摘要：交流耐压试验在电厂建设期间是电气专业检测设备绝缘的重要依据性试验，交流耐压对考核电气设备的主绝缘强度，检查主绝缘有无局部缺陷具有决定性的作用。它是检查验证电气设备设计、制造和安装质量的重要手段。由于交流耐压属于破坏性试验项目，因此，必须严格按照标准的规定进行。
关键词：串联谐振 并联谐振 串并联谐振 品质因数 试验变压器 调压器
交流耐压试验简介
工频交流（以下简称交流）耐压试验是考验被试品绝缘承受各种过电压能力最严格有效的方法，对保证设备安全运行具有重要意义。
交流耐压试验的电压、波形、频率和在被试品绝缘内部电压的分布，均符合实际运行情况，因此，能有效地发现绝缘缺陷。交流耐压试验应在被试品的绝缘电阻、吸收比、直流泄漏电流及介质损失角正切值tgδ测量合格后进行。如在这些试验中已查明绝缘有缺陷，则应设法消除，并重新试验合格后才能进行交流耐压试验，以免造成不必要的损坏。交流耐压试验对于固体有机绝缘来说，会使原来存在的绝缘弱点进一步发展（但又不致于在耐压时击穿），使绝缘强度逐渐衰减，形成绝缘内部劣化的积累效应，这是我们所不希望的。因此，必须正确地选择试验电压的标准和耐压时间。试验电压越高，发现绝缘缺陷的有效性越高，但被试品被击穿的可能性越大，积累效应也越严重。反之，试验电压低，又使设备在运行中击穿的可能性增加。实际上，国家根据各种设备的绝缘材质和可能遭受的过电压倍数，规定了相应的出厂试验及交接电压标准。具有夹层绝缘的设备，在长期运行电压的作用下，绝缘具有累积效应，所以现行有关标准规定运行中设备的试验电压，比出厂试验电压有所降低，且按不同设备区别对待（主要由设备的经济性和安全性来决定）。但对纯瓷套管、充油套管及支持绝缘子则例外，因为它们几乎没有累积效应，故对运行中的设备就取出厂试验电压标准。绝缘的击穿电压值与加压的持续时间有关，尤以有机绝缘特别明显，其击穿电压随加压时间的增加而逐渐下降。有关标准规定耐压时间为一分钟，一方面是为了便于观察被试品情况，使有弱点的绝缘来得及暴露（固体绝缘发生热击穿需要一定的时间）；另一方面，又不致时间过长而引起不应有的绝缘击穿。
交流耐压试验方法
交流耐压试验时其试验电压波形尽可能的接近正玄值，试验电压值为测量电压值除以，使用试验变压器时接线原理如下图1：
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通过调压变压器调节输入电压，经试验变压器接至试验回路，试验回路中R、r电阻将回路过电流限制在试验变压器及被测试品允许范围内（当产生过电压时限制电流，起到保护作用），球间隙G是为了限制回路可能出现的过电压，一般放电电压调整为试验电压的1.1倍，通过分压电容C1、C2和电压表可测试被试品两端电压
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（U2为电压表Pv测量电压值）。
对于长输电线路、静电电容器、大型发电机和变压器等电容量较大的被试品的交流耐压试验，需要较大容量的试验设备和电源，现场往往难以办到。在此情况下，可根据具体情况，分别采用串联、并联谐振或串并联谐振（也称串并联补偿）的方法解决试验设备容量不足的问题。
串联谐振法
当试验变压器的额定电压不能满足所需试验电压，但电流能满足被试品试验电流的情况下，可用串联谐振的方法来解决试验电压的不足，试验接线如图2所示：
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当回路谐振时有：
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(Qs试验回路品质因数，即回路中储存能量与消耗能量比)
被测试品Cx上的电压决定于试验回路中电流的大小,其值可比试验变压器输出电压高许多倍，因此，这种方法能得到所需试验电压。
当应用串联谐振法时，被试品本身的电容与电感线圈串联，并调节线圈的电感量，使其与被测品电容产生谐振，此时回路中消耗只有电阻R，因此此类结构要求的设备容量较小。此回路优点较明显，若被试品击穿，则谐振终止，高压消失，且若击穿后电流下降，不致造成被试品击穿点扩大。
串联谐振法在电厂在建过程中应用最为广泛，其电感可分级，电压可调节范围较为广泛，对高压电缆、高压电动机、干式变压器、6KV配电设备、升压站设备、大型变压器等都适用，现场根据设备容量不同可选择不同容量变压器进行试验。
并联谐振法
当试验变压器额定电压可满足试验电压要求，但电流达不到被试品所需电流时，可采用并联谐振对电流进行补偿，已解决容量不足问题，接线图如图4：
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两并联回路中感抗和容抗分别为Xl和Xc,当Xl=Xc时，回路产生谐振。此时两回路分支电流Il和Ic值较大，但总回路总电流I为两分支回路电流向量和，即I=Il+Ic，其向量和约为0，即主回路电流约为O，因此并联谐振回路减小了试验回路对电流的需求。实际应用中由于回路中电阻和变压器铁芯损耗，使得回路中电流不可能完全为零。
串并联谐振法
除了上述两种串、并联谐振补偿外，当试验变压器的电压和额定电流都不能满足试验要求时可合并两串并联回路，即可通过串、并联同时对电压、电流进行补偿，以达到试验目的。其原理如图6：
