CN114171288B - 一种考虑环境恶劣度的车载牵引变压器冷却系统匹配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明给出一种考虑环境恶劣度的车载牵引变压器冷却系统匹配方法，属于高压电力设备性能评估领域。该方法基于所建平台对车载牵引变压器冷却系统在恶劣环境下的运行情况进行模拟测试，利用温度传感器获得不同恶劣环境测试下绕组的温度变化数据，进而确定冷却系统抗高温指数、高海拔指数和沙尘指数，计算待服役路线环境恶劣度，最后对所测车载牵引变压器冷却系统及其待服役路线进行匹配。凭借本发明可以判断所测车载牵引变压器冷却系统能否适应待服役路线并正常完成服役任务，根据环境恶劣度选择合适的车载牵引变压器冷却系统，避免因车载牵引变压器冷却系统与服役路线不匹配，导致的变压器寿命损失和绝缘故障。

Description

一种考虑环境恶劣度的车载牵引变压器冷却系统匹配方法
技术领域
本发明属于高压电力设备性能评估领域，更具体地，涉及一种考虑环境恶劣度的车载牵引变压器冷却系统匹配方法。
背景技术
高速铁路作为我国大众化出行工具和国民经济动脉，截止到2020年底，其运营里程已突破3.8万公里，拥有共3918个标准动车组。车载牵引变压器作为动车组的核心部件之一，承担着牵引供电系统和列车之间电能传输与变换的任务，其性能是影响动车组能否长期安全运行的重要因素。
由于服役环境较为特殊，车载牵引变压器通常卧躺式放置于高速动车组底部，相比于普通电力变压器，其体积与重量都有着更多的限制，散热要求随之更高。辽阔的国土面积使得各地区环境差异较大，有的高铁路线会前后经过戈壁、盆地、高原等多种地貌，导致车载牵引变压器服役环境十分恶劣，若冷却系统无法正常工作会加速绝缘的老化甚至引发故障，带来极大的损失。因此急需一种车载牵引变压器冷却系统匹配方法，以保证车载牵引变压器冷却系统能够在待服役线路长期稳定地运行。
发明内容
本发明提供了一种考虑环境恶劣度的车载牵引变压器冷却系统匹配方法，可以判断所测车载牵引变压器冷却系统能否在待服役路线正常运行至要求时间，考虑待服役路线的环境恶劣度指导车载牵引变压器冷却系统的选择，避免因冷却系统性能与线路环境不匹配引发的安全隐患和财产损失。
一种考虑环境恶劣度的车载牵引变压器冷却系统匹配方法，包括以下步骤：
第一步，车载牵引变压器冷却系统测试平台搭建
所述车载牵引变压器冷却系统测试由可控气压试验箱(1)、车载牵引变压器冷却系统(2)、冷却系统电源(3)、油箱(4)、绝缘油(5)、车载牵引变压器绕组(6)、模拟负载电源(7)、温度传感器(8)、空调(9)、沙尘发生装置(10)、沙尘发生装置电源(11)、尘量分析仪(12)、沙尘控制系统(13)、终端主机(14)构成，其中：
车载牵引变压器冷却系统(2)连接冷却系统电源(3)，沙尘发生装置(10)连接沙尘发生装置电源(11)，车载牵引变压器绕组(6)连接模拟负载电源(7)以进行电能供应；
可控气压试验箱(1)内，车载牵引变压器绕组(6)放置于装满绝缘油(5)的油箱(4)中，车载牵引变压器冷却系统(2)与油箱(4)连接进行散热；温度传感器(8)放置于出油侧低压绕组4/5长度处，与终端主机(14)相连进行温度监测；空调(9)放置于可控气压试验箱(1)后壁面上方，对箱内温度进行控制；沙尘发生装置(10)放置于可控气压试验箱(1)左侧壁面，尘量分析仪(12)放置于可控气压试验箱(1)内部，两者均与沙尘控制系统(13)相连，沙尘控制系统(13)再连接终端主机(14)，以实现风沙环境的模拟；
第二步，车载牵引变压器冷却系统抗高温能力测试
1)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T0(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'0，单位为℃；
2)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TH1＝30℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T1-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'H1，单位为℃；
3)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TH2＝35℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T1-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'H2，单位为℃；
4)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TH3＝40℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T1-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'H3，单位为℃；
5)利用公式(1)计算车载牵引变压器冷却系统(2)抗高温指数H：
Figure BDA0003318203600000021
其中，T'max为车载牵引变压器绕组(6)所能承受的最高温度，单位为℃；
第三步，车载牵引变压器冷却系统抗低温能力测试
1)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TL1＝-5℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T2-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'L1，单位为℃；
2)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TL2＝-10℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T2-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'L2，单位为℃；
3)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TL3＝-15℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T2-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'L3，单位为℃；
4)利用公式(2)计算车载牵引变压器冷却系统(2)抗低温指数L：
Figure BDA0003318203600000031
第四步，车载牵引变压器冷却系统抗高海拔能力测试
1)设置可控气压试验箱(1)内气压为P1＝670mmHg以模拟1000m海拔地区的环境，温度设置为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T3-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'P1，单位为℃；
