Độ cao Ảnh hưởng như thế nào đến Cách điện và Tăng nhiệt độ của Thiết bị Điện áp Cao?

Khi độ cao tăng lên, mật độ không khí, nhiệt độ và áp suất khí quyển giảm theo, dẫn đến giảm sức mạnh điện môi của các khoảng cách không khí và hiệu suất cách điện bên ngoài của các bộ phận sứ. Điều này khiến hiệu suất cách điện bên ngoài của thiết bị điện cao áp bị suy giảm. Do hầu hết thiết bị điện cao áp được thiết kế để lắp đặt ở độ cao dưới 1.000 mét, việc sử dụng thiết bị như vậy ở độ cao vượt quá 1.000 mét có thể làm giảm hiệu suất cách điện đáng tin cậy. Do đó, sức mạnh cách điện bên ngoài của thiết bị đóng cắt điện cao áp sử dụng ở vùng cao phải được tăng cường.

Đối với các vùng cao trên 1.000 mét (lên đến 4.000 mét), thường yêu cầu rằng cho mỗi 100 mét độ cao thêm, điện áp thử nghiệm cách điện bên ngoài phải được tăng lên 1% trong quá trình lựa chọn và kiểm tra thiết bị.

Đối với thiết bị điện cao áp hoạt động ở độ cao từ 2.000 đến 3.000 mét với điện áp lên đến 110kV, sức mạnh cách điện bên ngoài thường được tăng cường bằng cách lựa chọn thiết bị có mức cách điện cao hơn một cấp—điều này tăng điện áp chịu đựng xung và tần số công suất khoảng 30%.

Đối với các phương pháp và tính toán về cách điện bên ngoài ở độ cao, tham khảo IEC 62271-1, GB 11022, và Q/GDW 13001-2014 Tiêu chuẩn kỹ thuật cho cấu hình cách điện bên ngoài ở vùng cao.

Ngoài tác động của độ cao đối với cách điện bên ngoài, theo tiêu chuẩn IEC, nếu thử nghiệm tăng nhiệt của thiết bị điện cao áp được thực hiện ở độ cao dưới 2.000 mét, hiệu suất tăng nhiệt phải được đánh giá lại khi thiết bị được triển khai ở độ cao từ 2.000 đến 4.000 mét. Điều này là do không khí mỏng hơn làm giảm hiệu quả của làm mát bằng đối lưu tự nhiên.

Trong điều kiện thử nghiệm bình thường, nhiệt độ tăng đo được không được vượt quá các giá trị quy định trong Bảng 3 của IEC 62271-1. Khi thiết bị được lắp đặt ở độ cao trên 2.000 mét, giới hạn nhiệt độ tối đa cho phép nên được giảm 1% cho mỗi 100 mét độ cao tăng thêm. Tuy nhiên, trong thực tế, thường không cần áp dụng các giới hạn tăng nhiệt đặc biệt dựa chỉ dựa vào việc tăng độ cao. Điều này là do các độ cao cao hơn liên quan đến nhiệt độ môi trường trạm thấp hơn. Ngay cả khi tăng nhiệt cao hơn, nhiệt độ hoạt động cuối cùng của thiết bị vẫn nằm trong giới hạn chấp nhận được (là nhiệt độ cuối cùng, không phải tăng nhiệt, ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị). Các độ cao khác nhau tương ứng với các nhiệt độ không khí môi trường tối đa khác nhau, như được hiển thị trong bảng dưới đây.

Bảng 1: Nhiệt độ Không khí Môi trường Tối đa Tương ứng với Các Độ Cao Khác Nhau

Ngoài việc ảnh hưởng đến cách điện bên ngoài của các phần chính (cao áp) của thiết bị điện cao áp, độ cao cũng ảnh hưởng đến các thiết bị điều khiển. Tủ điều khiển có thể chứa các thành phần thứ cấp như mô tơ, cầu chì, tiếp điểm, và rơ le, hầu hết đều phụ thuộc vào cách điện bằng không khí. Do đó, hiệu suất cách điện của chúng cũng suy giảm ở độ cao. Yếu tố này phải được xem xét trong quá trình lựa chọn thiết bị.