一、環(huán)境因素確定的高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的兩大發(fā)展方向
　　針對(duì)環(huán)境因素而確定產(chǎn)品的發(fā)展方向，也是目前高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的發(fā)展方向之一，目前市場(chǎng)需求提出了兩大發(fā)展方向。
　　第一，隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)和國(guó)家西部能源經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展，適應(yīng)高海拔環(huán)境的高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備也成為目前部分市場(chǎng)招標(biāo)的。我國(guó)幅員廣大，具有世界上九種氣候類(lèi)型分類(lèi)的六種氣候區(qū)，包括濕熱、亞濕熱、暖溫、寒溫、寒冷、干熱，且有世界上特有的廣大的高海拔地區(qū)，海拔超過(guò)2000m的高原面積占國(guó)土面積的33%;海拔超1000m的面積達(dá)58％，并有1800公里跨越濕熱帶到寒冷區(qū)域的海岸線和470萬(wàn)平方公里的近海大陸架及石油資源蘊(yùn)藏豐富的塔克拉瑪干沙漠。電力行業(yè)是先行行業(yè)，在高海拔地區(qū)環(huán)境中，必然有大量控制電力的成套開(kāi)關(guān)設(shè)備配套使用，成套產(chǎn)品經(jīng)受此類(lèi)嚴(yán)酷自然環(huán)境均會(huì)造成嚴(yán)重的影響，使產(chǎn)品不能發(fā)揮正常功能或使用壽命縮短。而根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，高壓成套產(chǎn)品適用的正常海拔環(huán)境為1000m及以下，低壓成套產(chǎn)品的適用的正常海拔環(huán)境為2000m及以下。而超過(guò)以上海拔高度的產(chǎn)品都必須重新進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)研究，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)著手，充分考慮高海拔環(huán)境對(duì)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備性能的影響。
　　第二，2008年開(kāi)始的全球性金融危機(jī)的影響，我們國(guó)家為了振興經(jīng)濟(jì)，大規(guī)模投入4萬(wàn)億資金，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃，重點(diǎn)進(jìn)行不同行業(yè)內(nèi)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)改造提升；分別出臺(tái)了化工行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、有色冶金行業(yè)、船舶制造行業(yè)和交通運(yùn)輸行業(yè)等產(chǎn)業(yè)的振興，技改項(xiàng)目必然很多，迅速拉動(dòng)了適合這些市場(chǎng)需求特點(diǎn)的電器產(chǎn)品市場(chǎng)，“三防”要求的高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備成為部分招投標(biāo)技術(shù)要求之一。由于高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備一般都近于用戶側(cè)布置，基于實(shí)現(xiàn)空間優(yōu)化和降低成本（電纜長(zhǎng)度、土木工程）等，工業(yè)客戶在接近工業(yè)流程的電氣室內(nèi)使用開(kāi)關(guān)成套設(shè)備。這些使用場(chǎng)合必然有在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中存在著腐蝕性氣體，酸、堿、鹽的霧或液體，粉塵并伴隨潮濕或高溫等環(huán)境因素，即高污穢的環(huán)境，設(shè)備使用在這些場(chǎng)合不作技術(shù)處理，必然有對(duì)電路和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的腐蝕作用，尤其對(duì)電路的腐蝕導(dǎo)致電氣使用功能造成嚴(yán)重的損害，直接影響產(chǎn)品的運(yùn)行功能，事故后果非常嚴(yán)重，將會(huì)造成大面積的停電以及破壞供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這些情況在很多事故分析中不斷地出現(xiàn)，所以基于高污穢的環(huán)境，出現(xiàn)“三防”型概念特點(diǎn)的高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備。該類(lèi)成套產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)應(yīng)從產(chǎn)品的制造工藝入手，考慮各種腐蝕、鹽霧、濕熱等環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的影響。
