周洁
国网舟山供电公司 浙江省 舟山市 316000
摘要：受到高原高寒高寒地区特殊的气候以及土壤结构影响，电气设备常常会受到较大的影响而被破坏，例如冰雪灾害等极容易对线路造成一定程度的破坏。所以，在高原高寒地区进行配网项目建设之前，应当将这一问题作为重点考虑的内容，对配网设备的设计、选用都应根据情况合理选用，杜绝因自然环境而给设备带来较大的影响，给人们日常生活带来不便。
关键字：高原高寒；10KV配电网；设计方案
1.高原高寒地区的气象特征
高原高寒地区其气象特征表现为：海拔高度和气压水平成反比关系，也就是海拔高度越高，气压水平月底，空气密度越小越稀薄，湿度越低，越干燥，同时空气越稀薄，太阳日照辐射的穿透力越强，白天地面吸收热量越多，温度越高，晚上地面失去热量速度越快越多，温度越低，导致昼夜温差明显。三者之间的关系如表 1 所示：
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根据表 2，随着海拔高度的上升，空气温度随之下降，海拔高度升高 1 千米，最高温度和平均温度降低 5 摄氏度。降温有利于电气设备的散热。
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2.高原高寒10KV配电网设计方案中电气设备需要考虑的因素
2.1海拔（气压）
主要影响电气设备的绝缘水平。随着海拔升高，空气绝缘强度急剧下降。故对设备的外绝缘试验电压（海拔1000m的试验值）、带电设备间的安全距离、设备支柱瓷瓶的净高度、棒式支柱绝缘子的净高度、片式绝缘子串的片数、中性点放电间隙的距离等均应作相应修正。同时，交流电晕的起始电压降低，故应对电晕电压进行校验[1]。
2.2温度
低温影响SF6设备和带油设备的性能。随着温度的降低，SF6设备气体液化的比例越来越高，从而使SF6气压降低，可能导致设备的内绝缘强度不够而引起低压保护动作。可考虑采用SF6和N2的混合气体来提高充气设备的气体液化临界点，或在设备外壳包裹设备外壳。选用油绝缘设备代替SF6设备以降低温差对气体气压的影响问题。对于带油设备，可采用耐低温的45#油代替。
2.3日照及紫外线强度
主要影响设备的抗老化能力。高原高寒地区设备的外绝缘应优先考虑采用瓷绝缘，尽量避免使用复合外套的设备。
2.4污秽等级
尽管高原高寒本身与污秽等级并没有直接联系，但高原高寒地区设备的空气绝缘距离相应增大，对瓷瓶及绝缘子串的长度加长，相应的加长了设备的爬电距离。故高原高寒地区可适当提高污秽等级。
2.5电气设备选型
就本站的设计经验来说，由于高原高寒地区对设备的外绝缘水平要求较高，目前定型的常规电气设备外绝缘水平均很难满足按海拔修正系数修正后的要求，特殊定制成本太高且质量不一定可靠（无型式试验报告）。而且，由于高原高寒对设备间的安全距离相应加大，从而使整个变电站的占地面积加大。故建议对海拔超过3000m的地区，优先选用充气式封闭组合电器（GIS），对于SF6气体的液化问题，可考虑在GIS外壳采用保暖带包裹，在低温时（＜20℃）通过对保暖带加热以使GIS外壳保持恒温；对于日温差较大引起GIS气室内气压波动过大的问题，可通过调整GIS内波纹管的设置来解决【2】。如选用常规户外设备，可考虑选用高一电压等级的设备。断路器推荐选用罐式断路器。应校核设备的相间、对地距离和断口距离是否满足修正后的距离要求。
2.6绝缘配合
若采用常规电气设备，对电气设备绝缘水平按海拔修正系数修正后，雷电冲击耐压、短时工频耐压值过高，导致定型的电气设备无法选择的情况，可综合考虑设备上产生的工频过电压、雷电过电压、操作过电压水平、污秽等级及与避雷器的放电电压的绝缘配合等因素【3】。电气设备绝缘水平可按DL/T620《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中要求，在满足与避雷器的放电电压的配合系数的条件下选择电气设备绝缘水平。
3.高原高寒的10kV配电网主要设计方案——以藏区为例
3.1尊重藏区民风、民俗，适应人文环境及风土人情，提高和谐稳定水平
（1）10kV配电网方案应合理，配电网周围无居民区及民族宗教祭祀场所。
