空氣絕緣和氣體絕緣,這里所說的空氣就是我們賴以生存的大氣環(huán)境,溫度、濕度、二氧化碳、二氧化硫氣體、雜質灰塵PM10/PM2.5等等,我們時時刻刻與這樣的環(huán)境接觸,而空氣絕緣開關柜的高壓帶電主回路也是沉浸在這樣的環(huán)境中,動靜觸頭、銅排導體、電纜連接等等都在空氣中 即使銅排有熱縮套管等絕緣,不可避免受到這樣環(huán)境影響,特別是濕氣,我們的絕緣件采用環(huán)氧樹脂、DMC團狀、絮狀樹脂等絕緣材料壓鑄、澆鑄而成,這些材料都有一定的吸水率,在高濕環(huán)境下,水分會進入絕緣件內部,水分在絕緣件外表面與污穢塵埃混合在一起,以及空氣中的酸性物質結合,在絕緣件表面造成電痕,電痕到一定長度就會使導體和大地導通,從而引發(fā)短路故障。觸頭鍍銀層長期在空氣中會發(fā)黑形成氧化膜,從而增加電阻,增加觸頭的發(fā)熱。
氣體絕緣,這里面氣體包括SF6、氮氣、SF6和氮氣的混合氣體等等,最近常說的環(huán)保氣體包括氮氣、干燥空氣或者說是純凈空氣,可以看到,氣體絕緣開關柜里也是空氣,但此空氣和彼空氣可謂不同,此空氣是純氮氣和純氧氣的混合氣體,混氣比例和自然界中的空氣基本系統(tǒng),79%的氮氣+21%的氧氣,不含有二氧化碳等其它氣體,所以說是不同的,其次此混合氣體含水率極低,有的甚至達到5PPM,也就是百萬分之5,而自然界中的空氣含水率很高,特別是南方梅雨季節(jié)時,空氣相對濕度甚至達到80%以上。
關鍵是第三點,氣體絕緣開關柜,作為絕緣介質的氣體完全密封在金屬殼體內部,充氣壓力微正壓,相對壓力0.02MPa,防護等級達IP67,外界空氣進不去,里面空氣出來微量,年泄露率小于0.01%,與外界絕緣,因此氣體狀態(tài)保持穩(wěn)定,水分等雜質無法進入 從而使沉浸在氣體中的高壓導電體、觸頭以及絕緣件始終處于一個良好的環(huán)境中,如同在大棚內部茁壯成長的蔬菜,不受風吹雨打,不受日曬雨淋,因此產品壽命長,可以保證長期穩(wěn)定運行。
開關設備外絕緣受到環(huán)境影響比較大,首先是爬電,根據污穢等級相關。而高海拔環(huán)境下,空氣密度、大氣壓力低,此時空氣的絕緣能力變差,在1000米海拔情況下,125mm即可承受75kV的雷電沖擊耐受電壓,而在3000米海拔下,同樣承受75kV雷電沖擊電壓就需要150mm,這是因為高海拔的空氣變化所致,而裝在氣箱內部的空氣還是氮氣氧氣混合的氣體,水分沒有增加,絕對壓力沒有變化,因此絕緣性能也沒有變化,75kV的雷電沖擊一樣應對。
那高海拔對充氣柜沒影響嗎?有影響,干燥空氣絕緣氣箱內部的壓力絕對值是不變的,但高海拔下,外部壓力變小了,氣箱內外壓力差變大了,氣箱原本設計承受微正壓,壓力變大,氣箱就會脹肚鼓起,氣箱變形導致導體受力,開關位置變化等,密封圈等承受更大的壓力,泄露風險增大,必須加強氣箱強度,增強密封設計。高海拔對暴露在空氣中的二次控制保護系統(tǒng)是個考驗,需要高海拔應用的低壓開關電器。高海拔低溫對密封件、操動機構等也有影響,需要考慮。