2 |
81.9 |
63.1 |
|
6 |
柜內斷路器軟連接C |
77.3 |
55.2 |
82.7 |
59.7 |
|
7 |
柜內隔離刀動觸頭A |
51.8 |
35.4 |
58.5 |
39.8 |
|
8 |
柜內隔離刀動觸頭B |
53.7 |
36.3 |
59.1 |
40.4 |
|
9 |
柜內隔離刀動觸頭C |
52.5 |
37.8 |
60 |
40.8 |
|
10 |
柜內隔離刀靜觸頭A |
51.1 |
35 |
56.3 |
39.5 |
|
11 |
柜內隔離刀靜觸頭B |
52.4 |
37.9 |
60.1 |
42.5 |
|
12 |
柜內隔離刀靜觸頭C |
52.9 |
37.5 |
58.8 |
41.3 |
|
13 |
柜內出線端A |
46.1 |
39.2 |
50.5 |
42.1 |
|
14 |
柜內出線端B |
46.9 |
38.4 |
52.3 |
41.8 |
|
15 |
柜內出線端C |
47.3 |
39.7 |
53.7 |
43 |
|
16 |
柜內銅排參考點A |
40.1 |
30.4 |
45.9 |
35.8 |
|
17 |
柜內銅排參考點B |
40.1 |
31.4 |
44.8 |
34.5 |
|
18 |
柜內銅排參考點C |
40.7 |
31.6 |
46.2 |
36.3 |
數據分析
對比海拔2000m和海拔5000m溫升試驗數據可知，不論使用SF6氣體為介質還是使用空氣為介質，海拔5000m條件下的溫升值均高于海拔2000m條件下的溫升值，說明海拔升高確實會使這類開關設備散熱性能降低。
在相同海拔條件下，采用SF6氣體作為絕緣介質可使開關設備的溫升比空氣介質降低6.9K~24.5K，具體降幅因設備內部結構、材料散熱性能等因素而異。同時，隨著海拔升高，SF6氣體在抑制溫升方面有一定優勢。
圖1 額定電流1250A，在2000m和5000m海拔下，使用空氣、SF6氣體為絕緣介質的溫升值柱狀圖
圖2 額定電流1250A，不同絕緣介質，海拔2000m、5000m的溫升值差值雷達圖
溫升變化對比：
空氣介質：海拔從2000m升至5000m時，溫升增加4.4K~7.7K
SF6介質：同等條件下溫升僅增加2.9K~5.4K
SF6介質優勢：
散熱性能更優：使用SF6氣體為介質能使開關設備的溫升降低
穩定性更強：溫升數據受海拔變化影響稍小
三、改進措施
增加載流導體尺寸來增強散熱性能；
優化柜內各載流部件的布置，確保每個部件有良好的散熱空間；
加裝散熱片，增加柜體散熱面積；
按制造廠定的海拔降容系數來降低容量使用。
四、風險警示
溫升過高將導致：
絕緣材料和內部元件加速老化，使用壽命縮短；
電氣連接可靠性下降，引發安全事故。
來源：質量觀研社
