吉林省電力設備耐受低溫值區(qū)域劃分研究

趙春明，李欽偉，敖 明

（1.國網吉林省電力有限公司電力科學研究院，長春 130021；2.吉林省電力勘測設計院，長春 130022）

吉林省冬季極容易出現(xiàn)低于－30℃寒冷天氣，而寒冷的低溫天氣對電力設備，尤其對備用及低負荷運行的電力設備的影響將更為不利，因為電力設備可能在一段時間內出現(xiàn)低于設計時的最低溫度。因此，調查清楚吉林省的低溫環(huán)境情況，對不同地區(qū)選用不同等級的耐低溫設備，及對制造廠提出具體的技術指標有著重要的參考意義。

1 低溫分布統(tǒng)計

1.1 地理區(qū)域分割

吉林省地處東經122°～131°、北緯41°～46°，面積17.74×104km2；東西長650km，南北寬300 km，東南部高，西北部低，中西部是廣闊的平原。氣象站點分布較為廣泛，為吉林省低溫統(tǒng)計提供可靠的數(shù)據(jù)保障。為了方便對吉林省的低溫情況統(tǒng)計分析，本文依據(jù)相關氣象站點的位置及人類活動密度對吉林省進行了網格式的區(qū)域劃分，共劃分53個區(qū)域，各自區(qū)域內均可查到完整的氣象資料（除天池、孤家子外），具體的區(qū)域名稱見表1。

1.2 低溫統(tǒng)計分析

本文對這些區(qū)域從1991年到2011年間完整的氣象數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，著重對各區(qū)域所測氣溫最低值以及20年的年平均－30℃以下時間及持續(xù)最長時間進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果見表1，其中－30℃以下時間指的是每個區(qū)域20年間出現(xiàn)－30℃以下的平均時間；持續(xù)最長時間指的是－30℃以下持續(xù)的最長時間。

在1991年至2011年，僅有圖們1個區(qū)域未出現(xiàn)－30℃以下天氣；有10個區(qū)域覆蓋約占吉林省19%的地區(qū)出現(xiàn)－34.9～－30.0℃寒冷天氣；有25個區(qū)域覆蓋約占吉林省47%的地區(qū)出現(xiàn)－39.9～－35.0℃寒冷天氣；有17個區(qū)域覆蓋約占吉林省32%的地區(qū)出現(xiàn)－40℃以下的極寒天氣。

在這20年間，－30℃以下天氣年持續(xù)不足5天的出現(xiàn)在7個區(qū)域中，約占全省15%的面積；而20年間－30℃以下的天氣持續(xù)最長5天以上的出現(xiàn)在44個區(qū)域中，約占全省85%的面積；樺甸、靖宇、東豐、磐石、渾南5個區(qū)域－30℃以下的天氣持續(xù)最長更是達到10天以上，僅有延邊部分地區(qū)和四平部分地區(qū)持續(xù)最長不足5天。

通過以上分析，在近20年里，可以看出吉林省全境幾乎均出現(xiàn)了－30℃以下的天氣，可見吉林省的寒冷天氣，極寒氣侯在冬季還是比較普遍的。

2 寒冷程度的劃分

一般電力設備的使用壽命是20～30年，為了保證電力設備在使用壽命周期內的安全可靠運行，在吉林省內電力設備應滿足在上述低溫統(tǒng)計條件下運行，因此電力設備在選型時就應考慮其耐低溫性能。為了使吉林省電力設備耐低溫限值的選取更加明確、經濟，將吉林省大致地劃分幾個不同的電力設備低溫限值區(qū)。

表1 吉林省各區(qū)域低溫統(tǒng)計表

2.1 低溫權重系數(shù)的確定

依據(jù)上述對吉林省低溫統(tǒng)計分析，利用各地區(qū)出現(xiàn)的最低溫度值、20年的平均－30℃以下天數(shù)、－30℃以下持續(xù)最長天數(shù)3個參數(shù)因子，并賦予不同的權重，單一任意因子來確定該區(qū)域的寒冷程度都不具說服力，由于最低溫度值及－30℃以下持續(xù)最長天數(shù)的出現(xiàn)有很大的隨機性，所以相對權重較低，具體權重系數(shù)見表2。

2.2 低溫區(qū)域的劃分

考慮地形位置、植被及周邊區(qū)域低溫情況［1］，對部分區(qū)域進行了調整，見表3。

表2 低溫參數(shù)權重系數(shù)表

表3 調整后的低溫區(qū)域劃分

3 電力設備耐低溫限值的選取

選取低溫限值時，既要滿足設備的可靠性又要考慮其經濟性。電力設備中，性能受溫度影響較大元器件，如變壓器、互感器，斷路器，既要考慮運行環(huán)境長期的平均自然溫度，也要考慮設備運行時發(fā)熱帶來的溫度影響。結合上述統(tǒng)計、分析，對處于A、B、C類區(qū)域的電力設備溫度低溫建議參考值分別取為－45、－40、－35℃。

4 結束語

近年來，在冬季電力設備故障頻發(fā)，而在現(xiàn)行標準GB 1094.1—2013《電力變壓器 第一部分 總則》、GB 1207—2006《電磁式電壓互感器》和GB 1208—2006《電流互感器》中對變壓器、互感器所規(guī)定的使用條件沒有涉及到環(huán)境溫度低于－25℃的低溫地區(qū)。本文以吉林省為例，指出在該地區(qū)存在大范圍的低溫寒冷情況，并進行了劃分，探索性地給出了各類區(qū)域電力設備大致的低溫建議參考值，希望對今后設備設計、選型有一定的幫助。

［1］王惠清，吳忠義.吉林省氣候［M］.北京：氣象出版社，1997.