Yükseklik Yüksek Gerilimli Ekipman yalıtımını ve Sıcaklık Yükselmesini nasıl etkiler?

İlk olarak, yükseklik arttıkça hava yoğunluğu, sıcaklık ve atmosferik basınç da azalır. Bu durum, hava boşluklarının dielektrik direncini ve seramik bileşenlerin dış yalıtım performansını düşürür. Sonuç olarak, yüksek gerilimli elektrik ekipmanlarının dış yalıtım performansı bozulur. Çoğu yüksek gerilimli ekipman 1.000 metreden düşük yüksekliklerde kurulum için tasarlandığından, bu ekipmanların 1.000 metreden fazla yükseklikte kullanılması güvenilir yalıtım performansını tehlikeye atabilir. Bu nedenle, yüksek rakımlı bölgelerde kullanılan yüksek gerilimli anahtar ekipmanlarının dış yalıtım gücünün artırılması gerekir.

1.000 metreden (4.000 metreye kadar) daha yüksek rakımlı bölgeler için genel olarak, her 100 metrelik yükseklik artışına karşılık dış yalıtım test geriliminin %1 artırılması gerektiği belirtilmektedir.

2.000 ile 3.000 metre arasında bulunan ve 110kV'ye kadar olan gerilimlerde çalışan yüksek gerilimli ekipmanlar için, dış yalıtım gücü genellikle bir üst yalıtım seviyesine sahip ekipman seçilerek artırılır. Bu, darbe ve güç frekans dayanım gerilimlerini yaklaşık %30 oranında artırır.

Yüksek rakımlardaki dış yalıtım konusundaki düzeltme yöntemleri ve hesaplamalar için IEC 62271-1, GB 11022 ve Q/GDW 13001-2014 Yüksek Rakımlı Bölgelerde Dış Yalıtım Yapılandırması Teknik Spekifikasyonu referans alınmalıdır.

Yüksekliğin dış yalıtım üzerindeki etkisi dışında, IEC standartlarına göre, yüksek gerilimli ekipmanın sıcaklık yükseltme testi 2.000 metreden düşük bir yükseklikte yapıldığında, ekipmanın 2.000 ile 4.000 metre arasındaki yüksekliklerde kullanıldığı zaman sıcaklık yükseltme performansının yeniden değerlendirilmesi gerekir. Çünkü daha ince hava doğal konveksiyon soğutma etkinliğini azaltır.

Normal test koşullarında, ölçüm yapılan sıcaklık yükseltmesi IEC 62271-1'in Tablo 3'ünde belirtilen değerleri aşmamalıdır. Ekipman 2.000 metrenin üzerinde kurulduğunda, her 100 metrelik yükseklik artışına karşılık izin verilen maksimum sıcaklık sınırı %1 azaltılmalıdır. Ancak pratikte, sadece artan yüksekliğe dayanarak özel sıcaklık yükseltme sınırları uygulamak genellikle gerekli değildir. Çünkü daha yüksek rakımlar, daha düşük alt istasyon çevre sıcaklıklarına karşılık gelir. Sıcaklık yükseltmesi ne kadar yüksek olursa olsun, ekipmanın son işletme sıcaklığı kabul edilebilir sınırlar içinde kalır (ekipman performansını etkileyen son işletme sıcaklığıdır, sıcaklık yükseltmesi değil). Aşağıdaki tabloda farklı rakımlara karşılık gelen maksimum çevre hava sıcaklıkları gösterilmektedir.

Tablo 1: Farklı Yüksekliklere Karşılık Gelen Maksimum Çevre Hava Sıcaklıkları

Yüksek gerilimli elektrik ekipmanlarının birincil (yüksek gerilimli) parçalarının dış yalıtımı dışında, yüksek rakım aynı zamanda kontrol cihazlarını da etkiler. Kontrol kabinleri, motorlar, devre kesiciler, kontaktörler ve röleler gibi ikincil bileşenler içerebilir ve bunların çoğu hava yalıtımına dayanır. Bu nedenle, yüksek rakımlarda onların yalıtım performansı da düşer. Bu faktör, ekipman seçimi sırasında dikkate alınmalıdır.