一、環境因素確定的高低壓成套開關設備的兩大發展方向
針對環境因素而確定產品的發展方向,也是目前高、低壓成套開關設備的發展方向之一,目前市場需求提出了兩大發展方向。
第一,隨著國家西部大開發和國家西部能源經濟的大發展,適應高海拔環境的高低壓成套開關設備也成為目前部分市場招標的。我國幅員廣大,具有世界上九種氣候類型分類的六種氣候區,包括濕熱、亞濕熱、暖溫、寒溫、寒冷、干熱,且有世界上特有的廣大的高海拔地區,海拔超過2000m的高原面積占國土面積的33%;海拔超1000m的面積達58%,并有1800公里跨越濕熱帶到寒冷區域的海岸線和470萬平方公里的近海大陸架及石油資源蘊藏豐富的塔克拉瑪干沙漠。電力行業是先行行業,在高海拔地區環境中,必然有大量控制電力的成套開關設備配套使用,成套產品經受此類嚴酷自然環境均會造成嚴重的影響,使產品不能發揮正常功能或使用壽命縮短。而根據國家標準,高壓成套產品適用的正常海拔環境為1000m及以下,低壓成套產品的適用的正常海拔環境為2000m及以下。而超過以上海拔高度的產品都必須重新進行研發設計、試驗研究,從產品的設計著手,充分考慮高海拔環境對高低壓成套開關設備性能的影響。
第二,2008年開始的全球性金融危機的影響,我們國家為了振興經濟,大規模投入4萬億資金,進行經濟刺激計劃,重點進行不同行業內的結構調整和技術改造提升;分別出臺了化工行業、鋼鐵行業、有色冶金行業、船舶制造行業和交通運輸行業等產業的振興,技改項目必然很多,迅速拉動了適合這些市場需求特點的電器產品市場,“三防”要求的高低壓成套開關設備成為部分招投標技術要求之一。由于高、低壓成套開關設備一般都近于用戶側布置,基于實現空間優化和降低成本(電纜長度、土木工程)等,工業客戶在接近工業流程的電氣室內使用開關成套設備。這些使用場合必然有在現場環境中存在著腐蝕性氣體,酸、堿、鹽的霧或液體,粉塵并伴隨潮濕或高溫等環境因素,即高污穢的環境,設備使用在這些場合不作技術處理,必然有對電路和產品結構的腐蝕作用,尤其對電路的腐蝕導致電氣使用功能造成嚴重的損害,直接影響產品的運行功能,事故后果非常嚴重,將會造成大面積的停電以及破壞供電系統的穩定性。這些情況在很多事故分析中不斷地出現,所以基于高污穢的環境,出現“三防”型概念特點的高低壓成套開關設備。該類成套產品的設計,重點應從產品的制造工藝入手,考慮各種腐蝕、鹽霧、濕熱等環境對產品的影響。
上述高、低壓成套開關設備兩類發展方向都是基于環境技術這門基礎學科而所確定的發展方向,對保證產品的正常功能發揮和提高產品的可靠性、機械、電氣壽命等密切相關。
二、環境技術對上述發展方向產品設計的指導
什么是環境技術呢,其對產品設計有哪些指導意義?
