吳炳衛(wèi)，劉文娟，賈連華，張 林

（昆明高海拔電器檢測有限公司，昆明 650221）

配電變壓器的高原環(huán)境適應性驗證方法分析

吳炳衛(wèi)，劉文娟，賈連華，張 林

（昆明高海拔電器檢測有限公司，昆明 650221）

敘述了配電變壓器進行高原環(huán)境條件下適應性驗證的試驗方法，說明了配電變壓器的高原環(huán)境適應性驗證在變壓器性能優(yōu)化和提升過程中的重要意義。

高原環(huán)境條件；配電變壓器；適應性驗證

引言

我國系高原大國，地勢西高東低，海拔高度1 000 m以上地區(qū)占整個國土面積的60 %以上，其中海拔2 000 m以上地區(qū)占國土面積的33 %，我國高原地區(qū)大部分集中在西部，如云貴高原、青藏高原、陜甘黃土高原等。

高原地區(qū)氣候環(huán)境條件的特點是：氣壓低、氣溫偏低、日溫差大、絕對濕度低、太陽輻射照度強，太陽輻射照度隨海拔升高而增加，紫外線輻射照度增加尤其顯著，約每升高1 000 m增加35 %。

目前，云南省農(nóng)村電網(wǎng)改造升級正推進，配電變壓器是農(nóng)網(wǎng)改造的重要組成部分，在高原地區(qū)的需求量迅猛增加，由于普遍安裝在戶外，受環(huán)境條件影響大，常規(guī)產(chǎn)品在高原地區(qū)使用時。整體性能會有所下降，長期運行時可能會影響電氣安全，嚴重時導致電氣事故，燒毀變壓器和危害人身安全。為保障高原地區(qū)農(nóng)網(wǎng)可靠運行，必須對普通產(chǎn)品進行高原環(huán)境適應性驗證。

1 高原環(huán)境對配電變壓器性能的影響

1.1 外絕緣

配電變壓器通常放置于戶外，受大氣環(huán)境條件影響較大。變壓器套管受空氣密度降低和地區(qū)污染等級、自然現(xiàn)象等影響，絕緣強度下降，過電壓時容易發(fā)生對地閃絡。

1.2 溫升

高原地區(qū)太陽輻射強、戶外溫度高，空氣密度低，不利于散熱，變壓器的散熱效果會明顯降低，長期溫升過高下運行，會對變壓器壽命造成極大的影響。

1.3 密封性能

目前全密封油浸式變壓器，采用真空注油，橡膠密封，使變壓器油與外界空氣完全隔絕，可免變壓器油受潮，減緩油的老化速度，降低變壓器油水的含量，從而大大增強變壓器油的擊穿強度，成本降低，延長變壓器的使用壽命延長。 但是，高原地區(qū)使用時，配電變壓器存在配裝時與實際運行所處的海拔地點不同的問題，氣壓差帶來的大氣壓力將對變壓器油箱機械強度和密封性能產(chǎn)生較大影響。

高原地區(qū)太陽熱輻射的增加，會使有機絕緣材料性能劣化，密封膠墊在溫度和紫外線長期作用下，會產(chǎn)生材料變形，形成表面變形龜裂剝落，影響密封性能，導致內(nèi)部絕緣強度下降。

2 配電變壓器高原環(huán)境適應性驗證方法

目前，環(huán)境適應性的驗證可分為試驗室內(nèi)的模擬試驗和實際使用海拔點的試驗驗證，實際運行地點由于環(huán)境條件和試驗設備的限制，很難開展，數(shù)據(jù)結果準確性很難保證。

模擬實際運行地點的環(huán)境條件，進行變壓器高原型式試驗項目驗證，是一種行之有效的方法?？梢园l(fā)現(xiàn)普通型產(chǎn)品在高原地區(qū)運行下的問題，改進工藝設計，確保安全可靠運行。

3 高原環(huán)境模擬適應性驗證方法

3.1 高海拔人工模擬氣候室建設

高海拔大氣條件對配電變壓器電氣性能的主要影響因素包括大氣壓力、環(huán)境溫度和空氣相對濕度。我國高原地域廣闊，氣溫由于季節(jié)、晝夜、天氣的不同變化很大，因此，模擬氣候室應能在海拔高度、溫度、濕度方面有較寬的調(diào)節(jié)范圍，能很好地滿足GB/T 20626.1-2006 《特殊環(huán)境條件 高原電工電子產(chǎn)品 第1部分:通用技術要求》表1高原環(huán)境條件參數(shù)的要求。綜合參數(shù)調(diào)節(jié)時，試驗箱內(nèi)的溫度偏差±3 ℃，溫度梯度≤2 ℃，溫度波動度≤1 ℃，溫度變化速率0.35～1.2 ℃,氣壓偏差±kPa，氣壓變化率≤10 kPa/min。相對濕度不應超過75 %RH時，濕度偏差±5 %RH。

整個試驗順序是先降低氣壓至實際使用地點海拔，再進行升溫/降溫，試驗樣品在此環(huán)境下放置一段時間后，方可進行項目試驗。

3.2 模擬試驗驗證項目方法

結合配電變壓器的結構和工藝特點，結合GB/T 20626.2-2006 《特殊環(huán)境條件 高原電工電子產(chǎn)品 第2部分:選型和檢驗規(guī)范》，在高原環(huán)境地區(qū)安裝使用時，至少要驗證三個方面的適應性能力：①外絕緣； ②溫升。高原地區(qū)的溫度低是一定程度上可以補償對因海拔升高所引起的產(chǎn)品溫升增加值，但是，高海拔地區(qū)戶外環(huán)境溫度也可達35 ℃甚至更高，具體補償效果值無可靠數(shù)據(jù)；③密封性能。驗證方法結合產(chǎn)品標準。

