配电变压器的高原环境适应性验证方法分析

吴炳卫，刘文娟，贾连华，张 林

（昆明高海拔电器检测有限公司，昆明 650221）

配电变压器的高原环境适应性验证方法分析

吴炳卫，刘文娟，贾连华，张 林

（昆明高海拔电器检测有限公司，昆明 650221）

叙述了配电变压器进行高原环境条件下适应性验证的试验方法，说明了配电变压器的高原环境适应性验证在变压器性能优化和提升过程中的重要意义。

高原环境条件；配电变压器；适应性验证

引言

我国系高原大国，地势西高东低，海拔高度1 000 m以上地区占整个国土面积的60 %以上，其中海拔2 000 m以上地区占国土面积的33 %，我国高原地区大部分集中在西部，如云贵高原、青藏高原、陕甘黄土高原等。

高原地区气候环境条件的特点是：气压低、气温偏低、日温差大、绝对湿度低、太阳辐射照度强，太阳辐射照度随海拔升高而增加，紫外线辐射照度增加尤其显著，约每升高1 000 m增加35 %。

目前，云南省农村电网改造升级正推进，配电变压器是农网改造的重要组成部分，在高原地区的需求量迅猛增加，由于普遍安装在户外，受环境条件影响大，常规产品在高原地区使用时。整体性能会有所下降，长期运行时可能会影响电气安全，严重时导致电气事故，烧毁变压器和危害人身安全。为保障高原地区农网可靠运行，必须对普通产品进行高原环境适应性验证。

1 高原环境对配电变压器性能的影响

1.1 外绝缘

配电变压器通常放置于户外，受大气环境条件影响较大。变压器套管受空气密度降低和地区污染等级、自然现象等影响，绝缘强度下降，过电压时容易发生对地闪络。

1.2 温升

高原地区太阳辐射强、户外温度高，空气密度低，不利于散热，变压器的散热效果会明显降低，长期温升过高下运行，会对变压器寿命造成极大的影响。

1.3 密封性能

目前全密封油浸式变压器，采用真空注油，橡胶密封，使变压器油与外界空气完全隔绝，可免变压器油受潮，减缓油的老化速度，降低变压器油水的含量，从而大大增强变压器油的击穿强度，成本降低，延长变压器的使用寿命延长。 但是，高原地区使用时，配电变压器存在配装时与实际运行所处的海拔地点不同的问题，气压差带来的大气压力将对变压器油箱机械强度和密封性能产生较大影响。

高原地区太阳热辐射的增加，会使有机绝缘材料性能劣化，密封胶垫在温度和紫外线长期作用下，会产生材料变形，形成表面变形龟裂剥落，影响密封性能，导致内部绝缘强度下降。

2 配电变压器高原环境适应性验证方法

目前，环境适应性的验证可分为试验室内的模拟试验和实际使用海拔点的试验验证，实际运行地点由于环境条件和试验设备的限制，很难开展，数据结果准确性很难保证。

模拟实际运行地点的环境条件，进行变压器高原型式试验项目验证，是一种行之有效的方法。可以发现普通型产品在高原地区运行下的问题，改进工艺设计，确保安全可靠运行。

3 高原环境模拟适应性验证方法

3.1 高海拔人工模拟气候室建设

高海拔大气条件对配电变压器电气性能的主要影响因素包括大气压力、环境温度和空气相对湿度。我国高原地域广阔，气温由于季节、昼夜、天气的不同变化很大，因此，模拟气候室应能在海拔高度、温度、湿度方面有较宽的调节范围，能很好地满足GB/T 20626.1-2006 《特殊环境条件 高原电工电子产品 第1部分:通用技术要求》表1高原环境条件参数的要求。综合参数调节时，试验箱内的温度偏差±3 ℃，温度梯度≤2 ℃，温度波动度≤1 ℃，温度变化速率0.35～1.2 ℃,气压偏差±kPa，气压变化率≤10 kPa/min。相对湿度不应超过75 %RH时，湿度偏差±5 %RH。