環境技術是研究各種環境條件對材料和產品的影響,通過對材料和產品進行環境試驗、評價,從而找到影響規律,并研究相應防護技術措施,以確保產品在預定環境條件下,可靠安全運行的一門綜合性基礎技術。它是與氣象、地理、試驗設備、測試技術、材料工藝和可靠性等多專業相交叉的綜合學科,對保證產品的正常功能發揮和提高產品的可靠性、耐久性水平密切相關。
根據對國際環境技術的學術動態的調查,近年來IEC為使環境條件和環境試驗的標準工作更好的協調,將IECTC75和TC50合并組建為IECTC104委員會,并將制訂一系列指導各類專業產品合理選擇環境條件和環境試驗方法的導則性文件。
其實我國對環境技術的研究也有很長的歷史,廣州電器科學研究所作為研究環境技術的先行者,參與了我國60~70年代熱帶和化工防腐電工產品的研究,并研究制訂了環境條件、試驗方法、產品環境技術要求和環境試驗設備的行業標準,并貫徹實施,相應的研究了防護技術措施,發展了一批新材料、新工藝。對我國援外工程項目和外貿出口起到了極大的推動作用,而且促進我國基本型產品水平的迅速提高。化工防腐電工產品也發展了系列的產品,基本滿足了化工、冶金等企業的需要,實現較廣泛的推廣,成效顯著;在60年代中,我國也建立了高原用電工產品的專業研究機構(如西安高壓電器研究所、昆明電器科學研究院等),西安高壓電器研究所作為國家電器設備試驗研究的重點試驗室,特別在“七五”期間開展了大量的基礎研究工作,分別進行了“高海拔絕緣特性—不同氣壓、溫度、濕度對絕緣特性及放電過程的影響”和“高海拔電暈特性研究”等等攻關課題,制訂了部分高原環境條件的標準,并發展了部分高原型產品?!?br />
80年代初,我國成立了《全國電工電子產品環境條件與環境試驗標準化技術委員會》及其分會,有電子、航空、鐵道等十二個部有關專家參加,進一步推動了我國環境技術標準化工作的發展,迄今已對應于IEC和按國內需要制訂了95個標準。
機械產品環境技術研究,自80年代中由機械部組織深入系統的調查后,開始實施“七.五”和“八五”的科技攻關計劃和開展有關標準化工作,使環境技術由面向電工產品發展到面向整個機械行業。目前已完成了21項基礎標準的制訂,包括機械產品(含電工產品、儀器、儀表)環境條件分類、分級,使用環境條件,各類機械產品的通用環境技術要求,產品防護類型及部分試驗方法,也為機械行業推薦出一批耐候性優良的新材料、新工藝,提出了一批指導性文件,并在生產實踐中應用,取得了良好的社會經濟效益。“九.五”由于機械部的支持,正在執行專項科技攻關研究項目,并成立了《機械工業環境技術研究中心(METRC)》。
當前由于高新技術的發展,新材料、新工藝日新月異,計算機技術已廣泛應用于各類機械產品,實現機電儀一體化,產品使用的環境領域更廣泛和嚴酷,產品的可靠性要求也更高,新材料、新產品如何預估使用壽命非常迫切,因此環境技術的研究將顯得更重要和引起國內外的廣泛重視。
高、低壓成套開關設備在環境因素影響下的產品開發,需根據國家標準和機械行業的標準來進行,國家標準和機械行業的標準對環境因素影響下產品的設計有指導性的意義。國家針對環境技術的研究體現在標準制定和試驗規則的制訂,其對現實的產品研發有非常大的指導作用,根據這些標準,可以了解上述高原環境對電工產品的主要影響因素,部分標準還提出了中肯的設計指導意見和方案;同時也可以了解防腐要素,給出不同腐蝕環境下的人工試驗規則,對于金屬件的漆膜防護和鍍鋅防護等都有對應的要求,能對具體的設計工作有很大的幫助。
所以了解目前國際和國家在環境技術上研究,對于指導我們進行具體的產品設計有現實的意義。
三、兩種環境因素對高低壓成套產品不同的影響和設計方向探討
根據JB/T7573-94《高原環境條件下電工產品通用技術條件》機械行業標準介紹,總結出以下高原氣候條件對高低壓成套開關設備的影響規律。
?。ㄒ唬└咴瓪夂驐l件對電工產品性能和電氣設備的影響規律
高原具有較惡劣的自然氣候條件,其特征為:a、空氣壓力或空氣密度較低;b、空氣溫度較低,溫度變化較大;c、空氣絕對濕度較小;d、大陽輻射照度較高;e、降水量較少;f、年大風日多;g、土壤溫度較低,且凍結期長。這些特征對電工產品性能有下面四大影響規律,列出如下:
1、空氣壓力或空氣密度降低的影響
1)對絕緣介質強度的影響
空氣壓力或空氣密度的降低,引起外絕緣強度的降低。在海拔至5000m范圍內,每升高1000m,即平均氣壓每降低7.7~10.5kPa,外絕緣強度降低8%~13%.
