一、引言

高壓電力試驗(yàn)中，試驗(yàn)電源的選擇直接關(guān)系到試驗(yàn)結(jié)果的等效性與有效性。交流試驗(yàn)電源與直流試驗(yàn)電源雖同屬高壓試驗(yàn)裝備，但在輸出特性、技術(shù)原理和適用場景上存在本質(zhì)差異。這種差異的根源，在于兩類試驗(yàn)所回答的工程問題不同：交流試驗(yàn)旨在驗(yàn)證設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行電壓下的絕緣耐受能力，追求的是工況等效；直流試驗(yàn)則側(cè)重于通過特定電場分布下的泄漏電流響應(yīng)來診斷絕緣缺陷，追求的是缺陷靈敏度。

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系為這一選擇提供了規(guī)范性框架。國際層面，IEC 60060-1:2025（第4版）規(guī)定了直流、交流及沖擊電壓介電試驗(yàn)的一般要求，適用于最高電壓高于1.0 kV AC和1.5 kV DC的設(shè)備。國內(nèi)層面，GB/T 16927.1-2011在技術(shù)內(nèi)容上修改采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，對試驗(yàn)電壓和電流的產(chǎn)生、試驗(yàn)程序及合格判據(jù)作出規(guī)定。測量系統(tǒng)方面，IEC 60060-2:2025與GB/T 16927.2-2013分別對實(shí)驗(yàn)室和工廠試驗(yàn)中的高壓測量系統(tǒng)提出要求。現(xiàn)場試驗(yàn)則需參照DL/T 474.2-2018等專項(xiàng)導(dǎo)則。

二、交流試驗(yàn)電源：等效模擬的技術(shù)實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)約束

2.1 核心功能與標(biāo)準(zhǔn)要求

交流試驗(yàn)電源的基本任務(wù)是產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的交流高電壓。根據(jù)IEC 60060-1:2025和GB/T 16927.1-2011的框架，試驗(yàn)電壓的波形、頻率、幅值及測量不確定度均須滿足規(guī)定要求。對于交流電壓試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)允許的頻率范圍通常為45～300 Hz，這一寬容度為變頻諧振技術(shù)的應(yīng)用提供了規(guī)范依據(jù)。

2.2 大電容負(fù)載下的技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案

在現(xiàn)場試驗(yàn)中，交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜和GIS設(shè)備呈現(xiàn)顯著容性負(fù)載特性，這對試驗(yàn)電源的容量提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。以一條10 km長的110 kV XLPE電纜為例，在160 kV試驗(yàn)電壓下，電容電流對應(yīng)的無功功率需求可達(dá)兆伏安級，傳統(tǒng)工頻試驗(yàn)變壓器難以滿足現(xiàn)場便攜性要求。

調(diào)頻串聯(lián)諧振裝置是應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的主流技術(shù)方案。其原理是通過可調(diào)電抗器與被試品電容在某一頻率下實(shí)現(xiàn)諧振，以較小的電源容量獲得所需的高電壓輸出。GB/T 3048.8-2025《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第8部分：交流電壓試驗(yàn)》為電纜交流耐壓試驗(yàn)的設(shè)備選型和程序?qū)嵤┨峁┝朔椒?biāo)準(zhǔn)支撐。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)中的技術(shù)細(xì)節(jié)

IEC 60060-1:2025相較前版作出多項(xiàng)技術(shù)修訂，其中與交流試驗(yàn)直接相關(guān)的是操作沖擊電壓波形定義的調(diào)整：新標(biāo)準(zhǔn)引入“波前時(shí)間”參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊波形由原有的臨界時(shí)間參數(shù)修訂為170/2500 μs。這一變化反映了標(biāo)準(zhǔn)體系對波形表征精細(xì)化的趨勢，也要求試驗(yàn)電源的輸出控制能力與之適配。

三、直流試驗(yàn)電源：缺陷診斷的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)與技術(shù)邊界

3.1 技術(shù)定位與標(biāo)準(zhǔn)適用

直流試驗(yàn)電源輸出方向恒定的高電壓，主要應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、油浸紙絕緣電纜等設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)。DL/T 474.2-2018《現(xiàn)場絕緣試驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則 直流高電壓試驗(yàn)》明確其適用于變電站、發(fā)電廠現(xiàn)場及修理車間、試驗(yàn)室條件下對高壓電氣設(shè)備絕緣進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)和直流泄漏電流試驗(yàn)。

直流試驗(yàn)的獨(dú)特價(jià)值在于：通過測量不同電壓等級下的泄漏電流，可繪制泄漏電流—電壓特性曲線，從而發(fā)現(xiàn)絕緣的局部缺陷、受潮及老化等劣化跡象。這種診斷能力在交流試驗(yàn)中往往難以直接獲得。

3.2 直流高壓發(fā)生技術(shù)

為在便攜設(shè)備中實(shí)現(xiàn)高電壓輸出，直流高壓發(fā)生器通常采用倍壓整流回路或串級直流高壓發(fā)生器結(jié)構(gòu)。前者通過電容和二極管的網(wǎng)絡(luò)組合逐級提升電壓，后者則以多級電容柱串聯(lián)疊加，以較低的變壓器次級電壓獲得極高的直流輸出。兩類技術(shù)均需滿足IEC 60060-2:2025及GB/T 16927.2-2013對測量系統(tǒng)不確定度的要求。

