DL / T 976— 2017《 帶電作業工具、裝置和設備預防性試驗規程 》 規定 ： 10 kV 帶電作業工具必須半年或者 1 年開展 1 次工頻耐壓試驗[1]。 實際工作中，工頻耐壓試驗電壓有兩種測量方式 ：一是用校準合格的電壓分壓器并聯在帶電作業工具兩端，直接測量試驗變壓器的輸出電壓 ；二是用校準合格

 的試驗變壓器的測量電壓（即試驗變壓器低壓側測量繞組電壓按照變比歸算到高壓側） 近似代替試驗變壓器的輸出電壓[2]。 當試驗變壓器輸入電壓一定時，其低壓側測量繞組電壓基本不變，歸算到高壓側的電壓也不變。 但試驗變壓器高壓側實際輸出電壓值會隨著負載的變化而變化[3] ：當變壓器負載為純電阻時，高壓側實際輸出電壓與測量電壓相差不大 ；當變壓器負載為容性負載時，高壓側實際輸出電壓高于測量電壓，即存在容升電壓情況 ；當變壓器負載為感性負載時，高壓側實際輸出電壓低于測量電壓。

 10 kV 帶電作業工具在工頻耐壓試驗電路中呈容性負載，故不可避免地產生容升電壓。在對帶電作業工具開展工頻耐壓試驗時，如果忽略容升電壓，用試驗變壓器的測量電壓近似代替試驗變壓器的實際輸出電壓，可能會出現帶電作業工具放電、擊穿等情況。由于 10 kV 帶電作業工具種類多，且工頻耐壓試驗屬于不可逆破壞性試驗，為了確保試驗的準確性及安全性，有必要對 10 kV 帶電作業工具工頻耐壓試驗時試驗變壓器的容升電壓誤差進行探討。

1 試驗變壓器容升電壓誤差計算

 試驗變壓器等效電路如圖 1 所示。其中， R、 L 分別為試驗變壓器繞組的電阻、電抗 ； C 為被試品電容 ； Us 為試驗變壓器空載電壓，相當于試驗變壓器的測量電壓 ； Uc 為電容 C 兩端電壓，相當于試驗變壓器輸出電壓。

 由于 ω2LC<1，回路呈容性，被試品電容電壓 Uc高于試驗變壓器空載電壓 Us，則容升電壓 ΔU 為：

ΔU = Uc -Us= （ 1√（1-ω2LC）2+ ω2R2C2 -1）Us

（2）設 k 為容升電壓誤差，k = ΔUUS

 （3）進一步可推導出被試品電容 C 為：C =2ωL-( )) ( ) ( )(3 2 222 2 2 2 22 L R1 k1 2 L 4 L 4 L R 1Cω ωω ω ω++ ? ? + ?=4ω2L2-4 （ω2L2+ R2） （1- 1（1+ k） 2）2（ω3L2+ ωR2）

（4）忽略電阻影響，式（4）可以進一步簡化為式（5），即：C = k（1+k）ω2L

（5）由式（5）可得 k 與 L 及 C 的關系如下：k = Cω2L1-Cω2L（6）

2 被試品*大電容臨界值計算短路阻抗（Uk%） 主要是電感分量引起的電抗，

10 kV / 0.4 kV 試驗變壓器的短路阻抗值約為 8 %。

 當兩臺變壓器的額定電壓 UN 相同且 Uk% 相差不大時，由于 ω 為固定值，故變壓器容量越大，其電感L 越小 [4]。

L = XTω = Uk%UN2100ωSN

 （7）由于變壓器容量越大，其相應的繞組電感 L 就越小，由式（5）可知，當 C 一定時，k 就越小（一般Cω2L 遠小于 1）；而當 k 值一定時，電感越小，被試品允許的電容量就越大。

 按照相關標準要求，試驗變壓器的儀器儀表為0.5 級時，其變比誤差為 ±1[2]，而交流電壓測量系統誤差不應大于 3%[5]，故試驗變壓器輸出電壓的*大

 允許容升電壓誤差應不大于 1.5%。分別采用容量為 10 kVA、50 kVA 的 50 kV 試驗變壓器開展帶電作業工具工頻耐壓試驗，測得變壓器繞組電感分別為 69.70 H、11.94 H。設 k =1.5%，由式（5）可得被試品*大電容臨界值分別為 2 150 pF、12 553 pF。