2)對電氣間隙擊穿電壓的影響
對于設計定型的產品,由于其電氣間隙已經固定,隨空氣壓力的降低,其擊穿電壓也下降.為了保證產品在高原環境使用時有足夠的耐擊穿能力,必須增大電氣間隙.高原用電工產品的電氣間隙可按下表進行修正:
使用地點的海拔高度/m
|
相應大氣氣壓/kPa
|
電氣間隙修正系數(零海拔為基準)
|
電氣間隙修正系數(1000m海拔為基準)
|
電氣間隙修正系數(2000m海拔為基準)
|
0 |
101.3 |
1.00 |
0.89 |
0.78 |
1000 |
90.0 |
1.13 |
1.00 |
0.88 |
2000 |
79.5 |
1.27 |
1.13 |
1.00 |
3000 |
70.1 |
1.45 |
1.28 |
1.13 |
4000 |
61.7 |
1.64 |
1.46 |
1.29 |
5000 |
54.0 |
1.88 |
1.67 |
1.47 |
3)對電暈及放電電壓的影響
a、高海拔低氣壓使高壓電機的局部放電起始電壓降低,電暈起始電壓降低,電暈腐蝕嚴重;
b、高海拔低氣壓使電力電容器內部氣壓下降,導致局部放電起始電壓降低;
c、高海拔低氣壓使避雷器內腔電壓降低,導致工頻放電電壓降低。
4)對開關電器滅弧性能的影響
空氣壓力或空氣密度的降低使空氣介質滅弧的開關電器滅弧性能降低,通斷能力下降和電壽命縮短。a)、直流電弧的燃弧時間隨海拔升高或氣壓降低而延長;b)、直流與交流電弧的飛弧距離隨海拔升高或氣壓降低而增加。
5)對介質冷卻效應,即產品溫升的影響
空氣壓力或空氣密度的降低引起空氣介質冷卻效應的降低。對于以自然對流、強迫通風或空氣散熱器為主要散熱方式的電工產品,由于散熱能力的下降,溫升增加。在海拔至5000m范圍內,每升高1000m,即平均氣壓每降低7.7~10.5kPa,溫升增加3%~10%。
a、 靜止電器的溫升隨海拔升高的增高率,每100m一般在0.4K以內,但對高發熱電器,如電爐、電阻器、電焊機等電器,溫升隨海拔升高的增高率,每100m達到2K以上。
b、 電力變壓器溫升隨海拔的增高與冷卻方式有關,其增加率每100m為:
油浸自冷,額定溫升的0.4%;干式自冷,額定溫升的0.5%;油浸強迫風冷,額定溫升的0.6%;干式強迫風冷,額定溫升的1.0%;
c、 電機的溫升隨海拔升高的增高率每100m為額定溫升的1%。
6)對產品機械結構和密封的影響
a、引起低密度、低濃度、多孔性材料(例如:電工絕緣材料、隔熱材料等)的物理和化學性質的變化;
b、潤滑劑的蒸發及塑料制品中增塑劑的揮發加速;
c、由于內外壓力差的增大,氣體或液體易從密封容器中泄漏或泄露率增大,有密封要求的電工產品,間接影響到電氣性能;
d、引起受壓容器所承受壓力的變化,導致受壓容器容易破裂。
2、空氣溫度降低及溫度變化(包括日溫差)增大的影響
1)高原環境空氣溫度對產品溫升的補償
平均空氣溫度和最高空氣溫度均隨海拔升高而降低,電工絕緣材料的熱老化壽命決定于平均空氣溫度。高原環境空氣溫度的降低可以部分或全部補償因氣壓降低而引起電工產品運行中溫升的增加。環境空氣溫度的補償值為0.5K/hm。
2)日溫差或溫度變化對產品結構的影響
高原空氣溫度的日溫差大。較大的溫度變化使產品外殼容易變形、龜裂,密封結構容易破裂。
3、空氣絕對濕度減小的影響
