Hvordan højde påvirker isolering og temperaturstigning for højspændingsudstyr

Når højden stiger, falder lufttætheden, temperaturen og atmosfærisk tryk i overensstemmelse hermed, hvilket fører til nedsat dielektrisk styrke af luftmellemrum og ydre isoleringsydeevne af porcelænskomponenter. Dette resulterer i forringet ydre isoleringsydeevne for højspændings elektrisk udstyr. Da det meste højspændingsudstyr er designet til installation på højder under 1.000 meter, kan brug af sådant udstyr på højder over 1.000 meter kompromittere den pålidelige isoleringsydeevne. Derfor skal den ydre isoleringsstyrke af højspændingsskifter, der anvendes i høje områder, forbedres.

For høje områder over 1.000 meter (op til 4.000 meter) kræves det generelt, at for hver ekstra 100 meters højde, øges den ydre isoleringsprøvevoltage med 1% under udstyrvalg og prøvning.

For højspændingsudstyr, der opererer på højder mellem 2.000 og 3.000 meter med spændinger op til 110 kV, forbedres den ydre isoleringsstyrke typisk ved at vælge udstyr med en højere isoleringsklasse - dette øger impulshåndtering og netfrekvenshåndtering med ca. 30%.

For korrektionsmetoder og beregninger angående ydre isolation i høje områder, henvis til IEC 62271-1, GB 11022, og Q/GDW 13001-2014 Tekniske specifikationer for ydre isolationskonfiguration i høje områder.

Udover indvirkningen af højde på ydre isolation, fastsætter IEC-standarder, at hvis temperaturstigningstesten af højspændingsudstyr udføres på en højde under 2.000 meter, skal temperaturstigningsydeevnen vurderes igen, når udstyret installeres på højder mellem 2.000 og 4.000 meter. Dette skyldes, at tyndere luft reducerer effektiviteten af naturlig konvektionsoverfladeafkøling.

Under normale testforhold må den målte temperaturstigning ikke overstige de værdier, der er angivet i Tabel 3 i IEC 62271-1. Når udstyr installeres på højder over 2.000 meter, skal den tilladte maksimale temperaturgrænse nedjusteres med 1% for hvert ekstra 100 meters højde. Imidlertid er det i praksis generelt unødvendigt at pålægge særlige temperaturstigningsgrænser baseret alene på stigende højde. Dette skyldes, at højere højder er forbundet med lavere omgivelsetemperaturer i transformatorstationerne. Selvom temperaturstigningen er højere, forbliver den endelige driftstemperatur for udstyret inden for acceptable grænser (det er den endelige temperatur, ikke temperaturstigningen, der påvirker udstyrets ydeevne). Forskellige højder svarer til forskellige maksimale omgivelsetemperaturen, som vist i tabellen nedenfor.

Tabel 1: Maksimal omgivelsetemperatur svarer til forskellige højder

Udover at påvirke den ydre isolation af de primære (højspændings) dele af højspændings elektriske udstyr, påvirker høj højde også kontrolenheder. Kontrolskabe kan indeholde sekundære komponenter som motorer, brydere, kontaktorer og relæer, hvoraf de fleste afhænger af luftisolation. Deres isoleringsydeevne forringes derfor også på høje højder. Dette faktor skal tages i betragtning under udstyrvalg.