　　上述高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備兩類(lèi)發(fā)展方向都是基于環(huán)境技術(shù)這門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科而所確定的發(fā)展方向，對(duì)保證產(chǎn)品的正常功能發(fā)揮和提高產(chǎn)品的可靠性、機(jī)械、電氣壽命等密切相關(guān)。
　　 二、環(huán)境技術(shù)對(duì)上述發(fā)展方向產(chǎn)品設(shè)計(jì)的指導(dǎo)
　　什么是環(huán)境技術(shù)呢，其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)有哪些指導(dǎo)意義？
　　環(huán)境技術(shù)是研究各種環(huán)境條件對(duì)材料和產(chǎn)品的影響，通過(guò)對(duì)材料和產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)、評(píng)價(jià)，從而找到影響規(guī)律，并研究相應(yīng)防護(hù)技術(shù)措施，以確保產(chǎn)品在預(yù)定環(huán)境條件下，可靠安全運(yùn)行的一門(mén)綜合性基礎(chǔ)技術(shù)。它是與氣象、地理、試驗(yàn)設(shè)備、測(cè)試技術(shù)、材料工藝和可靠性等多專(zhuān)業(yè)相交叉的綜合學(xué)科，對(duì)保證產(chǎn)品的正常功能發(fā)揮和提高產(chǎn)品的可靠性、耐久性水平密切相關(guān)。
　　根據(jù)對(duì)國(guó)際環(huán)境技術(shù)的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)的調(diào)查，近年來(lái)IEC為使環(huán)境條件和環(huán)境試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)工作更好的協(xié)調(diào)，將IECTC75和TC50合并組建為IECTC104委員會(huì)，并將制訂一系列指導(dǎo)各類(lèi)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品合理選擇環(huán)境條件和環(huán)境試驗(yàn)方法的導(dǎo)則性文件。
　　其實(shí)我國(guó)對(duì)環(huán)境技術(shù)的研究也有很長(zhǎng)的歷史，廣州電器科學(xué)研究所作為研究環(huán)境技術(shù)的先行者，參與了我國(guó)60～70年代熱帶和化工防腐電工產(chǎn)品的研究，并研究制訂了環(huán)境條件、試驗(yàn)方法、產(chǎn)品環(huán)境技術(shù)要求和環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并貫徹實(shí)施，相應(yīng)的研究了防護(hù)技術(shù)措施，發(fā)展了一批新材料、新工藝。對(duì)我國(guó)援外工程項(xiàng)目和外貿(mào)出口起到了極大的推動(dòng)作用，而且促進(jìn)我國(guó)基本型產(chǎn)品水平的迅速提高。化工防腐電工產(chǎn)品也發(fā)展了系列的產(chǎn)品，基本滿足了化工、冶金等企業(yè)的需要，實(shí)現(xiàn)較廣泛的推廣，成效顯著；在60年代中，我國(guó)也建立了高原用電工產(chǎn)品的專(zhuān)業(yè)研究機(jī)構(gòu)（如西安高壓電器研究所、昆明電器科學(xué)研究院等），西安高壓電器研究所作為國(guó)家電器設(shè)備試驗(yàn)研究的重點(diǎn)試驗(yàn)室，特別在“七五”期間開(kāi)展了大量的基礎(chǔ)研究工作，分別進(jìn)行了“高海拔絕緣特性—不同氣壓、溫度、濕度對(duì)絕緣特性及放電過(guò)程的影響”和“高海拔電暈特性研究”等等攻關(guān)課題，制訂了部分高原環(huán)境條件的標(biāo)準(zhǔn)，并發(fā)展了部分高原型產(chǎn)品?！?br /> 　　80年代初，我國(guó)成立了《全國(guó)電工電子產(chǎn)品環(huán)境條件與環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)》及其分會(huì)，有電子、航空、鐵道等十二個(gè)部有關(guān)專(zhuān)家參加，進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作的發(fā)展，迄今已對(duì)應(yīng)于IEC和按國(guó)內(nèi)需要制訂了95個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
