Miten korkeus vaikuttaa HV-laitteiden eristyksen ja lämpötilan nousuun?

Kun korkeus kasvaa, ilman tiheys, lämpötila ja atmosfaerinen paine vähenevät vastaavasti, mikä johtaa siihen, että ilmatilaisten väliruotsien dielektrinen vahvuus ja porseleeni komponenttien ulkoisen eristeen suorituskyky heikkenevät. Tämä johtaa korkean jännitteen sähkölaitteiden ulkoisen eristeen suorituskyvyn heikkenemiseen. Koska useimmat korkean jännitteen laitteet on suunniteltu asennettavaksi korkeudelle, joka on alle 1 000 metriä, sellaisten laitteiden käyttö yli 1 000 metrin korkeudella voi vaarantaa luotettavan eristeen suorituskyvyn. Siksi korkean jännitteen kytkentälaiteiden ulkoinen eriste täytyy vahvistaa korkeilla alueilla.

Yli 1 000 metrin (jopa 4 000 metrin) korkeudella sijaitseville alueille yleensä edellytetään, että jokaisen lisäkorkeuden 100 metrin kohdalla ulkoisen eristeen testijännitteen on oltava 1% suurempi laitteita valittaessa ja testattaessa.

Korkean jännitteen laitteille, jotka toimivat 2 000–3 000 metrin korkeudella ja joiden jännite on enintään 110 kV, ulkoisen eristeen vahvuutta yleensä vahvistetaan valitsemalla laitteet, joiden eristetaso on yksi korkeampi—tämä nostaa impulssijännitteen ja verkkotajuaan kestojännitteen noin 30 %.

Korjausmenetelmistä ja laskutoimituksista korkean korkeuden ulkoisessa eristeydessä viitataan IEC 62271-1:aan, GB 11022:aan ja Q/GDW 13001-2014 Tekninen standardi ulkoisen eristeen konfigurointia varten korkeilla alueilla.

Altitudin vaikutukseen ulkoiseen eristykseen liittyen IEC-standardien mukaan, jos korkean jännitteen laitteen lämpötilan nousutesti tehdään korkeudella, joka on alle 2 000 metriä, lämpötilan noususuorituskyvyn on arvioitava uudelleen, kun laite otetaan käyttöön 2 000–4 000 metrin korkeudella. Tämä johtuu siitä, että ohuempi ilma vähentää luonnollisen konvektion jäähdytystehoa.

Normaalissa testiohjelmassa mitattu lämpötilan nousu ei saa ylittää IEC 62271-1:n taulukon 3:ssa määriteltyjä arvoja. Kun laitteita asennetaan yli 2 000 metrin korkeudelle, sallittu maksimilämpötilaraaja pitäisi vähentää 1 % jokaisesta lisäkorkeuden 100 metristä. Käytännössä kuitenkin erityisiä lämpötilan nousuraajoja ei yleensä tarvitse asettaa pelkästään korkeuden nousun perusteella. Tämä johtuu siitä, että korkeammissa korkeuksissa päätöslaitosten ympäristölämpötila on yleensä alhaisempi. Vaikka lämpötilan nousu olisikin korkeampi, laitteen lopullinen toiminnan lämpötila pysyy hyväksyttävissä rajoissa (on lopullinen lämpötila, ei lämpötilan nousu, joka vaikuttaa laitteen suorituskykyyn). Eri korkeudet vastaavat eri maksimiympäristöilman lämpötiloja, kuten alla olevassa taulukossa näkyy.

Taulukko 1: Maksimiympäristöilman lämpötila eri korkeuksissa

Korkeus vaikuttaa sekä korkean jännitteen sähkölaitteiden ensisijaisen (korkean jännitteen) osan ulkoiseen eristykseen myös ohjauslaitteisiin. Ohjauskabinetit voivat sisältää toissijaisia komponentteja, kuten moottoreita, katkaisijoita, kosketinvalitsimia ja relaysia, jotka useimmiten perustuvat ilmaeristykseen. Siksi niiden eristesyky heikkenee myös korkeilla alueilla. Tämän tekijän on otettava huomioon laitteita valittaessa.