（已结束）2010-12-07-工控擂台-在设计和使用电气产品时，为什么要考虑海拔高度的影响 点击：4526 | 回复：32
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一般电气件使用规定：海拔不超过2000米，因为随着海拔高度的增加，大气的压力下降，空气密度和湿度相应地减少，使空气间隙和瓷绝缘的放电特性下降，影响电气设备的外绝缘(指暴露于空气中的绝缘)强度。海拔高度关系到1：电气件的耐压程度 2：发热器件的散热程度 3：电气件的低温工作情况 4：电气件和电缆的绝缘程度 5：电气件的受干扰程度。
简单说：高海拔对电气设备主要的影响是绝缘和温升两方面。对不同的电气设备影响的侧重点不同。简单点说就是海拔升高后空气中的比湿增大，电气设备的外绝缘性能下降和温升增加（影响导体导电性能），使电气设备的总体性能下降，也容易造成电气设备老化。
所以设计和使用电气产品时，一定要考虑海拔高度的影响（一般都需要降容使用）。
引用陈石头 的回复内容：……,随空气压力的降低,其击穿电压也下降.为了保证产品在高原环境使用时有足够的耐击穿能力,必须增大电气间隙.……
1、不理解，击穿就是空气电离击穿，空气压力的降低，应该不容易击穿，击穿电压应该上升，怎么会击穿电压也下降呢？；
2、真空断路器的原理与此相反？
刘工质问的非常好， 一般我们说的电气设备绝缘强度是指电气设备在工作大气环境下，大气分子的碰撞游离导致的大气击穿放电对电气设备的影响，而真空断路器工作原理是因为真空不存在导电介质，在真空断路器中，气体非常稀薄，气体分子的自由行程相对较大，发生相互碰撞的几率很小，因此，碰撞游离已经不是真空间隙击穿的主要原因啦，在高强电场作用下由电极析出的金属质点才是引起真空间隙击穿、绝缘破坏的主要因素。
这也许正印证了马克思同志的关于主要矛盾与次要矛盾辩证关系吧。
海拔高度对电气系统的影响：
1、在海拔5000m范围内，海拔每升高l000m，平均气压降低7.7～lO.5kPa，电气外绝缘强度降低8％～3％。这样的气候条件下将使电气设备的绝缘强度明显降低，击穿电压也会下降。而高海拔地区空气密度严重降低，使得空气对电气拉弧能量及热能的吸收能力明显减弱，电弧离子扩散浓度增加，直流电弧的燃弧时间延长，飞弧距离增加，容易使直流电机的换向器因环火而烧损。另外，接触器、断路器等有触点电器的电气分断能力也将严重下降。
2、电机电器的温升问题由于空气压力或空气密度的降低引起空气介质冷却效应的降低，对于以自然对流、强迫通风或空气散热为主要散热方式的电器将产生严重影响。相关的高原研究报告表明：在海拔5000m范围内，每升高l000m，平均气压降低7.7～10.5kPa，温升增加3％一10％。因此，牵引电机、整流柜及接触器等电器将受到严重影响。
3、 高海拔下湿度对电机电器的影响平均绝对湿度随海拔升高而降低，绝对湿度降低时，导体表面更容易积攒电荷，导致更容易发生电晕，变相降低绝缘性能。因此，需考虑工频放电电压与冲击闪络电压的湿度修正。
4、高温差、低气温极易造成非金属电气件及导线的变形、龟裂及密封破坏，使电器提前老化，电气可靠性及寿命明显降低；而一45℃的低温环境也将使微机、液晶类显示器及仪表等无法正常工作。
5、强风沙及雷电对电气系统的影响：据青藏铁路的相关研究报告介绍，铁路沿线年2006iE平均大风日数100余天，雷暴日数68～82天，强风沙极易使电器的机械部件磨损加剧，使运转部件出现卡滞现象，降低电气系统的可靠性；而雷电也会给微机、安全行车设备等电子设备造成致命损坏，引发安全事故。
6、高原环境下的电气维护与人员保障问题。在高原环境下，低气压及高原缺氧会使人出现头痛、胸闷等高原反应，使人的工作能力严重下降，甚至出现脑积水等严重疾病，这就需要电气系统拥有更好的稳定性和可靠性。
为什么气压降低气体绝缘性能会降低呢？
这个就要先从电弧说起。
电弧大致说来可分两种：气体电弧和真空电弧。
1、气体电弧:
电弧或弧光放电是气体放电的一种形式。放电在性质上和外观上是各种各样的。在正常状态下，气体有良好的电气绝缘性能。但当在气体间隙的两端加上足够强的电场时，就可以引起电流通过气体，这种现象称为放电。
放电现象与气体的种类和压强、电极的材料和几何形状、两极间的距离以及加在间隙两端的电压等因素有关。例如在正常状态下，给气体间隙两端的电极加电压到一定程度时，空气中游离的电子在电场作用下高速运动，与气体分子碰撞后产生较多的电子和离子。新生的电子和离子又同中性原子碰撞，产生更多的电子和离子，使气体开始发光，两电极变为炽热，电流迅速增大。这种性质上的转变称为气体间隙的击穿，其所需的电压称为击穿电压。这时，由于电场的支持，放电并不停止，故称为自持放电。电弧则是气体自持放电的一种形式。电弧具有电流密度大和阴极电位降低的特点。
2、真空电弧：
在真空环境中，气体非常稀薄，真空度高于 1.33x10-2Pa 时气体分子极少。在1.33x10-2Pa 的真空中，每立方厘米空间中含有的气体分子数仅为标准大气压环境下的千万分之一。在这样稀薄的气体中即使真空间隙中存在电子，它们从一个电极飞向另一个电极时，也很少有机会与气体分子碰撞造成真空间隙的电击穿。
真空中电极间电弧是这样产生的：当触头行将分离前，触头上原先施加的接触压力开始减弱，动静触头间的接触电阻开始增大，由于负荷电流的作用，发热量增加。在触头刚要分离瞬间，动静触头之间仅靠几个尖峰联系着，此时负荷电流将密集收缩到这几个尖峰桥上，接触电阻急剧增大，同时电流密度又剧增，导致发热温度迅速提高，致使触头表面金属产生蒸发。同时微小的触头距离下也会形成极高的电场强度，造成强烈的场致发射，间隙击穿，继而形成真空电弧。真空电弧一旦形成，就会出现电流密度在104A/cm2 以上的阴极斑点，使阴极表面局部区域的金属不断熔化和蒸发，以维持真空电弧。在电弧熄灭后，电极之间与电极周围的金属蒸气迅速扩散，密度快速下降直到零，触头间恢复高真空绝缘状态。
可知在气压增大的时候气体分子势能增大，游离电子要与气体分子碰撞和产生电子和离子就需要更大的动能，要有更大的动能就需要更大的电场，所以气压越大越不容易电离，气压越小越容易电离。但是这里气压减小的时候就有一个介点，当气压下降时气体分子密度也在下降，当起密度小于一定值时，已经失去连动激发的能力，变不能产生气体电弧了，这时候变以真空电弧的方式为主。
高海拔地区使用的变压器主要考虑两点，满足这两点就可用于高海拔地区使用。
! ?# W0 V1 K/ @1、外绝缘间隙，也就是套管和套管之间的距离，GB1094.3-2003规定，海拔大于1000米后，随着海拔高度的增加，要逐步加大套管间距； 8 E! d8 O- O6 I% K$ y
2、温升，GB1094.2规定，海拔大于1000米后，随着海拔高度的增加，要逐步降低温升值。
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