高海拔地区的中低压开关柜研制导则
随着中国经济的快速发展，高海拔地区的中低压开关柜的用量与日俱增。按国家标准，普
通开关柜安装位置的海拔高度，低压不应超过2000m，而中压不应超过1000m。如何使中低压
开关柜突破上述海拔高度的限制，这是摆在各电气成套厂家及元件制造商家需要解决的问题。
目前尚无中低压开关柜高海拔板型的“3C”认证，也无高海拔地区开关柜强制要求的有关
规定。目前解决的办法一般有两种：
一种是对原有的普通柜子在海拔不超过上述高度地区的出厂试验参数进行修正，这样为满
足试验要求，柜内元件及安装布置要为之相适应，如爬电距离、空气间隙，导体截面及有关保
护整定也要随之调整，并作与之相应的出厂试验。
另一种办法是在国家指定的电气科学研究所进行高海拔类型开关柜型式试验，取得相应的
合格证及许可证后方可进行生产。
一、 中压开关柜的电气元件及安装位置：
（1） 载流导体
散热有三种方式，即传导对流与辐射。高海拔地区用的开关柜，柜内载流导体的散热，电
厂空气稀薄，对流作用差，散热条件恶化，这样在同样允许温升的条件下，载流量减少，海拔
超过1000m时，导体温升每超过100m增加0.5°C，由此可知，由于环境温度的降低能够足以补
偿因海拔高度的增加，而空气稀薄影响导体散热而造成的温升的增加。上述两种因素的综合考
虑，导体的载流能力不受安装所在地海拔高度的影响。
（2） 电器元件
海拔高度越高，空气越稀薄，按照帕邢定律，均匀电场中，空气中电气间隙的击穿电压正
比间隙长度与所在大气压的乘积，这样，在同一电气间隙下，气压越低，击穿电压就越小。
由于高海拔地区，因空气稀薄造成空气绝缘强度降低，从而使电气的外绝缘水平降低。对
于中压电压元器件，如：断路器，隔离开关，互感器等，外绝缘强度留有一定的裕度。对
1000-2000m 海拔高度，可采用普通元件。但电气间隙、爬电距离、绝缘强度应进行校验。对
于海拔2000m以上的高度，应选取高原型的专用元器件，或对额定电压的元器件进行降压使用。
例如：额定电压为12Kw的中压柜，采用24Kw的支持绝缘子及导管。互感器采用加强绝缘型的，
避雷器选用无空气间隙的氧化锌低残压避雷器。
（3） 绝缘水平的要求
根据国家规范 GB311.1-1997《高压输变设备的绝缘配合》第 3.4 条要求，对于海拔高于
1000m，但不超过 4000m 处的设备外绝缘及干式变压器的绝缘，海拔高度每升高 1000m，绝缘
强度约降低 1%，在海拔高度不超过 1000m 的地点试验时，其试验电压应按本标准规定的试验
电压乘以海拔校正系数Ka，
11
=
Ka
1.1-H/10000 .................(1)
式中H——设备安装地点的海拔高度，单位为m
不难计算：当海拔高度分别为1000m，2000m，2500m，3000m，3500m，4000m时，相对应
的 Ka 分别为 1.000，1.111，1.176，1.333，1.408，1.639。这样额定电为 7.2KV、12 KV 及
40.5 KV 的中压柜在海拔高度 1000 m 以下地方做耐压试验时，其值不应低于表 1 所示（电力
系统为中性点，不直接接地系统）。
表1：不同海拔高度下中压柜外绝缘强度
额定电压 KV 额定短时工频耐压KV（有效值） 额定雷电冲击耐压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
另据国家规范GB/T11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求》第2.2.1
条，对安装在海拔高度1000m以上的电气设备，其绝缘水平要乘以系数Ka，Ka 由图1中的曲
线查得。
2Ka
1.50
1.40
1.30
1.20
1.10
