海拔与温升
高原海拔对低压电器的影响
高原环境对低压电器产品的影晌及其对策高原环境对低压电器产品的影晌及其对策侯婉秋。
李海燕(青海省高原科技发展有限公司，青海西宁810006)摘要：本文通过高原环境对低压电器产品影响因素的分析及适应性研究，提出了高原环境下使用低压电器产品应采取的对应措施：关键词：低压电器；高原环境；适应研究；影响分析随着科学的进步，各种施工设备的自动化程度越来越高，对电器的性能要求也日益提高。
高原空气密度低、含氧量少、昼夜温差大，以及气温、气压和空气密度等大气参数随海拔升高而递减，对所使用的低压电器设备有着不可低估的影响。
1 高原环境对低压电器产品的主要影响高原环境对低压电器产品的影响主要体现在温升、绝缘性能、接通能力和分断能力、对产品动作性能的影响、电寿命、对PLC的干扰。
1．1 温升海拔升高，空气密度降低，散热的对流作用减弱，对于以空气为冷却介质的电器其温升就会随之升高，额定容量下降，影响电器使用寿命。
海拔每升高lOOm，电器温升增加0．1～0．5 (一般在0．4 以下1；而气温随海拔高度的升高而降低，直减率为海拔每升高lOOm气温约降低0．6 ，可以部分补偿由海拔升高对电器温升的影响。
1．2 绝缘性能海拔升高，空气密度降低，空气的介电强度也相应下降，使空气间隔的放电电压明显降低，导致电器的外部绝缘强度降低，外绝表面及不同电位的带电间隙比较容易击穿，特别是对电气间隙和爬电距离的影响较大。
通常，电器间隙以电器承受所要求的冲击耐受电压来确定，而爬电距离以作用在跨接爬电距离两端的长期电压有效值来确定。
1．3 接通能力和分断能力空气压力和空气密度的降低，会对空气介质灭弧的开关电器灭弧性能造成影响。
这种影响来自两个方而，一方面会造成开关电器灭弧时间延长，触头烧损严重，从而使得接通和通断能力降低；另一方面有利于开关电器灭弧。
1．4 对产品动作性能的影响由于高原地区散热的对流作用减弱，且最低气温较低，日温差较大，会给一些低压电器产品的动作特性带来一定影响，如热磁式低压断路器的动作特性、热继电器的动作特性均会发生一定变化。
各类要求
各类电工产品使用于高原地区的基本技术要求及一些校正温升：1、电机(包括各种电机，主要是旋转电机：依靠电磁感应而运行的电气装置，它具有能够作相对旋转运动的部件，用于转变能量） 电机使用在海拔1000m 以上至4000m 时，温升限值的修正GB755规定。
超过海拔4000m 至5000m 时，每升高100m ，所需环境温度降低的补偿值，仍按温升限值的1%折算。
2、输电设备输电设备：电力变压器，互感器、调压器、电抗器、开关设备、避雷器、电力电容器、绝缘子、绝缘套管等。
2.1使用于海拔1000m 以上的输电设备，其温升的海拔修正按下列标准规定，并外推至海拔5000m ：2.1.1开关设备的温升校正当开关设备使用在海拔超过1000m(但不超过4000m)且最高周围空气温度为+40℃时，制造厂应按表1规定的允许温升每超过100m(以海拔1000m 为起点)降低0.3%。
计算公式：⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯--⨯=%3.010010001H W W 实实W：为实际的温升值；W ：为标准的温升值； H ：为海拔高度。
电器中各零件、材料及介质的最高允许温度及温升不应超过表1中所规定的数值。
注：空气和SF6用作高压电器产品的介质时，其长期工作时的最高允许温度和温升不需限制。
表1序号电器零件、材料及介质的类别1）、2）、3）、4）最高允许温度（℃）周围空气温度为+40℃时的允许温升K空气中SF6中油中空气中SF6中油中1 触头5）、6）裸铜或裸铜合金75 90 80 35 50 40镀锡90 90 90 50 50 50镀银或镀镍(包括镀厚银及镶银片)105 105 90 65 65 502 用螺栓或其他等效方法联结的导体接合部分 7)裸铜、裸铜合金和裸铝或裸铝合金90 105 100 50 65 60镀(搪)锡105 105 100 65 65 60镀银(包括镀厚银)或镀镍115 115 100 75 75 603 用其他裸金属制成或表面镀其他材料的触头或联结8)4 用螺栓或螺钉与外部导体联结的端子9)裸铜、裸铜合金和裸铝、裸铝合金90 50镀(搪)锡或镀银(包括镀厚银)105 65其他镀层8)5 油断路器用油10)、11)90 506 起弹簧作用的金属零件12)7 下列等级的绝缘材料及与其接触的金属零件13)、14)、15)a.需要考虑发热对机械强度影响的：Y(对不浸渍材料) 85 90 - 45 50 -A(对浸在油中或浸渍过的材料)100 100 100 60 60 60E、B、F、H 110 110 100 70 70 60b.不需要考虑发热对机械强度影响的：90 90 - 50 50 -Y(对不浸渍材料)A(对浸渍过的材100 100 100 60 60 60 料)E 120 120 100 80 80 60B 130 130 100 90 90 607 F 155 155 100 115 115 60H 180 180 100 140 140 60c.