高海拔地區的中低壓開關柜研制導則
隨著中國經濟的快速發展，高海拔地區的中低壓開關柜的用量與日俱增。按國家標準，普
通開關柜安裝位置的海拔高度，低壓不應超過2000m，而中壓不應超過1000m。如何使中低壓
開關柜突破上述海拔高度的限制，這是擺在各電氣成套廠家及元件制造商家需要解決的問題。
目前尚無中低壓開關柜高海拔板型的“3C”認證，也無高海拔地區開關柜強制要求的有關
規定。目前解決的辦法一般有兩種：
一種是對原有的普通柜子在海拔不超過上述高度地區的出廠試驗參數進行修正，這樣為滿
足試驗要求，柜內元件及安裝布置要為之相適應，如爬電距離、空氣間隙，導體截面及有關保
護整定也要隨之調整，并作與之相應的出廠試驗。
另一種辦法是在國家指定的電氣科學研究所進行高海拔類型開關柜型式試驗，取得相應的
合格證及許可證后方可進行生產。
一、 中壓開關柜的電氣元件及安裝位置：
（1） 載流導體
散熱有三種方式，即傳導對流與輻射。高海拔地區用的開關柜，柜內載流導體的散熱，電
廠空氣稀薄，對流作用差，散熱條件惡化，這樣在同樣允許溫升的條件下，載流量減少，海拔
超過1000m時，導體溫升每超過100m增加0.5°C，由此可知，由于環境溫度的降低能夠足以補
償因海拔高度的增加，而空氣稀薄影響導體散熱而造成的溫升的增加。上述兩種因素的綜合考
慮，導體的載流能力不受安裝所在地海拔高度的影響。
（2） 電器元件
海拔高度越高，空氣越稀薄，按照帕邢定律，均勻電場中，空氣中電氣間隙的擊穿電壓正
比間隙長度與所在大氣壓的乘積，這樣，在同一電氣間隙下，氣壓越低，擊穿電壓就越小。
由于高海拔地區，因空氣稀薄造成空氣絕緣強度降低，從而使電氣的外絕緣水平降低。對
于中壓電壓元器件，如：斷路器，隔離開關，互感器等，外絕緣強度留有一定的裕度。對
1000-2000m 海拔高度，可采用普通元件。但電氣間隙、爬電距離、絕緣強度應進行校驗。對
于海拔2000m以上的高度，應選取高原型的專用元器件，或對額定電壓的元器件進行降壓使用。
例如：額定電壓為12Kw的中壓柜，采用24Kw的支持絕緣子及導管。互感器采用加強絕緣型的，
避雷器選用無空氣間隙的氧化鋅低殘壓避雷器。
（3） 絕緣水平的要求
根據國家規范 GB311.1-1997《高壓輸變設備的絕緣配合》第 3.4 條要求，對于海拔高于
1000m，但不超過 4000m 處的設備外絕緣及干式變壓器的絕緣，海拔高度每升高 1000m，絕緣
強度約降低 1%，在海拔高度不超過 1000m 的地點試驗時，其試驗電壓應按本標準規定的試驗
電壓乘以海拔校正系數Ka，
11
=
Ka
1.1-H/10000 .................(1)
式中H——設備安裝地點的海拔高度，單位為m
不難計算：當海拔高度分別為1000m，2000m，2500m，3000m，3500m，4000m時，相對應
的 Ka 分別為 1.000，1.111，1.176，1.333，1.408，1.639。這樣額定電為 7.2KV、12 KV 及
40.5 KV 的中壓柜在海拔高度 1000 m 以下地方做耐壓試驗時，其值不應低于表 1 所示（電力
系統為中性點，不直接接地系統）。
表1：不同海拔高度下中壓柜外絕緣強度
額定電壓 KV 額定短時工頻耐壓KV（有效值） 額定雷電沖擊耐壓KV（峰值）
（有效值） 海拔高度m
1000 2000 2500 3000 3500 4000 1000 2000 2500 3000 3500 4000
7.2 23 25.6 27.1 28.8 30.7 32.9 60 66.7 70.6 75 80 85.7
12 42 28.9 49.4 52.5 56 60 75 88.2 88.2 93.8 100 107.1
40.5 95 105.6 111.7 118.8 126.7 135.7 185 205.6 217.6 231.2 246.7 264.2
另據國家規范GB/T11022-1999《高壓開關設備和控制設備標準的共同技術要求》第2.2.1
條，對安裝在海拔高度1000m以上的電氣設備，其絕緣水平要乘以系數Ka，Ka 由圖1中的曲
線查得。
2Ka
1.50
1.40
1.30
1.20
1.10
1.00
1000 1500 2000 2500 3000 3500 H
4000