　　機(jī)械產(chǎn)品環(huán)境技術(shù)研究，自80年代中由機(jī)械部組織深入系統(tǒng)的調(diào)查后，開(kāi)始實(shí)施“七.五”和“八五”的科技攻關(guān)計(jì)劃和開(kāi)展有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作，使環(huán)境技術(shù)由面向電工產(chǎn)品發(fā)展到面向整個(gè)機(jī)械行業(yè)。目前已完成了21項(xiàng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，包括機(jī)械產(chǎn)品（含電工產(chǎn)品、儀器、儀表)環(huán)境條件分類(lèi)、分級(jí)，使用環(huán)境條件，各類(lèi)機(jī)械產(chǎn)品的通用環(huán)境技術(shù)要求，產(chǎn)品防護(hù)類(lèi)型及部分試驗(yàn)方法，也為機(jī)械行業(yè)推薦出一批耐候性?xún)?yōu)良的新材料、新工藝，提出了一批指導(dǎo)性文件，并在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。“九.五”由于機(jī)械部的支持，正在執(zhí)行專(zhuān)項(xiàng)科技攻關(guān)研究項(xiàng)目，并成立了《機(jī)械工業(yè)環(huán)境技術(shù)研究中心(METRC)》。
　　當(dāng)前由于高新技術(shù)的發(fā)展，新材料、新工藝日新月異，計(jì)算機(jī)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)械產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)機(jī)電儀一體化，產(chǎn)品使用的環(huán)境領(lǐng)域更廣泛和嚴(yán)酷，產(chǎn)品的可靠性要求也更高，新材料、新產(chǎn)品如何預(yù)估使用壽命非常迫切，因此環(huán)境技術(shù)的研究將顯得更重要和引起國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。
　　高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備在環(huán)境因素影響下的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，需根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)環(huán)境因素影響下產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)性的意義。國(guó)家針對(duì)環(huán)境技術(shù)的研究體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)制定和試驗(yàn)規(guī)則的制訂，其對(duì)現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品研發(fā)有非常大的指導(dǎo)作用，根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)，可以了解上述高原環(huán)境對(duì)電工產(chǎn)品的主要影響因素，部分標(biāo)準(zhǔn)還提出了中肯的設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)和方案；同時(shí)也可以了解防腐要素，給出不同腐蝕環(huán)境下的人工試驗(yàn)規(guī)則，對(duì)于金屬件的漆膜防護(hù)和鍍鋅防護(hù)等都有對(duì)應(yīng)的要求，能對(duì)具體的設(shè)計(jì)工作有很大的幫助。
　　所以了解目前國(guó)際和國(guó)家在環(huán)境技術(shù)上研究，對(duì)于指導(dǎo)我們進(jìn)行具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)有現(xiàn)實(shí)的意義。
三、兩種環(huán)境因素對(duì)高低壓成套產(chǎn)品不同的影響和設(shè)計(jì)方向探討
　　根據(jù)JB/T7573-94《高原環(huán)境條件下電工產(chǎn)品通用技術(shù)條件》機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)介紹，總結(jié)出以下高原氣候條件對(duì)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的影響規(guī)律。
　　（一）高原氣候條件對(duì)電工產(chǎn)品性能和電氣設(shè)備的影響規(guī)律
　　高原具有較惡劣的自然氣候條件，其特征為：a、空氣壓力或空氣密度較低；b、空氣溫度較低，溫度變化較大；c、空氣絕對(duì)濕度較??；d、大陽(yáng)輻射照度較高；e、降水量較少；f、年大風(fēng)日多；g、土壤溫度較低，且凍結(jié)期長(zhǎng)。這些特征對(duì)電工產(chǎn)品性能有下面四大影響規(guī)律，列出如下：
　　1、空氣壓力或空氣密度降低的影響
　　1）對(duì)絕緣介質(zhì)強(qiáng)度的影響
　　空氣壓力或空氣密度的降低，引起外絕緣強(qiáng)度的降低。在海拔至5000m范圍內(nèi)，每升高1000m，即平均氣壓每降低7.7~10.5kPa,外絕緣強(qiáng)度降低8%~13%.
　　2)對(duì)電氣間隙擊穿電壓的影響
　　對(duì)于設(shè)計(jì)定型的產(chǎn)品,由于其電氣間隙已經(jīng)固定,隨空氣壓力的降低,其擊穿電壓也下降.為了保證產(chǎn)品在高原環(huán)境使用時(shí)有足夠的耐擊穿能力,必須增大電氣間隙.高原用電工產(chǎn)品的電氣間隙可按下表進(jìn)行修正：

　　3)對(duì)電暈及放電電壓的影響
　　a、高海拔低氣壓使高壓電機(jī)的局部放電起始電壓降低，電暈起始電壓降低，電暈腐蝕嚴(yán)重；
