高寒高海拔下设备选择及绝缘配合研究

高寒高海拔下设备选择及绝缘配合研究

刘森1于赞梅2

（1中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司石家庄050031）

2国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司石家庄050051）

摘要：本文结合工程实际，分析高寒环境对主要电气设备如变压器、断路器、隔离开关、电容器组等设备的影响，并提出相应的解决方案；对高海拔条件下的绝缘配合进行研究，并根据高海拔修正因数校核主要电气设备的绝缘水平。

关键词：高寒；高海拔；电气设备；绝缘配合

1引言

本文以某变电站为依托，分析了高寒环境对电气设备的影响，并提出解决方案；对高海拔下的绝缘配合进行研究，并对主要电气设备外绝缘试验电压进行修正，为电气设备的选择提供依据。

2工程环境

变电站站址海拔高度1400米，累年极端最低气温平均值为-35.2℃，极端最低气温为-40℃。这种高寒、高海拔条件对设备及其附件的外绝缘、耐候性和产品温升带来很大的考验。

3高寒对主要电气设备的影响及解决方案

3.1开关设备

3.1.1绝缘介质特性

根据SF6气体压力-温度曲线，对于20℃时气体绝对压力为0.6MPa的电器设备，其工作温度不得低于-30℃；20℃时气体绝对压力为0.4MPa的电器设备，其工作温度不得低于-40℃，以保证在出现最低温度时SF6气体不液化。

3.1.2开关设备主要附件的低温耐受性

1）绝缘件的低温耐受性

绝缘件多采用环氧树脂加三氧化二铝浇注而成，其绝缘性能、机械性能、电气性能及产品的密封性能可以满足-40℃的环境要求。

2）转动部分的低温耐受性

转动部分轴密封胶圈多采用三元乙丙胶材质，其抗老化性能好、应用环境温度范围宽（-60℃-+200℃），可以满足高寒地区设备的气体密封要求。

3.1.3低温环境下SF6断路器解决方案

1）降低断路器的额定气体压力

该措施优化了断路器灭弧室结构，无需采取其它措施就可以应用在-40℃的高寒地区。缺点是降低气体压力将使断路器短路电流开断水平下降，该措施应结合实际工程采用。

2）使用混合气体

使用SF6+CF4混合气体，气体绝对压力为0.7MPa（0.36MPaSF6+0.34MPaCF4，20℃），断路器开断短路电流为50kA，无需采取其它任何措施就可以应用在-55℃高寒、开断电流50kA的地区。

缺点是结构复杂，补气时混合气体的比例不好掌握，气体的检漏、检测困难，混合气体难于回收，增加维护成本，且国内应用不成熟。

3）采用灭弧室加热

采取在断路器罐体底座加装加热器或在罐体中部加装加热保温带方法，使罐体内部SF6气体的温度保持在液化温度之上。

缺点是增大站用电负荷及相应电缆截面，增加了运行成本，同时受温控器可靠性限制，无法完全保证加热器100％可靠运行，造成短路故障。

3.2主变压器

变压器在高寒高海拔地区，应充分考虑其附件的耐候性。

1）密封材料

变压器组部件的密封材料丁氰橡胶在-40℃时容易脆化，故应选用耐低温环境的密封件、储油柜胶囊等；

2）绝缘油

高寒条件下的变压器在内部绝缘结构上与常规环境下的产品无差别，选择更低凝点的变压器油（如45#变压器油）即可。

3）外部组部件

高寒地区变压器在外部组部件需保证低温下的工作可靠性，如变压器的套管、变压器冷却设备电机以及油位表、温控器等附件应具有一定的耐低温性。

4高海拔下设备外绝缘水平研究

变电站电气设备绝缘配合的要求，适用于设备安装点不超过1000m的地区，该变电站站址区域海拔1400m，需考虑电气设备外绝缘耐受电压的要求。

外绝缘放电电压试验数据通常以标准气象条件给出。当外绝缘所在地区气象条件异于标准气象条件时，放电电压可按下式校正：

5结论

（1）超低温环境主要会对SF6开关设备的内绝缘产生影响，可以通过采用户内设备、加装伴热带、降低气室额定压力、采用混合气体等来解决SF6气体的液化问题。无论采取何种方案，需视工程具体情况经过技术经济比较后确定。

（2）海拔高低会对高压电气设备的外绝缘水平产生影响，对于处于高海拔地区的变电站应对设备的外绝缘耐受电压水平提出要求，同时可参照国家电网公司《高海拔外绝缘配置技术规范》进行选取。