ความสูงมีผลต่อฉนวนและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของอุปกรณ์แรงดันสูงอย่างไร

เมื่อความสูงเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของอากาศ อุณหภูมิ และความดันบรรยากาศจะลดลงตามลำดับ ส่งผลให้ความต้านทานทางไฟฟ้าของช่องว่างอากาศและสมรรถนะการฉนวนภายนอกของชิ้นส่วนเซรามิกลดลง ทำให้สมรรถนะการฉนวนภายนอกของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงเสื่อมโทรม เนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงส่วนใหญ่ถูกออกแบบมาสำหรับการติดตั้งที่ความสูงต่ำกว่า 1,000 เมตร การใช้อุปกรณ์เหล่านี้ที่ความสูงเกิน 1,000 เมตรอาจทำให้สมรรถนะการฉนวนไม่น่าเชื่อถือได้ ดังนั้น ความแข็งแกร่งของการฉนวนภายนอกของสวิตช์เกียร์แรงสูงที่ใช้ในพื้นที่ความสูงสูงต้องได้รับการเสริมสร้าง

สำหรับพื้นที่ความสูงสูงเกิน 1,000 เมตร (สูงสุด 4,000 เมตร) โดยทั่วไปจะต้องการให้สำหรับทุก ๆ ความสูงเพิ่มขึ้น 100 เมตร แรงดันทดสอบการฉนวนภายนอกเพิ่มขึ้น 1% ในการเลือกและทดสอบอุปกรณ์

สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงที่ทำงานที่ความสูงระหว่าง 2,000 ถึง 3,000 เมตร ด้วยแรงดันสูงสุด 110kV ความแข็งแกร่งของการฉนวนภายนอกโดยทั่วไปจะได้รับการเสริมสร้างโดยการเลือกอุปกรณ์ที่มีระดับฉนวนสูงขึ้นหนึ่งระดับ—ซึ่งเพิ่มแรงดันทนทานจากการกระแทกและความถี่พลังงานประมาณ 30%

สำหรับวิธีการแก้ไขและการคำนวณเกี่ยวกับการฉนวนภายนอกที่ความสูงสูง โปรดอ้างอิง IEC 62271-1, GB 11022, และ Q/GDW 13001-2014 Technical Specification for External Insulation Configuration in High-Altitude Areas

นอกจากผลกระทบของความสูงต่อการฉนวนภายนอกแล้ว ตามมาตรฐาน IEC หากการทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงดำเนินการที่ความสูงต่ำกว่า 2,000 เมตร สมรรถนะการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะต้องได้รับการประเมินใหม่เมื่ออุปกรณ์ถูกนำไปติดตั้งที่ความสูงระหว่าง 2,000 ถึง 4,000 เมตร นี่เป็นเพราะอากาศที่บางลงทำให้ประสิทธิภาพของการระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนตามธรรมชาติลดลง

ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบปกติ ค่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่วัดได้ไม่ควรเกินค่าที่ระบุไว้ในตาราง 3 ของ IEC 62271-1 เมื่ออุปกรณ์ถูกติดตั้งที่ความสูงเกิน 2,000 เมตร ค่าจำกัดสูงสุดของอุณหภูมิที่ยอมรับได้ควรลดลง 1% สำหรับทุก ๆ ความสูงเพิ่มขึ้น 100 เมตร อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ มักไม่จำเป็นต้องกำหนดข้อจำกัดอุณหภูมิพิเศษตามความสูงเพิ่มขึ้น เพราะความสูงที่มากขึ้นสอดคล้องกับอุณหภูมิแวดล้อมที่ต่ำลงของสถานีไฟฟ้า แม้อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น แต่อุณหภูมิการทำงานสุดท้ายของอุปกรณ์ยังคงอยู่ภายในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ (เป็นอุณหภูมิสุดท้าย ไม่ใช่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่ส่งผลต่อสมรรถนะของอุปกรณ์) ความสูงต่าง ๆ สอดคล้องกับอุณหภูมิอากาศแวดล้อมสูงสุดที่แตกต่างกัน ดังแสดงในตารางด้านล่าง

ตาราง 1: อุณหภูมิอากาศแวดล้อมสูงสุดที่สอดคล้องกับความสูงต่าง ๆ

นอกจากจะส่งผลต่อการฉนวนภายนอกของส่วนหลัก (แรงสูง) ของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงแล้ว ความสูงสูงยังส่งผลต่ออุปกรณ์ควบคุมด้วย ตู้ควบคุมอาจประกอบด้วยส่วนประกอบรอง เช่น มอเตอร์ สวิตช์วงจรป้องกัน คอนแทคเตอร์ และรีเลย์ ซึ่งส่วนใหญ่พึ่งพาการฉนวนด้วยอากาศ ดังนั้น สมรรถนะการฉนวนของพวกเขาก็เสื่อมโทรมที่ความสูงสูง ปัจจัยนี้ต้องได้รับการพิจารณาในการเลือกอุปกรณ์