1)、絕對濕度對外絕緣強度的影響
平均絕對濕度隨海拔升高而降低。絕對濕度降低時,電工產品的外絕緣強度降低,因此要考慮工頻放電電壓與沖擊閃絡電壓的濕度修正。
濕度修正以零海拔時的平均絕對濕度:11g/m3為基準,具體修正按GB311.2中有關規定。
2)、絕對濕度對電機換向及炭刷磨損的影響
絕對濕度的降低使換向器電機的換向火花增大,同時使電機炭刷的磨損率增加。
4、太陽輻射照度,包括紫外線輻射照度增加的影響
1)高原熱輻射增加的影響
海拔5000m時最大太陽輻射度為低海拔時相應值的1.25倍,熱輻射對物體起加熱作用。對于戶外用電工產品,太陽熱輻射的增加引起較大的表面附加溫升,降低有機絕緣材料的材質性能,使材料變形,產生機械熱應力等影響。
2)高原紫外線輻射增加的影響
紫外線輻射照度隨海拔升高的增加率比太陽總輻射照度的增加率大得多,海拔3000m時已達低海拔時相應值的2倍。紫外線引起有機絕緣材料的加速老化,使空氣容易電離而導致外絕緣強度和電暈起始電壓降低。
從上述四大影響看出,高、低壓成套開關設備使用在高原環境上的設計應該減低這些影響,提高絕緣配合,同時增大電氣間隙,在選擇材料上和器件上綜合考慮,從結構設計和選擇高原型器件入手,解決相關技術問題,其主要實現手段就是要從產品設計層面考慮。
(二)高污穢環境對電氣設備的影響
針對高污穢環境下重點是產品設備耐腐蝕、耐潮濕、耐鹽霧的問題,這些腐蝕的問題都是來自一線質量事故或技術問題的總結。高污穢環境對電氣設備的影響重點表現在以下三方面:
1、整個電氣回路(一次、二次)和銅排連接的腐蝕影響
高、低壓成套開關柜使用在一些使用環境出現高污穢腐蝕性氣體或鹽霧或粉塵等的電氣室時,必然這些氣體或粉塵等在接觸潮濕性環境后,即可會轉化成很強的腐蝕性(轉化為酸),如SO2,H2S,氯氣、鹽霧等氣體,而電氣回路中常見處理工藝如鍍銀等或裸銅連接對這些強酸非常敏感,粉塵或氣體一旦轉化為強酸,就會腐蝕開關柜的電路部分,改變導線的化學性質和物理性質,觸點的傳導性等,數月后可出現的明顯后果為:
a)、裸銅母線的顏色變化:銅的一些部位變為淺藍色/銅的一些部位變黑/脫落(粉化效應)
b)、腐蝕鍍銀母線和鍍銀開關接頭(開關器件連接端頭或內部觸頭),導致銀線突出(銀須效應);
c)、本地母線的過熱,母線接合點的傳導性降低,從而導致過熱;
d)、可抽取式鍍銀觸點(電插頭&輔助滑動/插入式觸點)開始氧化,它們變黑,并開始出現過熱;
e)、開關開始出現過熱、或停止運行;
f)、腐蝕帶有裸露表面的電纜(電力線或輔助電線),導致出現爆裂、高電阻等情況。
這些缺陷通常迅速出現于制造商的保質期內,直接影響開關柜的電氣性能。如果是一次線路出現問題,將出現溫升過熱,接地故障等事故;如果是二次線路出現問題,卻出現誤分,誤合或拒動作或誤報等等缺陷,直接影響產品的運行功能,事故后果非常嚴重,將會造成大面積的停電以及破壞供電系統的穩定性。
這些現象通常出現在以下領域通用工業流程中:石油和天然氣,化工,冶金、造紙或紙漿廠、水泥,污水處理工廠、海島或港口工程,船舶或海上石油鉆井平臺等等使用領域。
2、結構零件在高污穢環境下的腐蝕影響