2)设置可控气压试验箱(1)内气压为P2＝591mmHg以模拟2000m海拔地区的环境，温度设置为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T3-2(t)，在曲线上得出稳定后即
1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'P2，单位为℃；
3)设置可控气压试验箱(1)内气压为P3＝520mmHg以模拟3000m海拔地区的环境，温度设置为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T3-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'P3，单位为℃；
4)利用公式(3)计算车载牵引变压器冷却系统(2)高海拔指数G：
Figure BDA0003318203600000041
第五步，车载牵引变压器冷却系统抗沙尘能力测试
1)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量为C1＝150mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T4-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'C1，单位为℃；
2)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量为C2＝250mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T4-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'C2，单位为℃；
3)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量为C3＝350mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T4-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'C3，单位为℃；
4)计算车载牵引变压器冷却系统(2)沙尘指数S：
Figure BDA0003318203600000042
第六步，车载牵引变压器冷却系统待服役路线环境恶劣度计算
结合车载牵引变压器冷却系统(2)待服役路线环境信息，利用公式(5)计算其环境恶劣度E：
Figure BDA0003318203600000051
其中，n为服役路线分段数，Ti为服役路线第i，i＝1，…，n，路段平均温度，单位为℃，ki为第i路段长度占比，Pi为第i路段对应的平均气压，单位为mmHg，Ci为第i路段对应的空气平均含尘量，单位为mg/m3；
第七步，车载牵引变压器冷却系统及其待服役线路匹配
1)利用公式(4)计算所测车载牵引变压器冷却系统(2)与待服役路线环境的匹配指数ε：
Figure BDA0003318203600000052
2)如所测车载牵引变压器冷却系统(2)与待服役路线环境的匹配指数ε<0.6，表示车载牵引变压器冷却系统(2)能够适应待服役路线的运行环境，正常完成服役任务，反之则表明所测车载牵引变压器冷却系统(2)对该线路环境适应性较差，无法与之匹配。
附图说明
图1为本发明方法使用的测试平台结构示意图；
图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
附图中描述的位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为方便说明，附图某些部件会有省略、尺寸大小变化，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，可以理解附图中某些公知结构及其说明的省略。
下面以一车载牵引变压器及其冷却系统为例对本发明做进一步的说明。该车载牵引变压器绕组所能承受的最高温度T'max＝120℃，服役路线分段数n＝4，服役路线第i路段，i＝1，…，4，平均温度Ti分别为18℃、31℃、23℃、8℃，第i路段长度占比ki分别为1/5、3/10、1/5、3/10，第i路段对应的平均气压Pi分别为614mmHg、738mmHg、752mmHg、579mmHg，第i路段对应的空气平均含尘量Ci分别为127mg/m3、286mg/m3、191mg/m3、105mg/m3，对其冷却系统的匹配过程如附图2所示，包含以下步骤：
第一步，搭建车载牵引变压器冷却系统测试平台
所述车载牵引变压器冷却系统测试由可控气压试验箱1、车载牵引变压器冷却系统2、冷却系统电源3、油箱4、绝缘油5、车载牵引变压器绕组6、模拟负载电源7、温度传感器8、空调9、沙尘发生装置10、沙尘发生装置电源11、尘量分析仪12、沙尘控制系统13、终端主机14构成，其中：
车载牵引变压器冷却系统2连接冷却系统电源3，沙尘发生装置10连接沙尘发生装置电源11，车载牵引变压器绕组6连接模拟负载电源7以进行电能供应；可控气压试验箱1内，车载牵引变压器绕组6放置于装满绝缘油5的油箱4中，车载牵引变压器冷却系统2与油箱4连接进行散热；温度传感器8放置于放置于出油侧低压绕组4/5长度处，与终端主机14相连进行温度监测；空调9放置于可控气压试验箱1后壁面上方，对箱内温度进行控制；沙尘发生装置10放置于可控气压试验箱1左侧壁面，尘量分析仪12放置于可控气压试验箱1内部，两者均与沙尘控制系统13相连，沙尘控制系统13再连接终端主机14，以实现风沙环境的模拟；
第二步，车载牵引变压器冷却系统抗高温能力测试
1)设置可控气压试验箱1内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T0(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'0＝85℃；
2)设置可控气压试验箱1内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TH1＝30℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T1-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'H1＝97℃；
3)设置可控气压试验箱1内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TH2＝35℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T1-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'H2＝103℃；
4)设置可控气压试验箱1内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TH3＝40℃，通过沙
尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T1-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'H3＝111℃；
5)利用公式(1)计算车载牵引变压器冷却系统2抗高温指数H：
Figure BDA0003318203600000071