4 配電變壓器高原環(huán)境適應性驗證經(jīng)驗總結

4.1 絕緣方面

配電變壓器鐵芯和繞組封閉在浸入變壓器油變壓器箱體內(nèi)，一般情況下不受外界環(huán)境條件影響，進行模擬高原環(huán)境條件下絕緣能力試驗驗證時，通常是絕緣套管發(fā)生對地閃絡或者擊穿。在相關標準中規(guī)定，在產(chǎn)品使用海拔與試驗海拔不同時，試驗的海拔修正系數(shù)有規(guī)定，但是配電變壓器的內(nèi)部絕緣部分是不能采用正常試驗電壓乘以修正系數(shù)的方法來驗證，其特殊的絕緣結構形式?jīng)Q定了絕緣試驗必須在模擬或者是實地使用海拔條件下按正常的絕緣水平來考核，修正電壓考核方式僅適用于受大氣條件直接影響絕緣水平的產(chǎn)品。

4.2 溫升

配電變壓器與外界的熱交換主要是通過空氣的對流和傳導，其溫升隨海拔升高，溫升增加將會影響變壓器壽命。保證溫升要求的情況下只能是降低輸出容量，根據(jù)使用地點的高度和配電變壓器容量的大小影響量也不同，目前要解決散熱的問題，可以從以下方面來進行優(yōu)化，一是內(nèi)部結構設計優(yōu)化，內(nèi)部散熱通道優(yōu)化；二是降低配電變壓器的各種損耗，降低發(fā)熱量；三是變壓器外殼上的散熱片布置方式優(yōu)化，加強散熱效率，提升散熱量，有效降低繞組的溫度。

4.3 密封性能

變壓器滲漏油是近年來變壓器運行中常見的問題，不考慮氣壓差的情況下，通常是由于密封墊老化、龜裂等造成的，液浸式變壓器壓力密封試驗的目的是證明變壓器油箱在運行時不會發(fā)生滲漏。如果變壓器密封性達不到要求，會導致變壓器油絕緣性能下降，內(nèi)部絕緣強度降低，過電壓時繞組擊穿，變壓器燒毀，電力供應中斷。

高原地區(qū)使用的配電變壓器，產(chǎn)品生產(chǎn)地點與產(chǎn)品投入運行的海拔高度往往差異較大，低氣壓會使變壓器內(nèi)外壓力差增大，引起外殼變形、爆裂、變壓器油從密封結合處向外滲漏，因此，使用于高原地區(qū)的配電變壓器應當進行使用地點氣壓模擬條件下的密封性試驗，檢查是否會發(fā)生變形明顯和產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象。

5 結論

配電變壓器在高原地區(qū)使用時，要承受氣壓低、溫差大、濕度低、太陽輻射強等的惡劣環(huán)境影響。按GB/ T 20635《特殊環(huán)境條件 高原用高壓電器的技術要求》的定義，常規(guī)型高壓電工產(chǎn)品指使用條件為海拔1 000 m以下地區(qū)的產(chǎn)品，常規(guī)型產(chǎn)品要在高原地區(qū)使用，就必須進行環(huán)境適應性驗證。目前國內(nèi)的變壓器型式試驗檢測中心試驗地點基本處于1 000 m海拔以下，進行過型式試驗的配電變壓器僅能證明使用于1 000 m海拔以下地區(qū)。

目前，高原地區(qū)電網(wǎng)的建設投資不斷加大，農(nóng)村電網(wǎng)的改造深入實施，配電變壓器是關鍵的電氣設備，其安全可靠性與廣大人民的經(jīng)濟生產(chǎn)生活秩序息息相關。為此，配電變壓器在進入高原地區(qū)使用時，應結合高原環(huán)境條件的特殊性，改進結構工藝，進行模擬高原環(huán)境條件下的驗證試驗，證明其能繼續(xù)滿足標準要求，方可投入高原地區(qū)運行。

[1]GB/T 20626.2-2006, 特殊環(huán)境條件 高壓電工電子產(chǎn)品第2部分:選型和檢驗規(guī)范[S].

[2]GB/T 20635 ,特殊環(huán)境條件 高原用高壓電器的技術要求[S].

[3]GB 1094.1-2013 ,電力變壓器 第1部分:總則 [S].

[4]JB/T 11654-2013 ,模擬高海拔環(huán)境的大型人工氣候室技術條件[S].

吳炳衛(wèi)，男，云南昆明人，高級工程師，主要從事電工產(chǎn)品高原環(huán)境適應性研究、試驗驗證工作。

Analysis on Verification Method of Distribution Transformer's Plateau Environment Adaptability

WU Bing-wei, LIU Wen-juan, JIA Lian-hua, ZHANG Lin
(Kunming High Altitude Electrical Detection Co., Ltd., Kunming 650221)

This paper describes the test method of distribution transformer in plateau environment adaptability test, explains the importance of distribution transformer in plateau environment to verify the performance of the transformer and optimization in the process of ascension.

plateau environment condition; distribution transformer; adaptive verification

TM411

A

1004-7204（2017）03-0031-03