配電變壓器的高原環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)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(cè)有限公司，昆明 650221）

配電變壓器的高原環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)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(cè)有限公司，昆明 650221）

敘述了配電變壓器進(jìn)行高原環(huán)境條件下適應(yīng)性驗(yàn)證的試驗(yàn)方法，說(shuō)明了配電變壓器的高原環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證在變壓器性能優(yōu)化和提升過(guò)程中的重要意義。

高原環(huán)境條件；配電變壓器；適應(yīng)性驗(yàn)證

引言

我國(guó)系高原大國(guó)，地勢(shì)西高東低，海拔高度1 000 m以上地區(qū)占整個(gè)國(guó)土面積的60 %以上，其中海拔2 000 m以上地區(qū)占國(guó)土面積的33 %，我國(guó)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(diǎn)是：氣壓低、氣溫偏低、日溫差大、絕對(duì)濕度低、太陽(yáng)輻射照度強(qiáng)，太陽(yáng)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(jí)正推進(jìn)，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(shí)。整體性能會(huì)有所下降，長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)可能會(huì)影響電氣安全，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)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(yùn)行，必須對(duì)普通產(chǎn)品進(jìn)行高原環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證。

1 高原環(huán)境對(duì)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(jí)、自然現(xiàn)象等影響，絕緣強(qiáng)度下降，過(guò)電壓時(shí)容易發(fā)生對(duì)地閃絡(luò)。

1.2 溫升

高原地區(qū)太陽(yáng)輻射強(qiáng)、戶外溫度高，空氣密度低，不利于散熱，變壓器的散熱效果會(huì)明顯降低，長(zhǎng)期溫升過(guò)高下運(yùn)行，會(huì)對(duì)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(qiáng)變壓器油的擊穿強(qiáng)度，成本降低，延長(zhǎng)變壓器的使用壽命延長(zhǎng)。 但是，高原地區(qū)使用時(shí)，配電變壓器存在配裝時(shí)與實(shí)際運(yùn)行所處的海拔地點(diǎn)不同的問(wèn)題，氣壓差帶來(lái)的大氣壓力將對(duì)變壓器油箱機(jī)械強(qiáng)度和密封性能產(chǎn)生較大影響。

高原地區(qū)太陽(yáng)熱輻射的增加，會(huì)使有機(jī)絕緣材料性能劣化，密封膠墊在溫度和紫外線長(zhǎng)期作用下，會(huì)產(chǎn)生材料變形，形成表面變形龜裂剝落，影響密封性能，導(dǎo)致內(nèi)部絕緣強(qiáng)度下降。

2 配電變壓器高原環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證方法

目前，環(huán)境適應(yīng)性的驗(yàn)證可分為試驗(yàn)室內(nèi)的模擬試驗(yàn)和實(shí)際使用海拔點(diǎn)的試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)際運(yùn)行地點(diǎn)由于環(huán)境條件和試驗(yàn)設(shè)備的限制，很難開展，數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確性很難保證。

模擬實(shí)際運(yùn)行地點(diǎn)的環(huán)境條件，進(jìn)行變壓器高原型式試驗(yàn)項(xiàng)目驗(yàn)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(yùn)行下的問(wèn)題，改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)，確保安全可靠運(yùn)行。

3 高原環(huán)境模擬適應(yīng)性驗(yàn)證方法

3.1 高海拔人工模擬氣候室建設(shè)

高海拔大氣條件對(duì)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(duì)濕度。我國(guó)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(yīng)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(shù)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(shí)，試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度偏差±3 ℃，溫度梯度≤2 ℃，溫度波動(dòng)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(duì)濕度不應(yīng)超過(guò)75 %RH時(shí)，濕度偏差±5 %RH。

整個(gè)試驗(yàn)順序是先降低氣壓至實(shí)際使用地點(diǎn)海拔，再進(jìn)行升溫/降溫，試驗(yàn)樣品在此環(huán)境下放置一段時(shí)間后，方可進(jìn)行項(xiàng)目試驗(yàn)。

3.2 模擬試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目方法

結(jié)合配電變壓器的結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)，結(jié)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(yàn)規(guī)范》，在高原環(huán)境地區(qū)安裝使用時(shí)，至少要驗(yàn)證三個(gè)方面的適應(yīng)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(bǔ)償對(duì)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(dá)35 ℃甚至更高，具體補(bǔ)償效果值無(wú)可靠數(shù)據(jù)；③密封性能。驗(yàn)證方法結(jié)合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

4 配電變壓器高原環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

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(jìn)行模擬高原環(huán)境條件下絕緣能力試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，通常是絕緣套管發(fā)生對(duì)地閃絡(luò)或者擊穿。在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，在產(chǎn)品使用海拔與試驗(yàn)海拔不同時(shí)，試驗(yàn)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(yàn)電壓乘以修正系數(shù)的方法來(lái)驗(yàn)證，其特殊的絕緣結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了絕緣試驗(yàn)必須在模擬或者是實(shí)地使用海拔條件下按正常的絕緣水平來(lái)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(guò)空氣的對(duì)流和傳導(dǎo)，其溫升隨海拔升高，溫升增加將會(huì)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(diǎn)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(wèn)題，可以從以下方面來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，一是內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(qiáng)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(lái)變壓器運(yùn)行中常見的問(wèn)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(yàn)的目的是證明變壓器油箱在運(yùn)行時(shí)不會(huì)發(fā)生滲漏。如果變壓器密封性達(dá)不到要求，會(huì)導(dǎo)致變壓器油絕緣性能下降，內(nèi)部絕緣強(qiáng)度降低，過(guò)電壓時(shí)繞組擊穿，變壓器燒毀，電力供應(yīng)中斷。

高原地區(qū)使用的配電變壓器，產(chǎn)品生產(chǎn)地點(diǎn)與產(chǎn)品投入運(yùn)行的海拔高度往往差異較大，低氣壓會(huì)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(jié)合處向外滲漏，因此，使用于高原地區(qū)的配電變壓器應(yīng)當(dāng)進(jìn)行使用地點(diǎn)氣壓模擬條件下的密封性試驗(yàn)，檢查是否會(huì)發(fā)生變形明顯和產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象。

5 結(jié)論

配電變壓器在高原地區(qū)使用時(shí)，要承受氣壓低、溫差大、濕度低、太陽(yáng)輻射強(qiáng)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(shù)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(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證。目前國(guó)內(nèi)的變壓器型式試驗(yàn)檢測(cè)中心試驗(yàn)地點(diǎn)基本處于1 000 m海拔以下，進(jìn)行過(guò)型式試驗(yàn)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(shè)投資不斷加大，農(nóng)村電網(wǎng)的改造深入實(shí)施，配電變壓器是關(guān)鍵的電氣設(shè)備，其安全可靠性與廣大人民的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)生活秩序息息相關(guān)。為此，配電變壓器在進(jìn)入高原地區(qū)使用時(shí)，應(yīng)結(jié)合高原環(huán)境條件的特殊性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)工藝，進(jìn)行模擬高原環(huán)境條件下的驗(yàn)證試驗(yàn)，證明其能繼續(xù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，方可投入高原地區(qū)運(yùn)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(yàn)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(shù)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(shù)條件[S].

吳炳衛(wèi)，男，云南昆明人，高級(jí)工程師，主要從事電工產(chǎn)品高原環(huán)境適應(yīng)性研究、試驗(yàn)驗(yàn)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