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此种试验回路在现场应用中极少，现场设备工频耐压试验通过串、并联谐振回路基本能满足所有电气设备。此路不再敖述，只作为试验特殊情况下的备用回路供参考。
串、并联谐振回路注意事项
串联谐振试验回路品质因数Q值的高低与试验设备、试品绝缘表面干燥清洁及高压引线直径大小、长短有关，因此试验宜在天气晴好的情况下进行。试验设备、试品绝缘表面应干燥、清洁。尽最缩短高压引线的长度，采用大直径的高压引线，以减小损耗。提高试验回路品质因数Q值。
试验时电压、频率应可靠稳定，防止电压波动。
回路中限流电阻R应具有足够的热稳定性，防止电流增大照成损坏。
试验设备、电感线圈应有足够的绝缘强度，避免电压升高时受损。
放电间隙应按被试品耐压值1.1倍左右整定，以免电压过高对设备照成损坏。
试验设备的选择
试验变压器的选择
耐压试验所用变压器一般电压要求较高、容量较小，要求高压侧需一端接地，其持续工作时间较短，在选择变压器时需根据测量回路不同特点进行考虑。
虽然试验电压可通过串、并联谐振回路加以补偿，但在起初选择变压器时应根据不同设备特点，充分考虑变压器电压和电流，以免补偿不足，试验时无法满足要求。试验时可根据所加试验电压和被试品的电容来选取所需电源，如下式：
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(Ic:回路电流，w:角频率，Cx:电容，Us:被试品所加电压)
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(P:电源容量， w:角频率，Cx:电容，Us:被试品所加电压)
3.2调压器选择
调压器应能平滑进行电压调节，以满足不同电压需求。调压器输出波形要求为正弦波或尽量接近正玄波，其设备容量应于变压器容量匹配，与变压器容尽量相同。根据功能特点不同一般分为自耦调压器、感应调压器、移卷调压器。
自耦调压器是用移动碳刷进行调压，其容量受限，适用于小容量调压，其效率高、波形较好。
移卷调压器通过移动一个自身短路的动绕组（线圈）的位置，来改变主绕组和副绕组之间的磁链，以达到调压目的的调压器。其调压范围较宽，与实验变压器配套。
感应调压器，其调节范围宽泛，调节电压平滑，但其构造较为复杂，现场此类调价应用较少。
耐压试验中电压的测量
采用测量试验变压器低压侧电压然后换算出高压侧试验电压的方法。此方法适宜于电容量较小的被试品，如绝缘子、开关等设备。而对于电容量较大的被试品(如变压器、电容器、电机等)，由于容性负载会使变压器高压侧实际输出电压比理论计算高出很多(最大误差会超过3%)，故不宜采用。
利用电压互感器测量试验变压器高压侧电压的方法。电压互感器TV一次侧与被试品相并联，利用电压互感器将高电压变换成低电压，并用准确度等级较高的电压表测量出，然后根据互感器变比换算出高压侧的试验电压值。此方法简单准确，但要求有相应测量电压等级的电压互感器。
利用标准球隙测量交流试验高电压的方法。此方法直接测量电压幅值，在一定范围内准确度较高，测量范围宽广；但每次测量必须放电，测量时间长，受影响的因素多，因此该测量方法往往局限于在实验室使用。
利用电容分压器测量交流试验高电压的方法。电容分压器由高压小电容器C1和低压大电容器C2串联构成，由于串联电容的电压与电容量成反比，即U1/U2=C2/C1，被测电压U=U1+U2，利用静电电压表或高阻值电压表测量出C2两端的电压U2，通过换算可求出被测电压，即
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式中 K－电容分压比
现场试验中注意事项
交流耐压是一项破坏性试验，因此耐压试验之前被试品必须通过绝缘电阻、吸收比、绝缘油色谱、tgδ等各项绝缘试验且合格。充油设备各还应在注油后静置足够时间( 110kV及以下，24h；220kV， 48h；500kV，72h)方能加压，以避免耐压时造成不应有的绝缘击穿。
进行耐压试验时，被试品温度应不低于+5℃，户外试验应在良好的天气进行，且空气相对湿度一般不高于80%。
试验过程中试验人员之间应口号联系清楚，加压过程中应有人监护并呼唱。
应注意观察、监听被试变压器、保护球隙的声音和现象，分析区别电晕或放电等有关迹象。
有时耐压试验进行了数十秒钟，中途因故失去电源，使试验中断，在查明原因、恢复电源后，应重新进行全时间的持续耐压试验，不可仅进行“补足时间”的试验。
谐振试验回路品质因数Q值的高低与试验设备、试品绝缘表面干燥清洁及高压引线直径大小、长短有关，因此试验宜在天气晴好的情况下进行。试验设备、试品绝缘表面应干燥、清洁。尽最缩短高压引线的长度，采用大直径的高压引线，以减小电晕损耗。提高试验回路品质因数Q值。
变压器的接地端和测量控制系统的接地端要互相连接，并应自成回路，应采用一点接地方式，即仅有一点和接地网的接地端子相连。
设备耐压试验时设置电压应根据设备出厂要求和交接试验规范要求进行，因耐压试验为不可逆破坏性试验，选择试验电压时应慎重比较，以免对设备造成损坏。
参考文献：
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