代入所测数据可计算出H＝1.367；
第三步，车载牵引变压器冷却系统抗低温能力测试
1)设置可控气压试验箱1内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TL1＝-5℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T2-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'L1＝71℃；
2)设置可控气压试验箱1内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TL2＝-10℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T2-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'L2＝69℃；
3)设置可控气压试验箱1内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TL3＝-15℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T2-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'L3＝75℃；
4)利用公式(2)计算车载牵引变压器冷却系统2抗低温指数L：
Figure BDA0003318203600000072
代入所测数据可计算出L＝1.133；
第四步，车载牵引变压器冷却系统抗高海拔能力测试
1)设置可控气压试验箱1内气压为P1＝670mmHg以模拟1000m海拔地区的环境，温度设置为T0＝20℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T3-1(t)，在曲线上得出稳定后即
1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'P1＝91℃；
2)设置可控气压试验箱1内气压为P2＝591mmHg以模拟2000m海拔地区的环境，温度设置为T0＝20℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T3-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'P2＝102℃；
3)设置可控气压试验箱1内气压为P3＝520mmHg以模拟3000m海拔地区的环境，温度设置为T0＝20℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T3-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'P3＝116℃；
4)利用公式(3)计算车载牵引变压器冷却系统2高海拔指数G：
Figure BDA0003318203600000081
代入所测数据可计算出G＝1.184；
第五步，车载牵引变压器冷却系统抗沙尘能力测试
1)设置可控气压试验箱1内为标准大气压，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C1＝150mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T4-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'C1＝87℃；
2)设置可控气压试验箱1内为标准大气压，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C2＝250mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T4-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'C2＝92℃；
3)设置可控气压试验箱1内为标准大气压，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置10使得箱内空气含尘量为C3＝350mg/m3，并开启模拟负载电源7，使车载牵引变压器绕组6进入额定运行状态，由温度传感器8获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T4-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'C3＝101℃；
4)利用公式(4)计算车载牵引变压器冷却系统2沙尘指数S：
Figure BDA0003318203600000091
代入所测数据可计算出S＝2.043；
第六步，车载牵引变压器冷却系统待服役路线环境恶劣度计算
结合车载牵引变压器冷却系统2待服役路线环境信息，利用公式(5)计算其环境恶劣度E：
Figure BDA0003318203600000092
代入所测数据可计算出E＝1.081；
第七步，车载牵引变压器冷却系统及其待服役线路匹配
1)利用公式(6)计算所测车载牵引变压器冷却系统2与待服役路线环境的匹配指数ε：
Figure BDA0003318203600000093
代入所测数据可计算出ε＝0.408；
2)所测车载牵引变压器冷却系统2与待服役路线环境的匹配指数ε<0.6，该车载牵引变压器冷却系统2能够适应待服役路线的运行环境，正常完成服役任务。
上述实例仅服务于本发明的介绍说明，并非其所有保护范围，任何考虑本发明的非创造性修改、改进等，均应属于其权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种考虑环境恶劣度的车载牵引变压器冷却系统匹配方法，其特征在于，包括：
第一步，车载牵引变压器冷却系统测试平台搭建
所述车载牵引变压器冷却系统测试由可控气压试验箱(1)、车载牵引变压器冷却系统(2)、冷却系统电源(3)、油箱(4)、绝缘油(5)、车载牵引变压器绕组(6)、模拟负载电源(7)、温度传感器(8)、空调(9)、沙尘发生装置(10)、沙尘发生装置电源(11)、尘量分析仪(12)、沙尘控制系统(13)、终端主机(14)构成，其中：
车载牵引变压器冷却系统(2)连接冷却系统电源(3)，沙尘发生装置(10)连接沙尘发生装置电源(11)，车载牵引变压器绕组(6)连接模拟负载电源(7)以进行电能供应；可控气压试验箱(1)内，车载牵引变压器绕组(6)放置于装满绝缘油(5)的油箱(4)中，车载牵引变压器冷却系统(2)与油箱(4)连接进行散热；温度传感器(8)放置于出油侧低压绕组4/5长度处，与终端主机(14)相连进行温度监测；空调(9)放置于可控气压试验箱(1)后壁面上方，对箱内温度进行控制；沙尘发生装置(10)放置于可控气压试验箱(1)左侧壁面，尘量分析仪(12)放置于可控气压试验箱(1)内部，两者均与沙尘控制系统(13)相连，沙尘控制系统(13)再连接终端主机(14)，以实现风沙环境的模拟；
第二步，车载牵引变压器冷却系统抗高温能力测试
1)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量为C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T0(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'0，单位为℃；
