DL / T 976— 2017《 帶電作業(yè)工具、裝置和設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程 》 規(guī)定 ： 10 kV 帶電作業(yè)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(zhǔn)合格的電壓分壓器并聯(lián)在帶電作業(yè)工具兩端，直接測量試驗變壓器的輸出電壓 ；二是用校準(zhǔn)合格

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

10 kV 帶電作業(yè)工具在工頻耐壓試驗電路中呈容性負(fù)載，故不可避免地產(chǎn)生容升電壓。在對帶電作業(yè)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(xiàn)帶電作業(yè)工具放電、擊穿等情況。由于 10 kV 帶電作業(yè)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(zhǔn)確性及安全性，有必要對 10 kV 帶電作業(yè)工具工頻耐壓試驗時試驗變壓器的容升電壓誤差進(jìn)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(dāng)于試驗變壓器的測量電壓 ； Uc 為電容 C 兩端電壓，相當(dāng)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(shè) k 為容升電壓誤差，k = ΔUUS

（3）進(jìn)一步可推導(dǎo)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(jìn)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(guān)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(dāng)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(yīng)的繞組電感 L 就越小，由式（5）可知，當(dāng) C 一定時，k 就越?。ㄒ话鉉ω2L 遠(yuǎn)小于 1）；而當(dāng) 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(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)誤差不應(yīng)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(yīng)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(yè)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(shè) 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(yè)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(yè)工具，分別測得各種帶電作業(yè)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(yè)工具試驗時試驗變壓器的 k值，數(shù)據(jù)見表 1。由于實際工作中通常多件帶電作業(yè)工具同時試驗，表 2 給出了多件帶電作業(yè)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(shù)據(jù)可知 ：（1）采用 50 kVA 試驗變壓器對 10 kV 帶電作業(yè)工具進(jìn)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(yè)工具進(jìn)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(shù)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(yè)工具等值電容量的關(guān)系，分別采用 10 kVA、50 kVA 試驗變壓器對不同數(shù)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(shù)；V2 為接入 60 kV 分壓器二次回路的電壓表讀數(shù)；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(shù)據(jù)見表 3。

由表 3 實測數(shù)據(jù)可知 ： （1） 隨著容性負(fù)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(dāng) 絕 緣 手 套 數(shù) 量 達(dá) 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(fù)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(jié)論

（1）本文測量了常用 10 kV 帶電作業(yè)工具在工頻耐壓試驗時的等值電容量，其結(jié)果可以作為10 kV 帶電作業(yè)工具試驗設(shè)備設(shè)計及選型依據(jù)，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(yuǎn)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(zhǔn)合格的交流電壓分壓器并聯(lián)于帶電作業(yè)兩端對其電壓進(jìn)行直接測量；當(dāng)沒有交流高壓分壓器或者分壓器故障時，建議采用校準(zhǔn)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。