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嘉峪检测网 2025-07-23 19:44
电力电器高原环境可靠性专栏将解析高海拔环境对电器产品的影响并提供可靠性提升方案，助力企业精准应对高海拔技术挑战，全面提升产品环境适应性与可靠性。专栏将不定期更新，欢迎关注！
根据国家标准GB/T 20626.1-2017《特殊环境条件 高原电工电子产品 第1部分：通用技术要求》规定，使用海拔超过1000米的高低压电工电子产品，或超过2000米的低压电器及低压成套开关设备和控制设备，定义为高原型电工电子产品。SF6气体绝缘交流金属封闭开关设备是高原环境下供配电系统广泛使用的一类电工产品。
本文以试验数据为依据简析高海拔环境及SF6气体对交流金属封闭开关设备温升的影响及改进措施。
一、原因分析
高原环境下由于气压低，空气密度下降，温度传导介质减少，导致电工电子产品散热困难，温升增加。
二、试验验证
试验方法
选取额定电流1250A的SF6气体交流金属封闭开关设备作为样品，分别在海拔2000m和5000m，柜体内分别充入空气和SF6气体，以额定电流进行温升试验，记录开关设备关键部件的温升值。
试验结果
试验数据如表1，表中数据均为K值。
表1 额定电流1250A，在2000m和5000m海拔下，使用空气、SF6气体为绝缘介质的温升值（K值）
|
_ |
海拔条件 |
海拔2000m |
海拔5000m |
||
|
序号 |
温升点位置 |
空气 |
SF6 |
空气 |
SF6 |
|
1 |
柜内进线端A |
54.1 |
38.7 |
60 |
42.1 |
|
2 |
柜内进线端B |
55.3 |
40.2 |
61.5 |
43.7 |
|
3 |
柜内进线端C |
55.7 |
39.8 |
61.1 |
42.9 |
|
4 |
柜内断路器软连接A |
75.8 |
57.4 |
82.4 |
61.5 |
|
5 |
柜内断路器软连接B |
76.4 |
58.2 |
81.9 |
63.1 |
|
6 |
柜内断路器软连接C |
77.3 |
55.2 |
82.7 |
59.7 |
|
7 |
柜内隔离刀动触头A |
51.8 |
35.4 |
58.5 |
39.8 |
|
8 |
柜内隔离刀动触头B |
53.7 |
36.3 |
59.1 |
40.4 |
|
9 |
柜内隔离刀动触头C |
52.5 |
37.8 |
60 |
40.8 |
|
10 |
柜内隔离刀静触头A |
51.1 |
35 |
56.3 |
39.5 |
|
11 |
柜内隔离刀静触头B |
52.4 |
37.9 |
60.1 |
42.5 |
|
12 |
柜内隔离刀静触头C |
52.9 |
37.5 |
58.8 |
41.3 |
|
13 |
柜内出线端A |
46.1 |
39.2 |
50.5 |
42.1 |
|
14 |
柜内出线端B |
46.9 |
38.4 |
52.3 |
41.8 |
|
15 |
柜内出线端C |
47.3 |
39.7 |
53.7 |
43 |
|
16 |
柜内铜排参考点A |
40.1 |
30.4 |
45.9 |
35.8 |
|
17 |
柜内铜排参考点B |
40.1 |
31.4 |
44.8 |
34.5 |
|
18 |
柜内铜排参考点C |
40.7 |
31.6 |
46.2 |
36.3 |
数据分析
对比海拔2000m和海拔5000m温升试验数据可知，不论使用SF6气体为介质还是使用空气为介质，海拔5000m条件下的温升值均高于海拔2000m条件下的温升值，说明海拔升高确实会使这类开关设备散热性能降低。
在相同海拔条件下，采用SF6气体作为绝缘介质可使开关设备的温升比空气介质降低6.9K~24.5K，具体降幅因设备内部结构、材料散热性能等因素而异。同时，随着海拔升高，SF6气体在抑制温升方面有一定优势。
图1 额定电流1250A，在2000m和5000m海拔下，使用空气、SF6气体为绝缘介质的温升值柱状图
图2 额定电流1250A，不同绝缘介质，海拔2000m、5000m的温升值差值雷达图
温升变化对比：
空气介质：海拔从2000m升至5000m时，温升增加4.4K~7.7K
SF6介质：同等条件下温升仅增加2.9K~5.4K
SF6介质优势：
散热性能更优：使用SF6气体为介质能使开关设备的温升降低
稳定性更强：温升数据受海拔变化影响稍小
三、改进措施
增加载流导体尺寸来增强散热性能；
优化柜内各载流部件的布置，确保每个部件有良好的散热空间；
加装散热片，增加柜体散热面积；
按制造厂定的海拔降容系数来降低容量使用。
四、风险警示
温升过高将导致：
绝缘材料和内部元件加速老化，使用寿命缩短；
电气连接可靠性下降，引发安全事故。
来源：质量观研社