據于上述使用環境中,結構零件按常規的處理,也將出現腐蝕情況。結構零件的表面處理工藝是直接影響這些情況的原因,漆膜工藝和厚度,鍍鋅層工藝、附著力和厚度等等指標都應根據使用環境嚴酷程度不同,按等級進行規范,有目的選擇對應的防護漆或鍍鋅層厚度,減輕腐蝕的作用,加強電化腐蝕和化學腐蝕的防護措施。結構零件的腐蝕也會直接或間接影響產品的性能,尤其一些承擔動熱穩定性的應力的結構零件,如母線橫梁等,導致結構強度不夠,最后影響成套開關設備的性能,如耐受短路強度等等;柜體結構的緊固件的腐蝕也是常見現象,緊固件的腐蝕將直接影響到結構的強度。這些情況都是結構零件在高污穢環境下的腐蝕影響。
3、元器件在高污穢環境下的腐蝕影響
元器件在高污穢環境下的腐蝕也是存在的,其腐蝕后造成的影響是顯而易見的,其后果也很嚴重。主要在于部分選型人員未能關注環境因素下來選型,在這些特殊使用環境下,元器件的設計和制造工藝是經過特殊處理過的,包括其電路的工藝設計、塑料的材料構成、接頭端子等。這些措施可以使開關器件等有耐鹽霧、耐腐蝕、耐潮濕等特性,國外的器件在這些方面做得比較規范,如施耐德電氣公司的大部分低壓器件就有專門使用在3C1或3C2等級的特性,選型時可以咨詢相關的技術支持部門。
器件作為成套設備的主要構成,其可靠性和安全性是非常關系到成套設備產品的質量優劣,器件的選擇非常關鍵,所以在高污穢的環境下元器件選型一定要選擇適合的型號,來保證三防功能的實現。
從上述三方面的情況可以得知,在高污穢環境下,高、低壓成套開關設備的設計和制造,必須從器件的設計選型開始,就應注重環境因素的選型;并在產品制造工藝設計入手,解決電路耐腐蝕的問題和結構零件的表面涂敷防護問題,盡量減輕腐蝕性氣體或粉塵等造成的腐蝕問題。其主要實現手段就是要從產品制造工藝設計層面考慮。
四、基于特殊環境因素下高、低壓成套開關設備設計和制造的幾個關鍵點
從以上兩種不同環境因素對設備產品造成的影響來進行實際產品的研發設計,必須要注意以下幾個關鍵點,其設計的關鍵點主要涵蓋三大部分,一是,開關器件和控制器件的選型;二是,一次、二次線路的布置和導體的防護措施;三是,采用不同結構設計。下面根據公司已經成功開發的高原型12kV交流金屬封閉開關設備KYN44H4-12和低壓成套開關設備BWL16,及高污穢環境條件下低壓成套開關設備的工藝控制規則進行闡述。
?。ㄒ唬╅_關器件和控制器件的選型
高原型高、低壓成套開關設備開關器件的選型很重要,尤其高壓器件,現在常用采取的方法是選擇為高海拔地區專門研制的專用電氣設備,如采用高原型變壓器,高原型真空斷路器等,對于柜內導體間、導體對地間的空氣間隙按高海拔地區絕緣距離要求處理,防止絕緣擊穿,或采用更高電壓等級的電氣設備,如電壓、電流互感器及絕緣子套管等,其電氣間隙和爬距等來滿足上述海拔高度升高而需修正的系數。而對于控制器件,一般為電子器件,弱電控制,可靠性較高,受海拔高度的影響較小,容易解決高海拔的影響問題。
低壓成套開關設備的主開關選型要注意其絕緣電壓適當大些,正常的電網額定電壓為400v,在4000m海拔,可以選用絕緣電壓為1000v的框架開關和塑殼開關,保證外絕緣強度裕度大些,從而減輕高海拔低氣壓的影響,需要注意的是,低壓元件電流互感器等要選用特殊處理過加大爬距和電氣間隙的產品,來保證二次側的工頻耐壓等指標能通過,其他二次側弱電的器件基本上可以按普通型的器件進行選擇。
以上是高原型成套設備對于器件一些選型設計的經驗方法,關鍵點在于要滿足和考慮以下四點要求:
1、 外絕緣強度裕度要足夠大,必須滿足高海拔空氣密度下降造成的外絕緣強度下降而進行修正的要求,從而產品的耐沖擊電壓和工頻耐受電壓達到高海拔使用的要求;
2、 對于成套器件內部機械傳動件,如操作手車、脫扣器等要考慮高原溫度變化大而造成材料變形對公差的影響,這些在設計對應器件時要加以考慮;
3、 空氣壓力或空氣密度的降低引起空氣介質冷卻效應的降低,造成溫升升高的影響,尤其大電流器件,需考慮降容使用,其降容系數根據海拔高度不同而確定,具體要參看器件生產廠家的技術說明。
4、 絕緣材料的選擇,應盡量選用受溫差變化不大和防老化程度高的絕緣材料(如DMC或SMS模塑料等),在保證高強度的同時,變形量和老化程度較小,適應其對絕緣配合要求較高的地方,如低壓的母線框等,同時應注意海拔高度修正系數要求的爬電距離、電氣間隙尺寸要求。
而對于高污穢環境下使用的器件,必須要注重環境因素的影響。在選型時要依據其現場存在的環境情況,如有H2S、SO2氣體存在,或有鹽霧環境,或有大量的有腐蝕性的粉塵等等,分別對待。隨著國際上對環境技術的深入研究,已有不少專門器件來應對各種不同使用環境,這些在一些大型跨國電氣公司中元器件選型手冊中已經有所體現,選用適合的電氣元件是個關鍵點。如有鹽霧環境要求,可以選用船用的元器件,如H2S、SO2氣體存在,可以選用3C1或3C2等級的元器件,如有粉塵,可以選用高防護型的器件,等等。
(二)一次、二次線路的布置和導體的防護措施
高原型成套設備對一、二線的布置要求較高,整個母線系統要進行重新設計。要考慮電氣間隙和爬電距離必須按照高海拔的修正系數進行修正,整個空間布置要合理、美觀和母排最短設計為原則,考慮溫升散熱情況,合理布局設計。
中壓成套按1000m海拔高度為基準,海拔系數修正根據機械行業標準所確定的系數進行修正。不同海拔高度,其修正系數不同,只要不影響結構外形尺寸大太,可以盡量升高海拔高程,因為按其修正系數的規律,更高海拔的修正系數可以兼容下個等級的高度,這樣可以減少設計種類,減少海拔高程所造成的多種類,方便標準化圖紙。
低壓成套按2000m海拔高度為基準設計,修正系數同中壓一樣進行修正。由于低壓成套的電氣間隙、隔離距離、爬電距離都較小,修正值也較小;但在裝配尺寸設計和裝配工藝要求中必須要對此值進行修正,以滿足海拔高程的修正要求。而對于高污穢環境下的電路腐蝕的防護,即導體的防護,是高污穢環境下產品設計的重點和難點。其涉及導體涂敷工藝的選擇,絕緣方法的選擇、導體連接防蝕等等制造工藝范疇,常用的工藝方法有如下幾方面內容。
1、 導體的表面防護
目前高、低壓成套開關設備內部導體一般選擇為銅材,裸銅的腐蝕大多為電化腐蝕和化學腐蝕,基于銅材雜質的存在,在潮濕的空氣環境中容易起電池效應,銅被氧化而腐蝕;或銅在酸的直接作用下而腐蝕,故可以在導體的表面加層防護膜,隔絕與空氣、和酸等物質接觸。一般常用的防護工藝方法有:導體全長鍍錫,或包熱縮套管,或硫化絕緣,或刷黑漆(三防漆種),或全長鍍鎳,或鍍鎳加鉻等等方法。這些方法均可以實現其目標,但取決于其經濟性。
2、 導體的連接防護
在高污穢的環境下,導體之間連接的防護也很關鍵,不推薦使用鍍銀工藝;最好還是使用鍍錫工藝,強腐蝕地區可以選擇使用鍍鎳工藝進行。因為鍍銀工藝,鍍銀層非常容易出現電化腐蝕現象,出現銀須效應,尤其在有硫化物存在的環境中。
3、 接線端子的防護