3.3 適用邊界的重要約束

直流試驗(yàn)的適用性存在明確的設(shè)備類型邊界。對于XLPE電纜等擠包絕緣設(shè)備，直流電場下的空間電荷積聚效應(yīng)可能導(dǎo)致電場分布與實(shí)際交流運(yùn)行工況嚴(yán)重偏離，不僅難以有效檢出某些缺陷，甚至可能在試驗(yàn)過程中引入新的損傷。因此，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已不推薦對XLPE電纜進(jìn)行現(xiàn)場直流耐壓試驗(yàn)，這一技術(shù)立場在電纜試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3048.8-2025中亦有所體現(xiàn)。

四、輔助試驗(yàn)電源的標(biāo)準(zhǔn)定位

除一次設(shè)備的高壓試驗(yàn)電源外，現(xiàn)場調(diào)試中還涉及為繼電保護(hù)、斷路器操作機(jī)構(gòu)等二次設(shè)備供電的交直流試驗(yàn)電源屏。這類設(shè)備通常提供隔離、可調(diào)的交直流低壓輸出，其設(shè)計(jì)需滿足雙路供電、電壓平滑調(diào)節(jié)以及完善的短路與漏電保護(hù)要求。雖然IEC 60060系列標(biāo)準(zhǔn)未直接涵蓋此類低壓試驗(yàn)電源，但其對試驗(yàn)安全性和結(jié)果可靠性的基本理念同樣適用。

五、選型原則與標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

交直流試驗(yàn)電源的選型應(yīng)遵循“試驗(yàn)?zāi)康臎Q定電源類型，標(biāo)準(zhǔn)體系約束技術(shù)參數(shù)”的基本原則：

以等效性為導(dǎo)向的選型：當(dāng)試驗(yàn)?zāi)康脑谟隍?yàn)證設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行電壓下的絕緣強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)選用交流試驗(yàn)電源。對于大電容負(fù)載，串聯(lián)諧振裝置是符合標(biāo)準(zhǔn)要求且技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的方案。電纜交流耐壓試驗(yàn)的設(shè)備選型應(yīng)參照GB/T 3048.8-2025的相關(guān)規(guī)定。

以診斷性為導(dǎo)向的選型：當(dāng)試驗(yàn)?zāi)康脑谟跈z測特定類型的絕緣缺陷（如受潮、局部老化）時(shí)，直流試驗(yàn)電源具有交流試驗(yàn)難以替代的優(yōu)勢，尤其適用于油浸紙絕緣設(shè)備和旋轉(zhuǎn)電機(jī)。實(shí)施時(shí)應(yīng)遵循DL/T 474.2-2018的導(dǎo)則要求。

測量系統(tǒng)的合規(guī)性約束：無論選用何種電源，配套的測量系統(tǒng)均須滿足IEC 60060-2:2025或GB/T 16927.2-2013對測量不確定度的規(guī)定。值得關(guān)注的是，IEC 60060-2:2025將標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波前時(shí)間的測量不確定度要求由10%調(diào)整至15%，這一變化反映了標(biāo)準(zhǔn)體系對現(xiàn)場測量條件現(xiàn)實(shí)性的考量。我國正在修訂的GB/T 16927.2等同采用IEC 60060-2:2025，預(yù)計(jì)將對現(xiàn)行2013版標(biāo)準(zhǔn)作出相應(yīng)更新。

六、結(jié)語

高壓電力試驗(yàn)中交直流電源的選型，本質(zhì)上是試驗(yàn)?zāi)康摹⒈辉嚻诽匦耘c標(biāo)準(zhǔn)約束三者的匹配問題。交流電源服務(wù)于等效模擬，其技術(shù)演進(jìn)以串聯(lián)諧振為代表，標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)集中于IEC 60060-1及GB/T 16927.1對試驗(yàn)電壓產(chǎn)生的一般要求；直流電源服務(wù)于缺陷診斷，其技術(shù)核心在于高壓發(fā)生與泄漏電流測量，標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)則以DL/T 474.2-2018等專項(xiàng)導(dǎo)則為主。隨著IEC 60060系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入第4版修訂周期，測量不確定度要求和波形參數(shù)定義的更新將對試驗(yàn)電源的性能指標(biāo)產(chǎn)生持續(xù)影響，試驗(yàn)人員需保持對標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)的跟蹤與響應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1] IEC 60060-1:2025, High-voltage test techniques – Part 1: General definitions and test requirements.

[2] GB/T 16927.1-2011, 高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第1部分：一般定義及試驗(yàn)要求.

[3] IEC 60060-2:2025, High-voltage test techniques – Part 2: Measuring systems.

[4] GB/T 16927.2-2013, 高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第2部分：測量系統(tǒng).

[5] GB/T 3048.8-2025, 電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第8部分：交流電壓試驗(yàn).

[6] DL/T 474.2-2018, 現(xiàn)場絕緣試驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則 直流高電壓試驗(yàn).