2)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TH1＝30℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T1-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'H1，单位为℃；
3)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TH2＝35℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T1-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'H2，单位为℃；
4)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TH3＝40℃，
通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T1-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'H3，单位为℃；
5)计算车载牵引变压器冷却系统(2)抗高温指数H：
Figure FDA0003318203590000021
其中，T'max为车载牵引变压器绕组(6)所能承受的最高温度，单位为℃；
第三步，车载牵引变压器冷却系统抗低温能力测试
1)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TL1＝-5℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T2-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'L1，单位为℃；
2)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TL2＝-10℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T2-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'L2，单位为℃；
3)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压P0＝760mmHg，温度为TL3＝-15℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T2-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'L3，单位为℃；
4)计算车载牵引变压器冷却系统抗低温指数L：
Figure FDA0003318203590000022
第四步，车载牵引变压器冷却系统抗高海拔能力测试
1)设置可控气压试验箱(1)内气压为P1＝670mmHg以模拟1000m海拔地区的环境，温度设置为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟
负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T3-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'P1，单位为℃；
2)设置可控气压试验箱(1)内气压为P2＝591mmHg以模拟2000m海拔地区的环境，温度设置为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T3-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'P2，单位为℃；
3)设置可控气压试验箱(1)内气压为P3＝520mmHg以模拟3000m海拔地区的环境，温度设置为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量C0＝50mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T3-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'P3，单位为℃；
4)计算车载牵引变压器冷却系统(2)高海拔指数G：
Figure FDA0003318203590000031
第五步，车载牵引变压器冷却系统抗沙尘能力测试
1)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量为C1＝150mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T4-1(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'C1，单位为℃；
2)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量为C2＝250mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处温度随时间的变化曲线T4-2(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'C2，单位为℃；
3)设置可控气压试验箱(1)内为标准大气压，温度为T0＝20℃，通过沙尘发生装置(10)使得箱内空气含尘量为C3＝350mg/m3，并开启模拟负载电源(7)，使车载牵引变压器绕组(6)进入额定运行状态，由温度传感器(8)获得出油侧低压绕组4/5长度处
温度随时间的变化曲线T4-3(t)，在曲线上得出稳定后即1小时内温度首次波动不超过1℃的温度T'C3，单位为℃；
4)计算车载牵引变压器冷却系统(2)沙尘指数S：
Figure FDA0003318203590000041
第六步，车载牵引变压器冷却系统待服役路线环境恶劣度计算
结合车载牵引变压器冷却系统(2)待服役路线环境信息，利用公式(5)计算其环境恶劣度E：
Figure FDA0003318203590000042
其中，n为服役路线分段数，Ti为服役路线第i，i＝1，…，n，路段平均温度，单位为℃，ki为第i路段长度占比，Pi为第i路段对应的平均气压，单位为mmHg，Ci为第i路段对应的空气平均含尘量，单位为mg/m3；
第七步，车载牵引变压器冷却系统及其待服役线路匹配
1)计算所测车载牵引变压器冷却系统(2)与待服役路线环境的匹配指数ε：
Figure FDA0003318203590000043
2)如所测车载牵引变压器冷却系统(2)与待服役路线环境的匹配指数ε<0.6，表示车载牵引变压器冷却系统(2)能够适应待服役路线的运行环境，正常完成服役任务，反之则表明所测车载牵引变压器冷却系统(2)对该线路环境适应性较差，无法与之匹配。
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