整个试验顺序是先降低气压至实际使用地点海拔，再进行升温/降温，试验样品在此环境下放置一段时间后，方可进行项目试验。

3.2 模拟试验验证项目方法

结合配电变压器的结构和工艺特点，结合GB/T 20626.2-2006 《特殊环境条件 高原电工电子产品 第2部分:选型和检验规范》，在高原环境地区安装使用时，至少要验证三个方面的适应性能力：①外绝缘； ②温升。高原地区的温度低是一定程度上可以补偿对因海拔升高所引起的产品温升增加值，但是，高海拔地区户外环境温度也可达35 ℃甚至更高，具体补偿效果值无可靠数据；③密封性能。验证方法结合产品标准。

4 配电变压器高原环境适应性验证经验总结

4.1 绝缘方面

配电变压器铁芯和绕组封闭在浸入变压器油变压器箱体内，一般情况下不受外界环境条件影响，进行模拟高原环境条件下绝缘能力试验验证时，通常是绝缘套管发生对地闪络或者击穿。在相关标准中规定，在产品使用海拔与试验海拔不同时，试验的海拔修正系数有规定，但是配电变压器的内部绝缘部分是不能采用正常试验电压乘以修正系数的方法来验证，其特殊的绝缘结构形式决定了绝缘试验必须在模拟或者是实地使用海拔条件下按正常的绝缘水平来考核，修正电压考核方式仅适用于受大气条件直接影响绝缘水平的产品。

4.2 温升

配电变压器与外界的热交换主要是通过空气的对流和传导，其温升随海拔升高，温升增加将会影响变压器寿命。保证温升要求的情况下只能是降低输出容量，根据使用地点的高度和配电变压器容量的大小影响量也不同，目前要解决散热的问题，可以从以下方面来进行优化，一是内部结构设计优化，内部散热通道优化；二是降低配电变压器的各种损耗，降低发热量；三是变压器外壳上的散热片布置方式优化，加强散热效率，提升散热量，有效降低绕组的温度。

4.3 密封性能

变压器渗漏油是近年来变压器运行中常见的问题，不考虑气压差的情况下，通常是由于密封垫老化、龟裂等造成的，液浸式变压器压力密封试验的目的是证明变压器油箱在运行时不会发生渗漏。如果变压器密封性达不到要求，会导致变压器油绝缘性能下降，内部绝缘强度降低，过电压时绕组击穿，变压器烧毁，电力供应中断。

高原地区使用的配电变压器，产品生产地点与产品投入运行的海拔高度往往差异较大，低气压会使变压器内外压力差增大，引起外壳变形、爆裂、变压器油从密封结合处向外渗漏，因此，使用于高原地区的配电变压器应当进行使用地点气压模拟条件下的密封性试验，检查是否会发生变形明显和产生渗漏现象。

5 结论

配电变压器在高原地区使用时，要承受气压低、温差大、湿度低、太阳辐射强等的恶劣环境影响。按GB/ T 20635《特殊环境条件 高原用高压电器的技术要求》的定义，常规型高压电工产品指使用条件为海拔1 000 m以下地区的产品，常规型产品要在高原地区使用，就必须进行环境适应性验证。目前国内的变压器型式试验检测中心试验地点基本处于1 000 m海拔以下，进行过型式试验的配电变压器仅能证明使用于1 000 m海拔以下地区。

目前，高原地区电网的建设投资不断加大，农村电网的改造深入实施，配电变压器是关键的电气设备，其安全可靠性与广大人民的经济生产生活秩序息息相关。为此，配电变压器在进入高原地区使用时，应结合高原环境条件的特殊性，改进结构工艺，进行模拟高原环境条件下的验证试验，证明其能继续满足标准要求，方可投入高原地区运行。

[1]GB/T 20626.2-2006, 特殊环境条件 高压电工电子产品第2部分:选型和检验规范[S].

[2]GB/T 20635 ,特殊环境条件 高原用高压电器的技术要求[S].

[3]GB 1094.1-2013 ,电力变压器 第1部分:总则 [S].

[4]JB/T 11654-2013 ,模拟高海拔环境的大型人工气候室技术条件[S].

吴炳卫，男，云南昆明人，高级工程师，主要从事电工产品高原环境适应性研究、试验验证工作。

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