3 10 kV 帶電作業工具的電容值及試驗變壓器的 k 值計算

 按照 DL/T 976—2017 中工頻耐壓試驗要求布置 10 kV 帶電作業工具，分別測得各種帶電作業工具的等值電容量，將測得的等值電容量代入式（6），可計算出單件帶電作業工具試驗時試驗變壓器的 k值，數據見表 1。由于實際工作中通常多件帶電作業工具同時試驗，表 2 給出了多件帶電作業工具的等值電容量，及其耐壓試驗時試驗變壓器的容升電壓誤差計算值。 k1、k2 分別為 50 kVA、10 kVA 試驗變壓器的容升電壓誤差計算值。

 由表 1、表 2 數據可知 ：（1）采用 50 kVA 試驗變壓器對 10 kV 帶電作業工具進行工頻耐壓試驗時，無論是單件還是多件工具，其總電容量均小于 50 kVA 試驗變壓器在允許容升誤差下的*大電容臨界值（12 553 pF），故容升電壓誤差均小于 1.5% ；（2）采用 10 kVA 試驗變壓器對帶電作業工具進行工頻耐壓試驗時，由于單件絕緣毯及多件絕緣手套、絕緣靴、絕緣毯、絕緣帽電容量均大于 10kVA 試驗變壓器在允許容升誤差下的*大電容臨界值（2 150 pF），故容升電壓誤差均大于 1.5 %。

4 不同數量絕緣手套工頻耐壓試驗時試驗變壓器的 k 值

 為了驗證試驗變壓器的容升電壓誤差與其伏安容量及 10 kV 帶電作業工具等值電容量的關系，分別采用 10 kVA、50 kVA 試驗變壓器對不同數量的絕緣手套開展工頻耐壓試驗，測試電路如圖 2 所示。圖 2 中，V1 為接入試驗變壓器測量繞組回路的電壓表讀數；V2 為接入 60 kV 分壓器二次回路的電壓表讀數；C1、C2 分別為 60 kV 分壓器高、低壓臂電容；Cx 為絕緣手套（被試品）電容。試驗變壓器的空載電壓 Us 和輸出電壓 Uc 可分別由 V1和 V2 乘以變比得到，試驗數據見表 3。

 由表 3 實測數據可知 ： （1） 隨著容性負載（絕緣手套） 增加，兩種不同容量試驗變壓器的容升電壓 誤 差 均 逐 漸 增 大，當 絕 緣 手 套 數 量 達 到 3 只時， 10 kVA 試驗變壓器的容升電壓誤差超過1.5%；（2） 隨著容性負載（絕緣手套） 增加， 10 kVA 試驗變壓器的容升電壓誤差增長比 50 kVA 試驗變壓器的容升電壓誤差增長幅度大。

5 結論

 （1）本文測量了常用 10 kV 帶電作業工具在工頻耐壓試驗時的等值電容量，其結果可以作為10 kV 帶電作業工具試驗設備設計及選型依據，其中絕緣手套、絕緣毯、絕緣墊等層向類工具的單件等值電容量遠大于絕緣桿、絕緣繩等長度類工具的電容量。

 （2）由于絕緣手套、絕緣毯、絕緣墊等層向類工具單件等值電容量較大，試驗變壓器容升電壓誤差較大，建議采用校準合格的交流電壓分壓器并聯于帶電作業兩端對其電壓進行直接測量；當沒有交流高壓分壓器或者分壓器故障時，建議采用校準合格的試驗變壓器的測量電壓近似代替被試品電壓。

 （3）考慮到絕緣手套、絕緣毯、絕緣墊等層向類工具單件等值電容量較大，建議采用 50 kVA 試驗變壓器，以減少試驗變壓器的容升電壓誤差；對于單件等值電容量較小的絕緣桿、絕緣繩等長度類絕緣工具，可采用 10 kVA 或 50 kVA 的試驗變壓器，此時試驗變壓器的容升電壓誤差可以忽略。