漆：油基漆100 100 100 60 60 60合成漆120 120 100 80 80 60 8 不与绝缘材料(油除外)接触的金属零件(触头除外)a.需要考虑发热对机械强度影响的：120 120 100 80 80 60 裸铜、裸铜合金或镀银铝、裸铝合金或镀110 110 100 70 70 60 银钢、铸铁及其他110 110 100 70 70 60b.不需要考虑发热对机械强度影响的：裸铜、裸铜合金、145 145 100 105 105 60 镀银135 135 100 95 95 60 裸铝、裸铝合金、镀银注：表1中的裸铜合金和裸铝合金是指铜基和铝基合金，均不包括粉末冶金件。
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”来衡量的，当“温升”突然增大或超过最高工作温度时，说明电机已发生故障。
下面就一些基本概念给出基本说明。
1绝缘材料的绝缘等级绝缘材料按耐热能力分为Y、A 、E、B 、F、H、C7 个等级，其极限工作温度分别为90 、105 、 120 、130 、 155 、 180 ℃、及 180 ℃以上。
所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命内，运行时绕组绝缘中最热点的温度。
根据经验， A 级材料在105 ℃、 B 级材料在 130 ℃的情况下寿命可达10 年，但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值，因此一般寿命在15 ～20 年。
如果运行温度长期超过材料的极限工作温度，则绝缘的老化加剧，寿命大大缩短。
所以电机在运行中，温度是影响绕组使用寿命的主要因素之一。
2 温升温升是电机与环境的温度差，是由电机发热引起的。
运行中的电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损，绕组通电后会产生铜损，还有其它杂散损耗等。
这些都会使电机温度升高。
另一方面电机也会散热。
当发热与散热相等时即达到平衡状态，温度不再上升而稳定在一个水平上。
当发热增加或散热减少时就会破坏平衡，使温度继续上升，扩大温差，则增加散热，在另一个较高的温度下达到新的平衡。
但这时的温差即温升已比以前增大了，所以说温升是电机设计及运行中的一项重要指标，标志着电机的发热程度，在运行中，如电机温升突然增大，说明电机有故障，或风道阻塞或负荷太重。
3温升与气温等因素的关系对于正常运行的电机，理论上在额定负荷下其温升应与环境温度的高低无关，但实际上还是受环境温度等因素影响的。
(1) 当气温下降时，正常电机的温升会稍许减少。
这是因为绕组电阻 R 下降，铜耗减少。
温度每降1℃， R 约降 0.4% 。
(2) 对自冷电机，环境温度每增 10 ℃，则温升增加 1.5 ～3℃。
这是因为绕组铜损随气温上升而增加。
电机温升和绝缘等级
电机温升和绝缘等级用来使器件在电气上绝缘的材料称绝缘材料。
一种或几种绝缘材料的组合称绝缘结构。
表示绝缘结构的最高允许工作温度，并在这样的温度下它能在预定的使用期内维持其性能，在允许的X围内及其所分的等级即耐热等级。
耐热等级分为Y级90℃、A级105℃、E级120℃、B级130℃、F级155℃、H 级180℃和H级以上共七个等级。
超过这个限度，绝缘材料的寿命就急剧缩短，甚至会烧毁。
这个温度限度，称为绝缘材料的允许温度。
某一点的温度与参考（或基准）温度之差称温升。
也可以称某一点温度与参考温度之差。
电机某部件与周围介质温度之差，称电机该部件的温升。
电机在额定负载下长期运行达到热稳定状态时，电机各部件温升的允许极限，称温升限度。
绝缘材料的允许温度，就是电机的允许温度；绝缘材料的寿命，一般就是电机的寿命。
电机负载运行时，从尽量发挥它的作用出发，所带负载即输出功率越大越好（若不考虑机械强度）。
但是输出功率越大、损耗功率越大，温度越高。
我们知道，电机内耐温最薄弱的东西是绝缘材料，如漆包线。
绝缘材料耐温有个限度，在这个限度内，绝缘材料的物理、化学、机械、电气等各方面性能都很稳定，其工作寿命一般约为20年。
按照允许温度的高低，电机常用的绝缘材料为A、E、B、F、H五种。
按环境温度为40摄氏度计算，这五种绝缘材料及其允许温度和允许温升如下表所示：-大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”，当“温升”突然增大或超过最高工作温度时，说明电机已发生故障。
下面就一些基本概念进行讨论。
1 绝缘材料的绝缘等级绝缘材料按耐热能力分为y、a、e、b、f、h、c7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。
