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高原環(huán)境對低壓塑殼式斷路器溫升的影響

嘉峪檢測網(wǎng)        2025-10-15 19:10

隨著我國高原地區(qū)基礎設施建設的持續(xù)深入,低壓塑殼式斷路器作為低壓配電系統(tǒng)關(guān)鍵的保護元件,其運行可靠性直接影響著整個配電網(wǎng)絡的安全與穩(wěn)定。然而,在高原特殊環(huán)境下,低氣壓與空氣稀薄等因素惡化了斷路器的散熱條件,致使溫升問題成為制約其性能的主要瓶頸。過高的溫升不僅會加速絕緣材料的老化和觸頭的燒蝕損耗,還可能引起熱脫扣特性異常,造成斷路器發(fā)生誤動作或保護失效,進而對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成嚴重威脅。

本文將從原因分析、試驗驗證與研究等方面,提出一套適用于高原環(huán)境的低壓塑殼式斷路器適配方案,旨在為后續(xù)高海拔地區(qū)斷路器選型與優(yōu)化設計等提供可靠性依據(jù),從而為高原地區(qū)低壓配電系統(tǒng)的安全及可靠運行提供支持。

 

一、高海拔環(huán)境下斷路器溫升升高的原因分析

在高原特殊環(huán)境下,斷路器的溫升特性受到多種復雜因素共同影響,主要包括空氣稀薄、晝夜溫差大、太陽輻射強等。這些環(huán)境變量相互交織,共同作用于設備的散熱過程。其中,隨著海拔升高,空氣變得稀薄,對流散熱過程中單位時間內(nèi)參與熱交換的空氣質(zhì)量大幅減少,導致對流換熱效率顯著降低,這成為影響斷路器溫升性能的關(guān)鍵因素。

 

二、不同海拔低壓塑殼式斷路器溫升試驗

為系統(tǒng)探究海拔高度變化對低壓塑殼式斷路器溫升特性的具體影響規(guī)律,本研究將聚焦海拔變化(氣壓降低、空氣稀薄)這一核心環(huán)境變量,采用試驗驗證與理論分析相結(jié)合的研究方法,開展溫升特性試驗。

1.試驗概況及試驗數(shù)據(jù)

試驗選用額定電流為800A的低壓塑殼式斷路器作為試驗樣品,在人工模擬高原環(huán)境條件下(大型海拔模擬試驗倉),分別模擬不同海拔高度(2000m、3000m、4000m及5000m)四個典型高原環(huán)境條件,斷路器在上述環(huán)境中,以額定電流條件下保持穩(wěn)定運行,記錄各海拔下斷路器進出線端子的溫升值,試驗數(shù)據(jù)如下:

 

表1   800A低壓塑殼式斷路器溫升

海拔高度/溫升(K)

2000m

3000m

4000m

5000m

進線端A相

65.0

68.5

72.6

75.9

進線端B相

67.1

71.3

75.3

78.7

進線端C相

66.2

70.2

74.1

78.0

出線端A相

63.1

67.5

71.2

74.5

出線端B相

64.5

68.0

73.1

76.3

出線端C相

63.8

66.7

70.9

73.8

 

2. 試驗數(shù)據(jù)分析

高原環(huán)境對低壓塑殼式斷路器溫升的影響

圖一800A低壓塑殼式斷路器溫升隨海拔變化的曲線圖

試驗數(shù)據(jù)表明,隨著海拔的升高,所有相的溫升隨海拔增加而線性趨勢(非絕對線性)上升,海拔每升高1000m,溫升增幅約3-5K(海拔在2000m至5000m范圍內(nèi),累計增幅達10-12K)。其中,B相溫升最高,主要原因是B相位置處于A、C相中間,而中間位置熱積累更高。

 

三、高原環(huán)境下低壓塑殼式斷路器的適配方案

選型方案:以 “適配性” 為核心,兼顧性能與場景匹配

1、優(yōu)先選用專用型產(chǎn)品

建議優(yōu)先選擇廠商推出的高原型(海拔 2000m 及以上適配) 或加強散熱型低壓塑殼斷路器。此類產(chǎn)品針對高原環(huán)境進行專項優(yōu)化,具有以下優(yōu)化特性:

1)結(jié)構(gòu)上增大散熱面積、優(yōu)化內(nèi)部散熱通道;

2)觸頭采用低接觸電阻觸頭減小接觸電阻,安全可靠性能上強化低氣壓下的絕緣強度與滅弧能力。

2、按海拔降容使用

應嚴格遵循 GB/T 14048《低壓開關(guān)設備和控制設備》 、IEC 60947《低壓開關(guān)設備和控制設備》等標準要求,當海拔超過 2000m 時,因散熱能力衰減,需對斷路器降容使用。選型時需核算“降容后實際容量”,根據(jù)負載的長期工作電流、沖擊電流,選擇額定電流略高于“負載電流/降容系數(shù)”的產(chǎn)品。

3、通風與散熱優(yōu)化:降低熱積聚,強化散熱效率

注重柜體通風設計,斷路器安裝于配電柜時,需按海拔優(yōu)化通風布局,如柜頂增設防雨型散熱孔、柜內(nèi)加裝導風板,或配置工業(yè)軸流風扇,形成 “下進上出” 的空氣對流通道。

適配規(guī)則

鑒于不同制造商在產(chǎn)品設計、工藝及材料方面存在差異,所有擬用于高海拔地區(qū)的斷路器,無論是特殊設計高原型斷路器還是降容使用斷路器,都應根據(jù)使用地點的海拔高度進行模擬試驗驗證,并取得由第三方檢測機構(gòu)出具的高原環(huán)境模擬條件下試驗結(jié)論合格的檢驗報告,以確保斷路器在實際運行中的可靠性。

 

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來源:質(zhì)量觀研社

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