　　b、高海拔低氣壓使電力電容器內(nèi)部氣壓下降，導(dǎo)致局部放電起始電壓降低；
　　c、高海拔低氣壓使避雷器內(nèi)腔電壓降低，導(dǎo)致工頻放電電壓降低。
　　 4）對(duì)開(kāi)關(guān)電器滅弧性能的影響
　　空氣壓力或空氣密度的降低使空氣介質(zhì)滅弧的開(kāi)關(guān)電器滅弧性能降低，通斷能力下降和電壽命縮短。a）、直流電弧的燃弧時(shí)間隨海拔升高或氣壓降低而延長(zhǎng)；b）、直流與交流電弧的飛弧距離隨海拔升高或氣壓降低而增加。
　　5）對(duì)介質(zhì)冷卻效應(yīng)，即產(chǎn)品溫升的影響
　　空氣壓力或空氣密度的降低引起空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)的降低。對(duì)于以自然對(duì)流、強(qiáng)迫通風(fēng)或空氣散熱器為主要散熱方式的電工產(chǎn)品，由于散熱能力的下降，溫升增加。在海拔至5000m范圍內(nèi)，每升高1000m，即平均氣壓每降低7.7~10.5kPa,溫升增加3%~10%。
　　a、 靜止電器的溫升隨海拔升高的增高率，每100m一般在0.4K以?xún)?nèi),但對(duì)高發(fā)熱電器,如電爐、電阻器、電焊機(jī)等電器，溫升隨海拔升高的增高率，每100m達(dá)到2K以上。
　　b、 電力變壓器溫升隨海拔的增高與冷卻方式有關(guān)，其增加率每100m為：
　　油浸自冷，額定溫升的0.4%；干式自冷,額定溫升的0.5%；油浸強(qiáng)迫風(fēng)冷，額定溫升的0.6%；干式強(qiáng)迫風(fēng)冷,額定溫升的1.0%；
　　c、 電機(jī)的溫升隨海拔升高的增高率每100m為額定溫升的1%。
　　6）對(duì)產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)和密封的影響
　　a、引起低密度、低濃度、多孔性材料（例如：電工絕緣材料、隔熱材料等）的物理和化學(xué)性質(zhì)的變化；
　　b、潤(rùn)滑劑的蒸發(fā)及塑料制品中增塑劑的揮發(fā)加速；
　　c、由于內(nèi)外壓力差的增大，氣體或液體易從密封容器中泄漏或泄露率增大，有密封要求的電工產(chǎn)品，間接影響到電氣性能；
　　d、引起受壓容器所承受壓力的變化，導(dǎo)致受壓容器容易破裂。
　　 2、空氣溫度降低及溫度變化（包括日溫差）增大的影響
　　1）高原環(huán)境空氣溫度對(duì)產(chǎn)品溫升的補(bǔ)償
　　平均空氣溫度和最高空氣溫度均隨海拔升高而降低，電工絕緣材料的熱老化壽命決定于平均空氣溫度。高原環(huán)境空氣溫度的降低可以部分或全部補(bǔ)償因氣壓降低而引起電工產(chǎn)品運(yùn)行中溫升的增加。環(huán)境空氣溫度的補(bǔ)償值為0.5K/hm。
　　2）日溫差或溫度變化對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響
　　高原空氣溫度的日溫差大。較大的溫度變化使產(chǎn)品外殼容易變形、龜裂，密封結(jié)構(gòu)容易破裂。
　　3、空氣絕對(duì)濕度減小的影響
　　1）、絕對(duì)濕度對(duì)外絕緣強(qiáng)度的影響
　　平均絕對(duì)濕度隨海拔升高而降低。絕對(duì)濕度降低時(shí)，電工產(chǎn)品的外絕緣強(qiáng)度降低，因此要考慮工頻放電電壓與沖擊閃絡(luò)電壓的濕度修正。
　　濕度修正以零海拔時(shí)的平均絕對(duì)濕度：11g/m3為基準(zhǔn)，具體修正按GB311.2中有關(guān)規(guī)定。
　　2）、絕對(duì)濕度對(duì)電機(jī)換向及炭刷磨損的影響
       絕對(duì)濕度的降低使換向器電機(jī)的換向火花增大，同時(shí)使電機(jī)炭刷的磨損率增加。
　　4、太陽(yáng)輻射照度，包括紫外線輻射照度增加的影響
　　1）高原熱輻射增加的影響
　　海拔5000m時(shí)最大太陽(yáng)輻射度為低海拔時(shí)相應(yīng)值的1.25倍，熱輻射對(duì)物體起加熱作用。對(duì)于戶外用電工產(chǎn)品，太陽(yáng)熱輻射的增加引起較大的表面附加溫升，降低有機(jī)絕緣材料的材質(zhì)性能，使材料變形，產(chǎn)生機(jī)械熱應(yīng)力等影響。
　　2）高原紫外線輻射增加的影響
　　紫外線輻射照度隨海拔升高的增加率比太陽(yáng)總輻射照度的增加率大得多，海拔3000m時(shí)已達(dá)低海拔時(shí)相應(yīng)值的2倍。紫外線引起有機(jī)絕緣材料的加速老化，使空氣容易電離而導(dǎo)致外絕緣強(qiáng)度和電暈起始電壓降低。
　　從上述四大影響看出，高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備使用在高原環(huán)境上的設(shè)計(jì)應(yīng)該減低這些影響，提高絕緣配合，同時(shí)增大電氣間隙，在選擇材料上和器件上綜合考慮，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇高原型器件入手，解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，其主要實(shí)現(xiàn)手段就是要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)層面考慮。
　　 （二）高污穢環(huán)境對(duì)電氣設(shè)備的影響
