工频耐压试验装置的组成及选型方法

一套完整的工频耐压试验装置，主要由以下几部分构成：

试验变压器：装置的核心，用于将较低的输入电压升高到所需的高试验电压。通常为单相、油浸式或干式结构。

调压控制装置（控制台）：用于平稳、连续地从零调节施加到试验变压器初级的电压，从而控制高压输出。常见形式有自耦调压器、电动调压器或电子式调压系统。

保护电阻：串联在高压回路中，用于限制试品闪络或击穿时产生的短路电流，保护试验变压器和测量系统。

测量系统：用于准确测量施加的高电压。传统方法采用高压静电电压表或测量绕组，现代装置普遍使用电容分压器配合低压仪表进行测量，安全且精度高。

补偿电抗器（选件）：当测试电容性试品（如长电缆、GIS）时，其容性电流会导致试验变压器容量需求剧增。并联补偿电抗器可以提供感性电流进行抵消，从而减小所需电源容量。

两种主流技术路线

传统工频试验变压器装置：以上述1、2、3、4项为基础，结构简单，但对大容量试品试验时设备笨重。

串联谐振耐压试验装置：由变频电源、激励变压器、可调电抗器、电容分压器组成。通过调节频率使回路在工频下谐振，此时仅需提供回路有功损耗的电源容量即可获得巨大的试验容量。这是目前现场对大容量设备（如电力电缆、发电机、GIS）进行耐压试验的主流和首选方法，具有体积小、重量轻、对电源要求低的巨大优势。

工频耐压试验装置选型方法

选型的核心是确保装置的输出能力和安全性满足试品要求，可遵循以下步骤：

第一步：明确试品参数与试验标准

最高试验电压 (U)：查阅试品的技术标准或预防性试验规程（如DL/T 596）。

试品最大对地电容量 (C)：从设备铭牌、出厂报告或通过专业测试获取。这是最关键也最容易被忽视的参数。

第二步：计算关键电气参数

最大试验电流 (I)：使用公式 I = ω × C × U = 2πfCU (f取50Hz)。此电流为试品的电容电流。

所需最小装置容量 (P)：使用公式 P = U × I。

举例：为一条10kV电缆（电容量约0.5μF）做21.75kV的耐压试验，则 I ≈ 2×3.14×50×0.5×10⁻⁶×21.75×10³ ≈ 3.4A， P ≈ 21.75kV × 3.4A ≈ 74kVA。这意味着传统变压器方案需要一台至少75kVA的沉重设备，而串联谐振方案所需电源输入容量可能只需其十分之一。

第三步：匹配与确定装置规格

额定电压：装置的额定输出电压应略高于计算出的最高试验电压U。

额定容量：装置的额定输出容量应大于计算出的P。为保障波形质量和留有余量，建议选择容量为计算值1.2-1.5倍的设备。

特殊要求校验：

短路电流：装置应能提供足够的短路电流（通常要求>0.1A），以确保在试品发生表面闪络时，电压表指示能有明显跌落，便于观察。

海拔与环境：如在高原地区使用，需确认设备的高海拔修正系数。