张云 王行巍

摘要：本文在充分掌握高原环境特点的基础上，介绍了高原电源车电气控制部分设计相关情况，此设计具备较全面和系统的电气控制设施，结构紧凑，布局合理，实用方便，具有较强的高原供电能力，在实际应用中具有良好的推广前景。

关键词：高原电源车；电气控制；设计要点

一、高原环境特点

按《电工产品不同海拔的气候环境条件》规定，当超过海拔2000m时，高原环境气候主要表现出气压低、空气密度低、气温低、气温日变化大、绝对湿度低、风沙污染严重以及紫外线辐射强度大等特点，而且，随着海拔的升高，这些气候特点的表现越加明显。居住在平原的人进入高原后，在低压、缺氧的条件下，人体要进行一系列适应性调节，以达到其适应高原生活的目的。机体在调节适应过程中，临床上即可出现一些症状（也称应激反应），这些反应随着每个人的年龄、性别、健康状况、精神状态等因素的不同，反应程度也有显著的差异。

二、高原电源车电气控制部分设计要点

（一）设计原则

通过充分的调研论证，结合我们掌握的有关成熟经验和用户需求，确定如下设计原则。

1.充分考虑到先进性和技术指标的要求，体现现代化科技的发展趋势，以设计技术水平高、性能指标先进、可靠性高、环境适应性强的产品为原则。

2.产品设计以通用性、多用性、可靠性、综合性、经济性为基本要求，最大限度地满足高原野外作业要求；必须满足改装规范和有关标准，严格执行国家标准、国家军用标准，尽可能采用定型的机具设备和仪器。柜体应做到标准化、系列化、模块化。综合运用可靠性技术、维修性技术和优化设计技术，使产品结构合理、性能先进可靠、使用维修方便。

（二）应对温升的措施

GB/T20626.1-2006標准提出，在高原环境条件下，温升限值不应超过常规型相应产品标准规定的值。对电器产品来说，可以不对温升进行海拔修正，但是应该视产品的温升裕度适当减负荷应用。

变流装置在海拔高于1200m的地区使用时，每升高100m，电流容量约降0.4%，进行设计时应考虑电流容量的补偿。按此要求，应选择电流容量较大的整流管与晶闸管，或在常规型产品电流容量的基础上加上海拔修正值，对常规型变流装置的容量进行海拔修正。

（三）电气间隙和爬电距离修正

在海拔升高时，大气的压力、温度、湿度都会影响空气的密度、电子自由行程、碰撞电离及吸附效应使同等的电压等级其击穿距离减小；爬电距离与压差、环境的污秽程度、绝缘材料耐泄痕指数有关，爬电距离不能小于电气间隙。

因此，要满足高原的抗击穿安全距离，必须对耐压等级进行降级或增大电气间隙。一般情况下，电气间隙不变情况下，其耐压水平随海拔高度每升100m，降低1%，因此，一般可以按海拔每升高100m，电气间隙和爬电距离增大1%来修正。

（四）绝缘耐压修正

高原环境下，电气设备的工频耐受电压和冲击耐受电压值应符合产品标准规定，需要对产品的耐压标准进行修正。一般，以考核内绝缘质量为主的例行试验，试验电压取海拔1km或2km时产品的耐压值不做修正，按照标准GB/T 20626.1-2006《特殊环境条件高原电工电子产品通用技术要求》提供的修正系数。

（五）抗静电设计

高原环境天气干燥易产生静电，必须采用抗静电设计来改善静电的影响以保护电子设备能正常使用，可使用抗静电材料，或采用屏蔽，改善屏蔽层接地的效果。可采取以下措施：

1.工艺控制法。对工艺流程中材料的选择、设备安装等过程应采取预防措施，控制静电的产生和电荷的聚集，从源头上抑制静电电位和放电能量，以降低危害，但是高原环境下，防静电涂层易老化脱落，放静电材料需要有专门的高原适应性设计。

2.泄露法。通常利用物体电导，采用静电接地的方法，使电荷向地面泄露，通过放电消除静电的不良影响，同时这种方法还具有结构简单、可靠高效的优点，能够很好地适应电源车这种小型装备的静电消除。

3.复合中和法。利用静电消除器产生的异性离子来中和带电体的电荷，但这种消除方法具有成本高、可靠性低的缺点。

（六）元器件、结构和材料选用及设计要点

1.密封处理。变流器机柜做密封处理、防凝露设计；采用较高的防护等级，如IP54等；变流器机柜门采用防雨槽结构，避免脏污和液体沉积在密封件上，防止凝露渗入机柜；进出线采用分级套管防护。

2.温度适应性材料选用。由于高原地区气温低、寒冷期偏长，同时使用过程中线缆表面温差大，普通材质的电缆填充层及保护套容易老化断裂，使用寿命短。在导线的选择上，应选用耐寒、软质（填充层、保护套等）电源线、控制线，解决易老化、断裂等问题；增大电源线、控制线截面积，解决因高原散热效率低，电缆温升过高的问题。

3.器件选用。模拟电路在低温下容易产生特性漂移，应尽量采用数字电路。保护电器方面，热保护电器产品由于散热环境的变化会造成保护曲线的变化，应该尽量选用电磁保护产品。保障装备所使用的仪表应选用精度高、耐低气压、密封性好的产品，且具有一定的高原防护功能。应选用耐低温的元器件，仪表要选用C组，即适应低温组别的仪表。

（七）电器分断性能

高原环境对电器的接触和分断能力有一定的影响，应该尽量选用密封充惰性气体或者真空电器等不受海拔高度影响的电器，但是由于电源车工作振动较为频繁、强烈，密封电器容易因外力而密封失效，在选用该种电器的时候应该验证其抗振性能。无法采用密封或真空电器的设备，应验证其灭弧性能是否符合技术要求。

三、结束语

综上所述，随着社会物质生活和文化生活质量不断提高，供电可靠性已成为社会各界关注的焦点。针对高原环境影响，如何有效利用电源车已成为电力系统的重要组成部分。高原电源车性能方面还存在很多不足。随着电源车市场需求的不断增大，如何做好电源车电气控制设计显得尤为重要。积极掌握电源车电气控制设计要点，对高原装备设计意义重大。

参考文献：

[1]朱逸天，赵徐成，王旭昆，凌军.航空电源车动力传输系统研究现状及发展[J].装备制造技术，2015（11）.

[2]赵徐成，马俊伟，朱逸天，马胜勇.保障装备高原环境适应性研究[J].装备环境工程，2014（05）.