所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命内，运行时绕组绝缘中最热点的温度。
根据经验，a级材料在105℃、b级材料在130℃的情况下寿命可达10年，但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值，因此一般寿命在15～20年。
高海拔对电气设备的特殊要求
高海拔对电气设备的特殊要求电气设备在高海拔地区主要受到来自温升和绝缘两个方面的影响。
文章主要针对高海拔地区对电气设备影响的探讨，从而提出相关在高海拔地区电气设计时的注意事项及建议。
标签：高海拔；电气设备；特殊要求近年来我国国民经济正处于高速发展的阶段中，同时我国中西部地区的经济也获得了一定的发展，尤其是多项基本建设项目正在慢慢走进中西部地区。
但是，我国中西部地区所处的地区属于高海拔地区，在海拔2千米以上的地区上使用电气设备，需要予以高度的重视，因为高海拔地区由于气象的特殊性，对电气设备的使用产生特殊的影响，必须要求高海拔使用电气设备满足一定的要求。
在本文中主要针对高海拔电气设备使用的特殊要求进行综述。
1 高海拔地区的气象特征高海拔地区所指的是海拔高度超过1000米的地区，其气象特征表现为：海拔高度和气压水平成反比关系，也就是海拔高度越高，气压水平月底，空气密度越小越稀薄，湿度越低，越干燥，同时空气越稀薄，太阳日照辐射的穿透力越强，白天地面吸收热量越多，温度越高，晚上地面失去热量速度越快越多，温度越低，导致昼夜温差明显。
三者之间的关系如表1所示：根据表2，随着海拔高度的上升，空气温度随之下降，海拔高度升高1千米，最高温度和平均温度降低5摄氏度。
降温有利于电气设备的散热。
2 高海拔气象对电气设备的影响2.1 高海拔气象对低压电器的影响在高海拔地区使用低压电器，因为海拔高度升高，电器内部的元器件会不断升温。
海拔高度上升每100米，升温幅度约为0.1-0.5℃；同时，海拔高度的增加还还会导致气温的降低，海拔高度上升每100米，气温下降幅度约为0.5℃。
如果在室内使用低压电器，由于室内温度变化比较小，元器件升温的温度和气温降温的温度之间补偿作用并不明显，所以在高海拔地区使用低压电器在室内使用能够符合所规定的安全标准。
但是，当在市外使用低压电器的时候，室外环境气温变化比较大，此时元器件升温的温度和气温降温的温度之间补偿作用极为明显，所以在室外使用低压电器必须考虑到温度的补偿作用所带来的影响。
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准电机绕组温度与温升的国家规定允许标准大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”来衡量的，当“温升”突然增大或超过最高工作温度时，说明电机已发生故障。
下面就一些基本概念给出基本说明。
1 绝缘材料的绝缘等级绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。
所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命内，运行时绕组绝缘中最热点的温度。
根据经验，A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年，但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值，因此一般寿命在15～20年。
如果运行温度长期超过材料的极限工作温度，则绝缘的老化加剧，寿命大大缩短。
所以电机在运行中，温度是影响绕组使用寿命的主要因素之一。
2 温升温升是电机与环境的温度差，是由电机发热引起的。
运行中的电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损，绕组通电后会产生铜损，还有其它杂散损耗等。
这些都会使电机温度升高。
另一方面电机也会散热。
当发热与散热相等时即达到平衡状态，温度不再上升而稳定在一个水平上。
当发热增加或散热减少时就会破坏平衡，使温度继续上升，扩大温差，则增加散热，在另一个较高的温度下达到新的平衡。
但这时的温差即温升已比以前增大了，所以说温升是电机设计及运行中的一项重要指标，标志着电机的发热程度，在运行中，如电机温升突然增大，说明电机有故障，或风道阻塞或负荷太重。
3 温升与气温等因素的关系对于正常运行的电机，理论上在额定负荷下其温升应与环境温度的高低无关，但实际上还是受环境温度等因素影响的。
(1) 当气温下降时，正常电机的温升会稍许减少。
这是因为绕组电阻R下降，铜耗减少。
温度每降1℃，R约降0.4%。
(2) 对自冷电机，环境温度每增10℃，则温升增加1.5～3℃。
这是因为绕组铜损随气温上升而增加。
所以气温变化对大型电机和封闭电机影响较大。
