高度が高電圧設備の絶縁と温度上昇に与える影響

高度が上昇するにつれて、空気の密度、温度、大気圧はそれぞれ減少し、これにより空気間隔の絶縁強度と磁器部品の外部絶縁性能が低下します。これは高電圧電気機器の外部絶縁性能を悪化させます。ほとんどの高電圧機器は標高1,000メートル未満での設置を前提に設計されているため、1,000メートルを超える標高で使用すると信頼性のある絶縁性能が損なわれる可能性があります。したがって、高地で使用される高電圧スイッチギアの外部絶縁強度を強化する必要があります。

1,000メートル（最大4,000メートル）以上の高地では、通常、標高が100メートルごとに外部絶縁試験電圧を1%増加させることが機器選定および試験において求められます。

標高2,000から3,000メートルで動作する110kV以下の高電圧機器の場合、外部絶縁強度は通常、一つ上の絶縁レベルを持つ機器を選択することで強化されます—これにより、インパルスおよび商用周波数耐電圧が約30%増加します。

高地における外部絶縁に関する補正方法と計算については、IEC 62271-1、GB 11022、およびQ/GDW 13001-2014 高地地域における外部絶縁配置技術仕様を参照してください。

標高が外部絶縁に与える影響に加えて、IEC標準によれば、高電圧機器の温度上昇試験が標高2,000メートル未満で行われた場合、その機器が標高2,000〜4,000メートルで稼働する際には温度上昇性能を再評価する必要があります。これは、薄い空気が自然対流冷却の効果を減じるためです。

通常の試験条件下では、測定された温度上昇はIEC 62271-1の表3に記載された値を超えてはなりません。標高2,000メートル以上の場所に機器を設置する場合、許容最大温度制限は標高が100メートルごとに1%減少する必要があります。しかし、実際には、単に標高が上がったという理由だけで特別な温度上昇制限を課す必要はありません。これは、高い標高は変電所の周囲温度が低いことを意味するためです。温度上昇が高くても、最終的な機器の動作温度は許容範囲内に保たれます（機器の性能に影響を与えるのは最終温度であり、温度上昇ではありません）。異なる標高に対応する最大周囲空気温度は以下の表に示されています。

表1：異なる標高に対応する最大周囲空気温度

高電圧電気機器の一次（高電圧）部分の外部絶縁に影響を与えるだけでなく、高地は制御装置にも影響を与えます。制御盤にはモータ、ブレーカー、コンタクター、リレーなどの二次部品が含まれることが多く、これらの大半は空気絶縁に依存しています。したがって、これらの絶縁性能も高地で低下します。この要素は機器選定時に考慮する必要があります。