　　針對(duì)高污穢環(huán)境下重點(diǎn)是產(chǎn)品設(shè)備耐腐蝕、耐潮濕、耐鹽霧的問(wèn)題，這些腐蝕的問(wèn)題都是來(lái)自一線質(zhì)量事故或技術(shù)問(wèn)題的總結(jié)。高污穢環(huán)境對(duì)電氣設(shè)備的影響重點(diǎn)表現(xiàn)在以下三方面：
　　1、整個(gè)電氣回路（一次、二次）和銅排連接的腐蝕影響
　　高、低壓成套開(kāi)關(guān)柜使用在一些使用環(huán)境出現(xiàn)高污穢腐蝕性氣體或鹽霧或粉塵等的電氣室時(shí)，必然這些氣體或粉塵等在接觸潮濕性環(huán)境后，即可會(huì)轉(zhuǎn)化成很強(qiáng)的腐蝕性（轉(zhuǎn)化為酸），如SO2，H2S，氯氣、鹽霧等氣體，而電氣回路中常見(jiàn)處理工藝如鍍銀等或裸銅連接對(duì)這些強(qiáng)酸非常敏感，粉塵或氣體一旦轉(zhuǎn)化為強(qiáng)酸，就會(huì)腐蝕開(kāi)關(guān)柜的電路部分，改變導(dǎo)線的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，觸點(diǎn)的傳導(dǎo)性等，數(shù)月后可出現(xiàn)的明顯后果為：
　　a）、裸銅母線的顏色變化：銅的一些部位變?yōu)闇\藍(lán)色/銅的一些部位變黑/脫落(粉化效應(yīng))
　　b）、腐蝕鍍銀母線和鍍銀開(kāi)關(guān)接頭(開(kāi)關(guān)器件連接端頭或內(nèi)部觸頭)，導(dǎo)致銀線突出(銀須效應(yīng))；
　　c）、本地母線的過(guò)熱，母線接合點(diǎn)的傳導(dǎo)性降低，從而導(dǎo)致過(guò)熱；
　　d）、可抽取式鍍銀觸點(diǎn)(電插頭&輔助滑動(dòng)/插入式觸點(diǎn))開(kāi)始氧化，它們變黑，并開(kāi)始出現(xiàn)過(guò)熱；
　　e）、開(kāi)關(guān)開(kāi)始出現(xiàn)過(guò)熱、或停止運(yùn)行；
　　f）、腐蝕帶有裸露表面的電纜(電力線或輔助電線)，導(dǎo)致出現(xiàn)爆裂、高電阻等情況。
　　這些缺陷通常迅速出現(xiàn)于制造商的保質(zhì)期內(nèi)，直接影響開(kāi)關(guān)柜的電氣性能。如果是一次線路出現(xiàn)問(wèn)題，將出現(xiàn)溫升過(guò)熱，接地故障等事故；如果是二次線路出現(xiàn)問(wèn)題，卻出現(xiàn)誤分，誤合或拒動(dòng)作或誤報(bào)等等缺陷，直接影響產(chǎn)品的運(yùn)行功能，事故后果非常嚴(yán)重，將會(huì)造成大面積的停電以及破壞供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　這些現(xiàn)象通常出現(xiàn)在以下領(lǐng)域通用工業(yè)流程中：石油和天然氣，化工，冶金、造紙或紙漿廠、水泥，污水處理工廠、海島或港口工程，船舶或海上石油鉆井平臺(tái)等等使用領(lǐng)域。
　　2、結(jié)構(gòu)零件在高污穢環(huán)境下的腐蝕影響
　　據(jù)于上述使用環(huán)境中，結(jié)構(gòu)零件按常規(guī)的處理，也將出現(xiàn)腐蝕情況。結(jié)構(gòu)零件的表面處理工藝是直接影響這些情況的原因，漆膜工藝和厚度，鍍鋅層工藝、附著力和厚度等等指標(biāo)都應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境嚴(yán)酷程度不同，按等級(jí)進(jìn)行規(guī)范，有目的選擇對(duì)應(yīng)的防護(hù)漆或鍍鋅層厚度，減輕腐蝕的作用，加強(qiáng)電化腐蝕和化學(xué)腐蝕的防護(hù)措施。結(jié)構(gòu)零件的腐蝕也會(huì)直接或間接影響產(chǎn)品的性能，尤其一些承擔(dān)動(dòng)熱穩(wěn)定性的應(yīng)力的結(jié)構(gòu)零件，如母線橫梁等，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，最后影響成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的性能，如耐受短路強(qiáng)度等等；柜體結(jié)構(gòu)的緊固件的腐蝕也是常見(jiàn)現(xiàn)象，緊固件的腐蝕將直接影響到結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。這些情況都是結(jié)構(gòu)零件在高污穢環(huán)境下的腐蝕影響。
　　3、元器件在高污穢環(huán)境下的腐蝕影響
　　元器件在高污穢環(huán)境下的腐蝕也是存在的，其腐蝕后造成的影響是顯而易見(jiàn)的，其后果也很?chē)?yán)重。主要在于部分選型人員未能關(guān)注環(huán)境因素下來(lái)選型，在這些特殊使用環(huán)境下，元器件的設(shè)計(jì)和制造工藝是經(jīng)過(guò)特殊處理過(guò)的，包括其電路的工藝設(shè)計(jì)、塑料的材料構(gòu)成、接頭端子等。這些措施可以使開(kāi)關(guān)器件等有耐鹽霧、耐腐蝕、耐潮濕等特性，國(guó)外的器件在這些方面做得比較規(guī)范，如施耐德電氣公司的大部分低壓器件就有專(zhuān)門(mén)使用在3C1或3C2等級(jí)的特性，選型時(shí)可以咨詢(xún)相關(guān)的技術(shù)支持部門(mén)。