圖1： 工頻，雷電沖擊和相間操作沖擊電壓海拔修正因數曲線
注：
式中：H——海拔，用m表示；
由曲線查得海拔高度為2000m，2500 m，3000 m，3500 m及4000 m 時Ka的值，Ka 分別
為1.13，1.20，1.28，1.36，1.44
表2：不同海拔高度下，中壓柜外絕緣水平（系統中性點不接地）
額定電壓 額定短時工頻耐壓KV（有效值） 額定雷電沖擊耐壓KV（峰值）
KV（有效 海拔高度m
值） 1000 2000 2500 3000 3500 4000 1000 2000 2500 3000 3500 4000
7.2 23 26 27.6 29.4 31.3 33.1 60 67.8 72 76.8 81.6 86.4
12 42 47.5 50.4 53.8 57.1 60.5 75 84.8 90 96 97.5 108
40.5 95 107.3 114 121.6 129.2 136.8 185 209.1 222 236.8 251.6 266.4
用公式（1）計算與查曲線表，兩者誤差不超過5%，數據皆可使用，若從嚴要求，按曲線
所得數據為準。
3（4） 絕緣電氣間隙及爬電距離
由于沖擊耐壓與電氣間隙成正比，不難得出不同海拔高度下的電氣間隙距離，如表3所示。
表3：中壓柜相間及相對地電氣間隙（mm）
額定電壓 海拔高度m
（KV）
1000 2000 2500 3000 3500 4000
7.2 100 113 120 128 136 144
12 125 141.3 150 160 170 180
40.5 300 339 360 384 408 432
爬電距離與環境條件有關，也就是與污染及凝露有關，根據污染與凝露的嚴重情況，把使
用環境條件分為 0 級，1 級，2 級，與此相應的金屬封閉式開關設備分為 0 類設計，1 類設計
及2類設計。
對額定電壓為12KV 的開關柜，爬電比距如表 4所示
表4：12KV金屬封閉式開關柜爬電比距（mm/KV）
設計類別 瓷絕緣 有機絕緣
0類設計 12 14
1類設計 14 16
2類設計 16 20
盡管高海拔地區晝夜溫差大，易結凝露，但只要柜內放置自控加熱通風裝置，室內安裝環
境可視為0級，而與此相應的科采用 0類設計，由于目前成套開關設柜所用絕緣器件中，瓷絕
緣基本上已絕跡，考慮海拔高度對外絕緣減弱的影響，爬電距離也應隨高度的增加而增加，這
樣12KV 開關柜在不同海拔高度下爬電距離表 5所示
表5：中壓金屬成套開關設備爬電距離（mm）
額 定電 壓 海拔高度m
（KV）有效值
1000 2000 2500 3000 3500 4000

在電氣行業中，針對高海拔地區（通常指海拔高度超過1000米的區域）的中低壓開關柜研制，其詳細細則主要包括以下幾個方面： 1. **環境適應性要求**：由于高海拔地區的大氣壓力、溫度、濕度以及空氣稀薄等特性與低海拔地區存在顯著差異，開關柜需具備良好的環境適應能力。比如，應考慮采用具有防凍融、耐低溫、抗紫外線輻射及高可靠性密封設計的產品。 2. **絕緣性能提升**：鑒于空氣密度降低導致的電氣強度下降，中低壓開關柜的絕緣材料和結構需進行優化，如選用高海拔專用絕緣材料，提高爬電距離和閃絡電壓水平，確保在復雜環境下仍能保持足夠的絕緣安全裕度。 3. **機械強度強化**：為應對高海拔地區重力加速度減小帶來的設備荷載變化，開關柜框架和內部元器件的機械強度設計需要加強，包括選擇高強度材質并調整緊固件預緊力矩以滿足抗震、抗風等要求。 4. **操作機構改進**：高海拔地區可能伴隨大風或電磁干擾影響，因此開關柜的操作機構應考慮采用防風沙、防塵設計，并可能配備防誤操作裝置以保障人身及設備安全。 5. **散熱設計**：由于高海拔地區氣溫較低且空氣流通較差，開關柜內部元件的散熱效果需得到充分關注。可通過增大散熱面積、增加風扇通風系統或者采用自然對流與強制對流相結合的方式，確保設備在長時間運行狀態下溫度控制在合理范圍內。 6. **試驗驗證**：在研制過程中，需嚴格按照國家相關標準和行業規范進行高海拔條件下的型式試驗、環境適應性試驗和長期運行考核，確保產品在實際應用中的穩定性和安全性。 總之，高海拔地區的中低壓開關柜研制細則是一項系統工程，涉及多方面的技術集成和綜合考量，旨在保證電力設備在特殊環境條件下能夠正常、可靠地運行。