端子部分也不能鍍銀處理,鍍錫或鍍鎳都是一種選擇,還有鍍鉻處理工藝也是可以的,重點要求的就是防腐蝕要求。常用的是推薦鍍錫工藝,注意的是輔助電路所用的接線端引腳等都必須鍍錫。
4、 電線電纜的防護
電源電纜和輔助電纜應為全鍍錫的銅電纜:切忌使用裸銅電纜或部分鍍錫的銅電纜。所用電纜必須具備PVC絕緣,裝配電源和控制電纜的接線片應鍍錫,應使用橡膠套管遮蓋電纜的非絕緣部件和壓接區域等等防護要求,需要注意的細節是對接地銅帶也要作鍍錫處理,以保證接地連續性。
5、 關鍵部位的防護
如低壓MCC成套柜的垂直母排,除了防護外,還會使用周期內經常插拔的現象,要求有耐磨的性能,所以有些關鍵部位的鍍層防護可以采用鍍鎳或鍍鉻來實現,不僅能防腐蝕,而且實現耐磨的性能。還有可以按西門子SIVACON8PT柜型在石油工業工藝調整方案中介紹那樣,選用杜邦公司的Teroson膠帶進行覆蓋,實現對關鍵部位的防護。
(三)采用不同結構設計
高原型成套開關柜的結構設計關鍵地方在于布置有足夠的空間位置來進行母線系統的安裝,據于上述電氣間隙,爬電距離和隔離距離等尺寸參數需要根據海拔修正系數進行修正,故有別于常規產品。在結構尺寸鏈關系上要考慮和預留出基于海拔因素下的更大些的尺寸,所以整個結構要作重新的設計。如今,結構設計都在三維軟件上設計,給于尺寸干涉的檢查可以直接使用修正后的數據。在選聯母排四周的裝配零件干涉檢查,均按修正后的數據進行,這樣設計仿真模擬便于保證相應電氣間隙、爬電距離的尺寸滿足修正要求;同時也要關注到飛弧距離受海拔因素的影響,布置器件安裝位置時也應該適當考慮,飛弧距離要增加的情況,總之高原型成套開關柜的結構設計一定要綜合考慮尺寸鏈關系變化的情形,設計出符合修正值要求的結構。
而對于高污穢環境下的結構設計,一方面要保證更高防護等級的封閉開關柜的設計實現,在結構設計要考慮保證防護等級的實現,改善設計不合理的地方;另一方面,對照相關國家、行業標準的要求,選擇合適的金屬材料,如使用耐腐蝕能力強的進口敷鋁鋅鋼板或不銹鋼板。在金屬板材的表面處理工藝規定進行規范,如在工藝流程中加鈍化處理,或二道涂漆工藝(先防銹底漆涂敷后再面漆)等,同時考慮漆種的選擇,涂層厚度、涂層附著力及質量檢測標準等,內部結構件如用鍍鋅件,也要規范相應的鍍鋅工藝要求,如鍍鋅工藝流程、鍍鋅層厚度和鋅層附著力等。對于鉚接螺釘、自攻螺釘、螺栓、墊圈、螺母等等金屬緊固件的表面處理規定要求按鹽霧試驗的結果進行抽檢,保證產品的質量穩定,來達到防蝕要求。這些層面都有專門的工藝文件資料要求進行規范,最終能在零件級工藝設計達到要求。
五、結論
高、低壓成套開關設備在電力系統中處于電網用戶側或電廠工業流程尾端,量大面寬,所以使用環境多種多樣,其中就有市場需求面寬廣的適用特殊環境(即高海拔環境和高污穢環境)下的產品發展方向。故本文根據這些需求和發展方向,簡要介紹了環境技術的慨況,綜合了兩種特殊環境下對高、低壓成套開關設備設計和制造的影響,提出了相應的解決方案和思路,同時也指明了基于特殊環境因素下高、低壓成套開關設備設計和制造的幾個關鍵點,并具體運用到實際的設計過程中,最終保障使用兩類環境下的產品順利開發和設計起到指導作用,同時保證產品質量,滿足了社會的需求。
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