　　器件作為成套設(shè)備的主要構(gòu)成，其可靠性和安全性是非常關(guān)系到成套設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)劣，器件的選擇非常關(guān)鍵，所以在高污穢的環(huán)境下元器件選型一定要選擇適合的型號(hào)，來(lái)保證三防功能的實(shí)現(xiàn)。
　　從上述三方面的情況可以得知，在高污穢環(huán)境下，高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造，必須從器件的設(shè)計(jì)選型開(kāi)始，就應(yīng)注重環(huán)境因素的選型；并在產(chǎn)品制造工藝設(shè)計(jì)入手，解決電路耐腐蝕的問(wèn)題和結(jié)構(gòu)零件的表面涂敷防護(hù)問(wèn)題，盡量減輕腐蝕性氣體或粉塵等造成的腐蝕問(wèn)題。其主要實(shí)現(xiàn)手段就是要從產(chǎn)品制造工藝設(shè)計(jì)層面考慮。
　　 四、基于特殊環(huán)境因素下高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)和制造的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
　　從以上兩種不同環(huán)境因素對(duì)設(shè)備產(chǎn)品造成的影響來(lái)進(jìn)行實(shí)際產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)，必須要注意以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)主要涵蓋三大部分，一是，開(kāi)關(guān)器件和控制器件的選型；二是，一次、二次線路的布置和導(dǎo)體的防護(hù)措施；三是，采用不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下面根據(jù)公司已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)的高原型12kV交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備KYN44H4-12和低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備BWL16，及高污穢環(huán)境條件下低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的工藝控制規(guī)則進(jìn)行闡述。
　　（一）開(kāi)關(guān)器件和控制器件的選型
　　高原型高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備開(kāi)關(guān)器件的選型很重要，尤其高壓器件，現(xiàn)在常用采取的方法是選擇為高海拔地區(qū)專(zhuān)門(mén)研制的專(zhuān)用電氣設(shè)備，如采用高原型變壓器，高原型真空斷路器等，對(duì)于柜內(nèi)導(dǎo)體間、導(dǎo)體對(duì)地間的空氣間隙按高海拔地區(qū)絕緣距離要求處理，防止絕緣擊穿，或采用更高電壓等級(jí)的電氣設(shè)備，如電壓、電流互感器及絕緣子套管等，其電氣間隙和爬距等來(lái)滿足上述海拔高度升高而需修正的系數(shù)。而對(duì)于控制器件，一般為電子器件，弱電控制，可靠性較高，受海拔高度的影響較小，容易解決高海拔的影響問(wèn)題。
　　低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的主開(kāi)關(guān)選型要注意其絕緣電壓適當(dāng)大些，正常的電網(wǎng)額定電壓為400v，在4000m海拔，可以選用絕緣電壓為1000v的框架開(kāi)關(guān)和塑殼開(kāi)關(guān)，保證外絕緣強(qiáng)度裕度大些，從而減輕高海拔低氣壓的影響，需要注意的是，低壓元件電流互感器等要選用特殊處理過(guò)加大爬距和電氣間隙的產(chǎn)品，來(lái)保證二次側(cè)的工頻耐壓等指標(biāo)能通過(guò)，其他二次側(cè)弱電的器件基本上可以按普通型的器件進(jìn)行選擇。
　　以上是高原型成套設(shè)備對(duì)于器件一些選型設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)方法，關(guān)鍵點(diǎn)在于要滿足和考慮以下四點(diǎn)要求：
　　1、 外絕緣強(qiáng)度裕度要足夠大，必須滿足高海拔空氣密度下降造成的外絕緣強(qiáng)度下降而進(jìn)行修正的要求，從而產(chǎn)品的耐沖擊電壓和工頻耐受電壓達(dá)到高海拔使用的要求；
　　2、 對(duì)于成套器件內(nèi)部機(jī)械傳動(dòng)件，如操作手車(chē)、脫扣器等要考慮高原溫度變化大而造成材料變形對(duì)公差的影響，這些在設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)器件時(shí)要加以考慮；
　　3、 空氣壓力或空氣密度的降低引起空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)的降低，造成溫升升高的影響，尤其大電流器件，需考慮降容使用，其降容系數(shù)根據(jù)海拔高度不同而確定，具體要參看器件生產(chǎn)廠家的技術(shù)說(shuō)明。