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准The manuscript was revised on the evening of 2021电机绕组温度与温升的国家规定允许标准大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”来衡量的，当“温升”突然增大或超过最高工作温度时，说明电机已发生故障。
下面就一些基本概念给出基本说明。
1 绝缘材料的绝缘等级绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。
所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命内，运行时绕组绝缘中最热点的温度。
根据经验，A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年，但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值，因此一般寿命在15～20年。
如果运行温度长期超过材料的极限工作温度，则绝缘的老化加剧，寿命大大缩短。
所以电机在运行中，温度是影响绕组使用寿命的主要因素之一。
2 温升温升是电机与环境的温度差，是由电机发热引起的。
运行中的电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损，绕组通电后会产生铜损，还有其它杂散损耗等。
这些都会使电机温度升高。
另一方面电机也会散热。
当发热与散热相等时即达到平衡状态，温度不再上升而稳定在一个水平上。
当发热增加或散热减少时就会破坏平衡，使温度继续上升，扩大温差，则增加散热，在另一个较高的温度下达到新的平衡。
但这时的温差即温升已比以前增大了，所以说温升是电机设计及运行中的一项重要指标，标志着电机的发热程度，在运行中，如电机温升突然增大，说明电机有故障，或风道阻塞或负荷太重。
3 温升与气温等因素的关系对于正常运行的电机，理论上在额定负荷下其温升应与环境温度的高低无关，但实际上还是受环境温度等因素影响的。
(1) 当气温下降时，正常电机的温升会稍许减少。
这是因为绕组电阻R下降，铜耗减少。
温度每降1℃，R约降%。
(2) 对自冷电机，环境温度每增10℃，则温升增加～3℃。
压缩机与海拔高度的关系
压缩机受海拔高度的影响
(1）海拔越高,空气越稀薄,绝压越低，压缩比越高；
(2）海拔越高，冷却效果越差，电机温升越大；（海拔越高压力越低,风扇的压力越低）(3）海拔越高，油气比越大。
高海拔处空气稀薄,电动机的冷却受到损害。
海拔越高大气压力越低，风扇压力越低，散热效果越差。
在不降低规定的数据下,标准电机可以在1000米的地方工作。
当环境温度为40℃高度或更大时，表一可以作为标准电机选用导则。
要注意,对于某些形式的压缩机，高原时电动机性能降低,远大于压缩机所需的辅助功率.
表一
表为根据经验得出的海拔对压缩机的影响,工作压力为7bar，温度不变
记住每台压缩机有一个最大的压缩机比，不可以超出该值。
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海拔及环境温度等对电机的选型影响
电机的环境因素
a) 海拔。
一般选用的电动机在海拔不超过1000m时全部适用。
当电动机运行地点在1000m至4000m范围时，随着高度的增加，空气密度的减小，电动机散热差，绕组温升增加，但是海拔每升高100m环境气温降低0.5℃至0.65℃，这就补偿了绕组冷却效果差的不足。
这时电动机规定的温升值不必修正。
当电动机运行地点在海拔4000m以上时，电动机温升值要用户与制造厂家协商确定。
b) 环境温度。
电动机运行场合周围气温太低时，电动机绝缘料变脆，轴承润滑脂凝冻结，启动用电容器因电解液冻结而失效。
当气温过高时，绕组的实际温度将会增高（实际温度=环境温度+温升），过热将对绝缘有不良影响。
因此规定：当电机运行地点周围温度经常低于0℃时，绕组温升修正值和电机性能指标，应由用户和制造商协商确定；使用地点温度在0~40℃时，温升限值一般不修正，当使用地点最高气温在40~60℃时，实际温升限值应为标准规定温升值减去环境温度超过40℃部分的差值。
当使用地点温度超过60℃时，温升限值应由用户和制造商协商确定。
c) 环境湿度。
电动机的绝缘电阻随着湿度的增高而降低。
在一般环境湿度条件下，可选用E 级或B级绝缘等级电动机，但对环境湿度高的场合，最好选择绝缘等级高的电动机（例如F级）。
或可选用专用电动机。
d) 电动机周围环境弥漫有害物质时，这些物质如进入电动机内部，就会发生极大危害。
如在使用汽油、丙烷等爆炸性气体的石油、化学工厂，在有煤尘、甲烷气体的煤矿矿井，就必须选用防爆型电动机；在有腐蚀性很强的酸碱气体和液体侵蚀电动机的场合，必须使用防腐蚀式电动机；在有水滴和杂物有可能侵入电动机内部时就要依据不同情况，选用防滴式、防滴防护式、全封闭扇冷式电动机等。