（2）10kV配电网主要建筑物按照藏区建筑风格设计，体现当地藏区建筑设计风格，通过在建筑物外墙表面考虑简约大方的藏区图案，确保与当地建筑环境的和谐统一。
3.2采用装配式理念，加快建设进度，最大程度减小对自然环境的影响
（1）10kV配电网建筑物采用钢结构型式，钢结构建筑在全寿命周期的经济性与环保性、施工时间、抗震性能等方面均优于钢筋混凝土结构，便于施工，可节约土建施工工期达30%以上，为工程按期建成提供了有力保障。
（2）10kV配电网建筑外土石方尽量按挖填平衡方案设计，不外弃土，有效防止了水土流失，同时避免了外弃土对当地环境影响。有条件时采用护坡形式，不采用挡土墙，减少了混凝土工程量，节约施工工期。
（4）10kV配电网散水及电缆沟压顶、盖板均采用工厂化制作，既提高了制作工艺，又减少了现场制作对周边环境造成的影响。
（5）10kV配电网围墙采用装配式围墙。
3.3合理规划，提前建设远期设施，提高远期扩建实施便捷性和经济型
考虑到部分配网线路按高电压等级建设，初期按降压至低电压等级运行的方案,为了使工程临永结合设计合理，远期线路升压时变电站扩建施工方便，采用在10kV配电网全架空线引接的过渡方案，线路终端塔按最终方案接入变电站高电压等级出线门型构架，避免线路远期在站外改接的困难。
对高电压等级线路间隔在初期降压过渡运行期间接入的低电压等级馈线间隔的情况，设计考虑其间隔设备参数兼顾考虑远期高电压等级主变扩建时主变进线的要求。在远期线路升压高电压等级后，降压运行的低电压等级出线间隔设备可用于接入高电压等级主变，避免该间隔在远期升压后的“浪费”，有效节约工程投资。
3.4充分考虑环境条件，提高设计方案的高原环境适应能力
（1）根据运输条件差特点，配变可采用分相组合式或现场组装式。
（2）电气设备的外绝缘需按高海拔修正，密封件、伸缩节等方面具有抗低温、防风沙、便维护要求。设备密封件需具备高原抗紫外线、抗老化能力的要求。
（3）针对昼夜温差大、极端温度低、紫外线强等环境因素，GIS设备采用户内布置，有效避免恶劣环境对主设备的影响，延长设备的使用寿命【4】。户内布置的GIS设备设伴热带或通过建筑物保温及取暖措施防止SF6气体液化；极端气温较低的，可采用室内增加电暖器的方案。
（4）10kV配电网设备应避免选择在大风处，特别应避开风口；10kV配电网设备应设计为透风型，大门上方应加装攀爬的电子围栏或防护网；电子围栏的支架、路灯等应加粗并加支撑。
(5)10kV配电网设备的水系统设计应满足高海拔高寒地区要求，上下水管道、水箱应敷设保温层或防冻层；对环境温度在0摄氏度以下的地区，其进水管道和水箱应设计可自动投切的电加热装置。
所有埋地敷设的给水管道均敷设于冻土层下，穿越冻土层的管道设置橡塑保温层，进水管道和水箱布置于室内，室内采用电暖器采暖，采取上述保温防冻措施后可保证给水系统在冬季安全运行。
（6）对于低于-25℃的变电站，变压器等油类设备油号选择45号。
（7）电缆头制作应采用冷缩制作工艺，采用质量优质的适用于高海拔、极寒地区的电缆头附件产品，强化电缆头制作工艺，提高电缆头制作工艺质量。
（8）针对昼夜温差大、极端温度低、紫外线强、风沙大等环境特点，户外端子箱?检修箱等外壳防护等级提高至IP65，提高运行可靠性，降低后期维护成本。
（9）10kV配电网建筑物落水管采用镁铝管，加强落水管固定措施；冻土线以上的排水构筑物(雨水口、检查井)周边、基础梁、柱等回填土采用不具冻胀性的碎石土，有效防止极端低温造成管道冻胀破裂，提升土建设施防冻胀能力。
4.结语
高原高寒具有重冰区、多雷区、缺氧、严寒、大风及强辐射、生态条件弱等特点，配电网方案设计既要从技术上满足设备功能完整性和运行安全性，同时也要考虑到“高原高寒、高寒、低气压”的环境；技术方案既要考虑到如何有效缩短施工工期，也要考虑今后运行维护的便利性。
参考文献
[1]刘伟,叶杨,张晶,孙桂雄.高海拔风电场电气设备选型[J].云南水力发电,2018,34(05):9-12.
[2]余晓光.高海拔地区电气设计探讨[J].现代建筑电气,2017,8(10):33-36.
[3]杨磊鹏.高海拔地区风力发电电气设备的特点及设计要求[J].有色金属文摘,2015,30(02):64+66.
[4]张国钦.川藏联网工程变电站设计特点[D].重庆大学学报，2014