　　4、 絕緣材料的選擇，應(yīng)盡量選用受溫差變化不大和防老化程度高的絕緣材料（如DMC或SMS模塑料等），在保證高強(qiáng)度的同時(shí)，變形量和老化程度較小，適應(yīng)其對(duì)絕緣配合要求較高的地方，如低壓的母線框等，同時(shí)應(yīng)注意海拔高度修正系數(shù)要求的爬電距離、電氣間隙尺寸要求。
　　而對(duì)于高污穢環(huán)境下使用的器件，必須要注重環(huán)境因素的影響。在選型時(shí)要依據(jù)其現(xiàn)場(chǎng)存在的環(huán)境情況，如有H2S、SO2氣體存在，或有鹽霧環(huán)境，或有大量的有腐蝕性的粉塵等等，分別對(duì)待。隨著國(guó)際上對(duì)環(huán)境技術(shù)的深入研究，已有不少專(zhuān)門(mén)器件來(lái)應(yīng)對(duì)各種不同使用環(huán)境，這些在一些大型跨國(guó)電氣公司中元器件選型手冊(cè)中已經(jīng)有所體現(xiàn)，選用適合的電氣元件是個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。如有鹽霧環(huán)境要求，可以選用船用的元器件，如H2S、SO2氣體存在，可以選用3C1或3C2等級(jí)的元器件，如有粉塵，可以選用高防護(hù)型的器件，等等。
　　 （二）一次、二次線路的布置和導(dǎo)體的防護(hù)措施
　　高原型成套設(shè)備對(duì)一、二線的布置要求較高，整個(gè)母線系統(tǒng)要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。要考慮電氣間隙和爬電距離必須按照高海拔的修正系數(shù)進(jìn)行修正，整個(gè)空間布置要合理、美觀和母排最短設(shè)計(jì)為原則，考慮溫升散熱情況，合理布局設(shè)計(jì)。
　　中壓成套按1000m海拔高度為基準(zhǔn)，海拔系數(shù)修正根據(jù)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所確定的系數(shù)進(jìn)行修正。不同海拔高度，其修正系數(shù)不同，只要不影響結(jié)構(gòu)外形尺寸大太，可以盡量升高海拔高程，因?yàn)榘雌湫拚禂?shù)的規(guī)律，更高海拔的修正系數(shù)可以兼容下個(gè)等級(jí)的高度，這樣可以減少設(shè)計(jì)種類(lèi)，減少海拔高程所造成的多種類(lèi)，方便標(biāo)準(zhǔn)化圖紙。
　　低壓成套按2000m海拔高度為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，修正系數(shù)同中壓一樣進(jìn)行修正。由于低壓成套的電氣間隙、隔離距離、爬電距離都較小，修正值也較小；但在裝配尺寸設(shè)計(jì)和裝配工藝要求中必須要對(duì)此值進(jìn)行修正，以滿足海拔高程的修正要求。而對(duì)于高污穢環(huán)境下的電路腐蝕的防護(hù)，即導(dǎo)體的防護(hù)，是高污穢環(huán)境下產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。其涉及導(dǎo)體涂敷工藝的選擇，絕緣方法的選擇、導(dǎo)體連接防蝕等等制造工藝范疇，常用的工藝方法有如下幾方面內(nèi)容。
　　1、 導(dǎo)體的表面防護(hù)
　　目前高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)體一般選擇為銅材，裸銅的腐蝕大多為電化腐蝕和化學(xué)腐蝕，基于銅材雜質(zhì)的存在，在潮濕的空氣環(huán)境中容易起電池效應(yīng)，銅被氧化而腐蝕；或銅在酸的直接作用下而腐蝕，故可以在導(dǎo)體的表面加層防護(hù)膜，隔絕與空氣、和酸等物質(zhì)接觸。一般常用的防護(hù)工藝方法有：導(dǎo)體全長(zhǎng)鍍錫，或包熱縮套管，或硫化絕緣，或刷黑漆（三防漆種），或全長(zhǎng)鍍鎳，或鍍鎳加鉻等等方法。這些方法均可以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)，但取決于其經(jīng)濟(jì)性。
　　2、 導(dǎo)體的連接防護(hù)
　　在高污穢的環(huán)境下，導(dǎo)體之間連接的防護(hù)也很關(guān)鍵，不推薦使用鍍銀工藝；最好還是使用鍍錫工藝，強(qiáng)腐蝕地區(qū)可以選擇使用鍍鎳工藝進(jìn)行。因?yàn)殄冦y工藝，鍍銀層非常容易出現(xiàn)電化腐蝕現(xiàn)象，出現(xiàn)銀須效應(yīng)，尤其在有硫化物存在的環(huán)境中?！?br /> 　　3、 接線端子的防護(hù)
　　端子部分也不能鍍銀處理，鍍錫或鍍鎳都是一種選擇，還有鍍鉻處理工藝也是可以的，重點(diǎn)要求的就是防腐蝕要求。常用的是推薦鍍錫工藝，注意的是輔助電路所用的接線端引腳等都必須鍍錫。
　　4、 電線電纜的防護(hù)
　　電源電纜和輔助電纜應(yīng)為全鍍錫的銅電纜：切忌使用裸銅電纜或部分鍍錫的銅電纜。所用電纜必須具備PVC絕緣，裝配電源和控制電纜的接線片應(yīng)鍍錫，應(yīng)使用橡膠套管遮蓋電纜的非絕緣部件和壓接區(qū)域等等防護(hù)要求，需要注意的細(xì)節(jié)是對(duì)接地銅帶也要作鍍錫處理，以保證接地連續(xù)性。
　　5、 關(guān)鍵部位的防護(hù)
