低压成套开关设备使用条件优化

要正确地使用低压开关柜和控制设备，就必须满足低压开关柜的使用条件。

在GB/T 16935.1—2008《低压系统内设备的绝缘配合 第1部分：原理、要求和试验》标准中对电气间隙的要求涉及低压开关柜主元件的安装、一次和二次载流导体的安装、开关柜内各种导电结构件的电气间隙以及人身安全防护距离等各种技术问题。这些都与低压开关柜的设计和制造密切相关。

除了电气间隙和冲击耐受电压的要求外，在高海拔地区使用的低压开关柜还需要考虑辐射（紫外线）、静电、绝缘、灭弧、温度、沙尘、外形和密封等各种因素，具体可参见GB/T 20626.1—2006《特殊环境条件 高原电工电子产品 第1部分：通用技术要求》标准的要求。

1.低压成套开关设备对安装区域海拔的要求

随着中国经济的发展，在高海拔地区使用的低压成套开关设备越来越多，例如我国的青藏铁路，超过49.08%的路段都在海拔4000m以上，沿线数十个车站所使用的高压、中压和低压开关柜安装场所的海拔自然也就在4000m以上。按照国家标准，低压成套开关设备安装场所的海拔不得超过2000m。对于应用在高海拔地区的低压成套开关设备，如何突破海拔2000m的高度限制是一个很重要的课题。

高海拔地区空气密度低，紫外线辐射强，所以当海拔超过2000m后，开关设备内部的绝缘和耐压水平、开关设备的散热能力都随着海拔的增加而降低，同时各种开关电器的灭弧能力也随着海拔增加而降低。

国家标准GB/T 16935.1—2008中，对海拔超过2000m的低压开关柜内爬电距离和电气间隙给出了定量数据。

标准摘录：GB/T 16935.1—2008《低压系统内设备的绝缘配合 第1部分：原理、要求和试验》

表A2 海拔修正系数

根据GB/T 16935.1—2008的表A2计算得出表1-6。

表1-6 电气间隙及爬电距离

一般来说，海拔每升高100m，低压成套开关设备内各种绝缘材料的绝缘强度降低1%，母线和低压开关电器的温升增加0.4K，高发热低压开关电器的温升增加2K。所以，当低压成套开关设备安装场所的海拔超过2000m后，低压成套开关设备需要整体降容。

关于高原环境下低压开关电器的技术要求见GB/T 20645—2006《特殊环境条件 高原用低压电器技术要求》、GB/T 20626.1—2006《特殊环境条件 高原电工电子产品 第1部分：通用技术要求》等标准。

表1-7用于计算低压开关电器随着海拔变化的降容系数。

表1-7 低压开关电器随着海拔变化的降容系数

国家标准GB/T 20626.1—2006对应用在高原环境下的低压成套开关设备和低压开关电器提出了一系列特殊要求：

标准摘录：GB/T 20626.1—2006《特殊环境条件 高原电工电子产品 第1部分：通用技术要求》

第5.3部分：电工电子产品的电气间隙

第5.5部分：温升

在高原环境条件下，温升限值不应超过常规型相应产品标准规定的值。第5.6部分：工频耐受电压和雷电冲击耐受电压

工频耐受电压和雷电冲击耐受电压的海拔修正系数表

在试验测试时，要按当地的海拔将工频耐受电压和冲击耐受电压乘以表中的系数K。

【例1-1】 设某型低压成套开关设备的额定绝缘电压U_i符合如下要求：300V<U_i≤690V，对应的工频耐受电压是AC 1890V/5s。如果此低压成套开关设备被用在海拔4000m处，试问此低压成套开关设备的工频耐受电压是多少？(www.xing528.com)

解：

我们设想此低压成套开关设备的原型在海拔接近零之处进行型式试验（例如上海电科所试验站，它的海拔是4m），查GB/T 20626.1—2006的第5-6部分的表格得知海拔4000m处的修正系数是1.67，于是在4000m处的工频耐受电压1890/1.67≈1132V。

如果要保持工频耐受电压为1890V/5s，则必须加大电气间隙。查GB/T 20626.1—2006第5-5部分的表得知4000m处的电气间隙倍增系数是1.29，也即低压成套开关设备的最小电气间隙由10mm增至12.9mm。

注：低压成套开关设备的工频耐受电压等级见GB 7251.1—2013的表8“主电路的工频耐受电压值”。

2.低压成套开关设备周围空气温度和大气条件

根据国家标准GB 7251.1—2013《低压成套开关设备和控制设备 第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备》（等同于IEC 60439-1：2011），我们有如下定义：

（1）低压成套开关设备的周围空气温度

1）低压配电所户内的成套设备的周围空气温度：周围空气温度不得超过+40℃，而且在24h内其平均温度不超过+35℃。周围空气温度的下限为-5℃。

2）低压配电所户外成套设备的周围空气温度：周围空气温度不得超过+40℃，而且在24h内其平均温度不超过+35℃。周围空气温度的下限为

——温带地区为-25℃；

——严寒地区为-50℃。

（2）大气条件

1）低压配电所户内成套设备的大气条件：空气清洁，在最高温度为40℃时，其相对湿度不得超过50%。在较低温度时，允许有较大的相对湿度。例如，+20℃时相对湿度为90%。但应考虑到由于温度的变化，有可能会偶尔产生适度的凝露。

2）低压配电所户外成套设备的大气条件：最高温度为+25℃时，相对湿度短时可高达100%。

3.污染等级

对于低压成套开关设备来说，柜内绝缘材料都按污染等级3来考虑。包括型式试验和出厂检验，爬电距离和电气间隙也一律按污染等级3的要求确定试验参数和检验参数。

根据国家标准GB 7251.1—2013《低压成套开关设备和控制设备 第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备》（等同于IEC 60439-1：2011），我们有如下定义：

（1）污染等级

污染等级指成套设备所处的环境条件。

对外壳内的开关器件或元件，可使用外壳内环境条件的污染等级。

为了确定电气间隙和爬电距离，确立了以下四个微观环境的污染等级：

污染等级1：无污染、或仅有干燥的非导电性污染。

污染等级2：一般情况下，只有非导电性污染。但是，也应考虑到偶然由于凝露造成的暂时的导电性。

污染等级3：存在导电性污染，或者由于凝露使干燥的非导电性污染变成导电性的污染。

污染等级4：造成持久性的导电性污染。例如由于导电尘埃或雨雪造成的污染。

（2）工业用途的污染等级标准

如果没有其他规定，工业用途的成套设备一般在污染等级3环境中使用。而其他污染等级可以根据特殊用途或微观环境考虑采用。