1.00
1000 1500 2000 2500 3000 3500 H
4000
图1： 工频，雷电冲击和相间操作冲击电压海拔修正因数曲线
注：
式中：H——海拔，用m表示；
由曲线查得海拔高度为2000m，2500 m，3000 m，3500 m及4000 m 时Ka的值，Ka 分别
为1.13，1.20，1.28，1.36，1.44
表2：不同海拔高度下，中压柜外绝缘水平（系统中性点不接地）
额定电压 额定短时工频耐压KV（有效值） 额定雷电冲击耐压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）计算与查曲线表，两者误差不超过5%，数据皆可使用，若从严要求，按曲线
所得数据为准。
3（4） 绝缘电气间隙及爬电距离
由于冲击耐压与电气间隙成正比，不难得出不同海拔高度下的电气间隙距离，如表3所示。
表3：中压柜相间及相对地电气间隙（mm）
额定电压 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
爬电距离与环境条件有关，也就是与污染及凝露有关，根据污染与凝露的严重情况，把使
用环境条件分为 0 级，1 级，2 级，与此相应的金属封闭式开关设备分为 0 类设计，1 类设计
及2类设计。
对额定电压为12KV 的开关柜，爬电比距如表 4所示
表4：12KV金属封闭式开关柜爬电比距（mm/KV）
设计类别 瓷绝缘 有机绝缘
0类设计 12 14
1类设计 14 16
2类设计 16 20
尽管高海拔地区昼夜温差大，易结凝露，但只要柜内放置自控加热通风装置，室内安装环
境可视为0级，而与此相应的科采用 0类设计，由于目前成套开关设柜所用绝缘器件中，瓷绝
缘基本上已绝迹，考虑海拔高度对外绝缘减弱的影响，爬电距离也应随高度的增加而增加，这
样12KV 开关柜在不同海拔高度下爬电距离表 5所示
表5：中压金属成套开关设备爬电距离（mm）
额 定电 压 海拔高度m
（KV）有效值
1000 2000 2500 3000 3500 4000

在电气行业中，针对高海拔地区（通常指海拔高度超过1000米的区域）的中低压开关柜研制，其详细细则主要包括以下几个方面： 1. **环境适应性要求**：由于高海拔地区的大气压力、温度、湿度以及空气稀薄等特性与低海拔地区存在显著差异，开关柜需具备良好的环境适应能力。比如，应考虑采用具有防冻融、耐低温、抗紫外线辐射及高可靠性密封设计的产品。 2. **绝缘性能提升**：鉴于空气密度降低导致的电气强度下降，中低压开关柜的绝缘材料和结构需进行优化，如选用高海拔专用绝缘材料，提高爬电距离和闪络电压水平，确保在复杂环境下仍能保持足够的绝缘安全裕度。 3. **机械强度强化**：为应对高海拔地区重力加速度减小带来的设备荷载变化，开关柜框架和内部元器件的机械强度设计需要加强，包括选择高强度材质并调整紧固件预紧力矩以满足抗震、抗风等要求。 4. **操作机构改进**：高海拔地区可能伴随大风或电磁干扰影响，因此开关柜的操作机构应考虑采用防风沙、防尘设计，并可能配备防误操作装置以保障人身及设备安全。 5. **散热设计**：由于高海拔地区气温较低且空气流通较差，开关柜内部元件的散热效果需得到充分关注。可通过增大散热面积、增加风扇通风系统或者采用自然对流与强制对流相结合的方式，确保设备在长时间运行状态下温度控制在合理范围内。 6. **试验验证**：在研制过程中，需严格按照国家相关标准和行业规范进行高海拔条件下的型式试验、环境适应性试验和长期运行考核，确保产品在实际应用中的稳定性和安全性。 总之，高海拔地区的中低压开关柜研制细则是一项系统工程，涉及多方面的技术集成和综合考量，旨在保证电力设备在特殊环境条件下能够正常、可靠地运行。