　　如低壓MCC成套柜的垂直母排，除了防護(hù)外，還會(huì)使用周期內(nèi)經(jīng)常插拔的現(xiàn)象，要求有耐磨的性能，所以有些關(guān)鍵部位的鍍層防護(hù)可以采用鍍鎳或鍍鉻來(lái)實(shí)現(xiàn)，不僅能防腐蝕，而且實(shí)現(xiàn)耐磨的性能。還有可以按西門(mén)子SIVACON8PT柜型在石油工業(yè)工藝調(diào)整方案中介紹那樣，選用杜邦公司的Teroson膠帶進(jìn)行覆蓋，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵部位的防護(hù)。
（三）采用不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　高原型成套開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵地方在于布置有足夠的空間位置來(lái)進(jìn)行母線系統(tǒng)的安裝，據(jù)于上述電氣間隙，爬電距離和隔離距離等尺寸參數(shù)需要根據(jù)海拔修正系數(shù)進(jìn)行修正，故有別于常規(guī)產(chǎn)品。在結(jié)構(gòu)尺寸鏈關(guān)系上要考慮和預(yù)留出基于海拔因素下的更大些的尺寸，所以整個(gè)結(jié)構(gòu)要作重新的設(shè)計(jì)。如今，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都在三維軟件上設(shè)計(jì)，給于尺寸干涉的檢查可以直接使用修正后的數(shù)據(jù)。在選聯(lián)母排四周的裝配零件干涉檢查，均按修正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行，這樣設(shè)計(jì)仿真模擬便于保證相應(yīng)電氣間隙、爬電距離的尺寸滿足修正要求；同時(shí)也要關(guān)注到飛弧距離受海拔因素的影響，布置器件安裝位置時(shí)也應(yīng)該適當(dāng)考慮，飛弧距離要增加的情況，總之高原型成套開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要綜合考慮尺寸鏈關(guān)系變化的情形，設(shè)計(jì)出符合修正值要求的結(jié)構(gòu)。
　　而對(duì)于高污穢環(huán)境下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面要保證更高防護(hù)等級(jí)的封閉開(kāi)關(guān)柜的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮保證防護(hù)等級(jí)的實(shí)現(xiàn)，改善設(shè)計(jì)不合理的地方；另一方面，對(duì)照相關(guān)國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，選擇合適的金屬材料，如使用耐腐蝕能力強(qiáng)的進(jìn)口敷鋁鋅鋼板或不銹鋼板。在金屬板材的表面處理工藝規(guī)定進(jìn)行規(guī)范，如在工藝流程中加鈍化處理，或二道涂漆工藝（先防銹底漆涂敷后再面漆）等，同時(shí)考慮漆種的選擇，涂層厚度、涂層附著力及質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等，內(nèi)部結(jié)構(gòu)件如用鍍鋅件，也要規(guī)范相應(yīng)的鍍鋅工藝要求，如鍍鋅工藝流程、鍍鋅層厚度和鋅層附著力等。對(duì)于鉚接螺釘、自攻螺釘、螺栓、墊圈、螺母等等金屬緊固件的表面處理規(guī)定要求按鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行抽檢，保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，來(lái)達(dá)到防蝕要求。這些層面都有專(zhuān)門(mén)的工藝文件資料要求進(jìn)行規(guī)范，最終能在零件級(jí)工藝設(shè)計(jì)達(dá)到要求。
　　
　　五、結(jié)論
　　高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備在電力系統(tǒng)中處于電網(wǎng)用戶側(cè)或電廠工業(yè)流程尾端，量大面寬，所以使用環(huán)境多種多樣，其中就有市場(chǎng)需求面寬廣的適用特殊環(huán)境（即高海拔環(huán)境和高污穢環(huán)境）下的產(chǎn)品發(fā)展方向。故本文根據(jù)這些需求和發(fā)展方向，簡(jiǎn)要介紹了環(huán)境技術(shù)的慨況，綜合了兩種特殊環(huán)境下對(duì)高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)和制造的影響，提出了相應(yīng)的解決方案和思路，同時(shí)也指明了基于特殊環(huán)境因素下高、低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)和制造的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，并具體運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，最終保障使用兩類(lèi)環(huán)境下的產(chǎn)品順利開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用，同時(shí)保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足了社會(huì)的需求。