工频耐压试验的升压速率与保持时间：标准口径与执行

一、两个数字，各有出处

现场做交流耐压，被问住的时候往往不在加多高的电压，而在另外两个数：升上去要花多久，到了之后要停多久。前者叫升压速率，后者叫保持时间。两个数在标准里都有成文写法，出处分属两层，拿错一层，作业单上填出来的数字便对不上。

升压速率的那组数在 GB/T 16927.1-2011 里。这份标准是高压试验技术的通用方法标准，管的是“试验怎么做”这一层。它在耐受电压试验的程序里写得很细：施加电压应当从足够低的数值开始，以防操作瞬变过程引起过电压。随后缓慢升高，以便能在仪表上准确读数。也不能升得太慢，以免在接近试验电压时耐压时间过长。落到操作上，标准给了一句能直接照着做的话——试验电压值从达到百分之七十五起，以每秒百分之二的速率上升，一般可满足上述要求。

保持时间的那个数，方法标准里同样有：试验电压施加时间由有关技术委员会规定，若未规定，则耐受试验的持续时间为 60 秒。同一句话还带着一个容易被漏掉的前提，施加时间在 45 赫兹至 55 赫兹范围内与频率无关。

现场这一层由 DL/T 474.4-2018 接管。这份导则适用于发电厂、变电站现场，也适用于修理车间、实验室等条件下对高压电气设备开展的交流耐压试验，2018 年 4 月 3 日发布、7 月 1 日实施，全部代替 2006 版。它在试验方法的一般规定里把两个数一并写死：加至试验标准电压后的持续时间，凡无特殊说明者均为 60 秒。升压必须从零或接近于零开始，切不可冲击合闸。升压速度在百分之七十五试验电压以前可以是任意的，自百分之七十五电压开始应均匀升压，约为每秒百分之二试验电压的速率。

两层的措辞不同，值是一致的。容易出错的还有第三层。别混着取。GB 50150-2016 管新安装设备的交接试验，DL/T 596-2021 管运行中设备的预防性试验，两者覆盖面同为 750 千伏及以下，判据与周期不可混用，也不应互相套用。这两份文件决定的是该加多高的电压、多久做一次，并不改写加压程序本身。升压速率与保持时间的口径仍要回到方法标准与现场导则这两层去找。

表1 加压程序的三层口径与各自管什么

二、速率的两头都有限制

方法标准把升压这件事的两头都框住了。开头要从足够低的数值起，为的是躲开操作瞬变过程引起的过电压。中段要缓慢升高，为的是让仪表读得准。末段又提醒不能升得太慢，否则试品在接近试验电压时承受高压的时间被拉长，等于把规定时长悄悄改掉了。三条约束互相牵制，才折出那句可执行的话。

这个速率可以自己算一算。从百分之七十五升到满值，跨度是百分之二十五，每秒走百分之二，需要十二点五秒。十几秒而已。加上前面允许加快的那一段，一次常规耐压从开始升压到进入计时通常在半分钟量级。算清这段有个实际用处：排作业窗口、估电源持续带载的时间，都要用到它。

导则把开头那条说得更直白，升压必须从零或接近于零开始，切不可冲击合闸。冲击合闸带来的不是电压高一点这么简单。低压侧突然加上额定电压，会在试验回路里激起过渡过程，试品上出现的过电压可能远超预期值。现场偶尔有人图快，先把调压器放到某一位置再合闸，这一条便是冲着这种做法来的。快不得。

速率的末段同样有约束。百分之七十五以前可以任意，并不代表能一路冲到满值。自百分之七十五开始要均匀升压，是因为这一段离满值近，仪表的读数误差、容升带来的偏差、试品出现异常征兆的反应时间，都挤在这十几秒里。均匀升上去，人才来得及看。

收尾这一段也有规定。导则要求耐压试验后迅速均匀降压到零或接近于零，然后切断电源。方法标准则补了一句，降压要迅速，但不得突然切断，以免可能出现瞬变过程而导致故障或造成不正确的试验结果。两句合起来看，降得快是允许的，切断电源的方式才是关键。

三、保持时间：60 秒从哪来

60 秒这个数在两个层面出现，含义略有差别。方法标准里，它是兜底值——试验电压施加时间由有关技术委员会规定，若未规定，则耐受试验的持续时间为 60 秒。设备标准另有规定时按规定办，没有规定时落在 60 秒。现场导则里，它是默认值——加至试验标准电压后的持续时间，凡无特殊说明者均为 60 秒。两处的说法不同，落到多数常规设备上取值相同。

方法标准还处理了一个容易被想当然的问题：保持时间要不要随频率改。标准写得很明确，试验电压施加时间在 45 赫兹至 55 赫兹范围内与频率无关。换个说法，工频带上把频率从 50 赫兹微调到 48 赫兹或 52 赫兹，60 秒不改写。这条只覆盖工频带。一旦改用 0.1 赫兹超低频或者几十赫兹到几百赫兹的变频电源，等效性归设备标准管，保持时间另有一套口径，不能拿 60 秒直接套。

计时从哪一刻开始，导则在试验步骤里也有交代：升至试验电压，开始计时并读取试验电压，达到规定耐压时间后降压然后断开电源。这句话把两件事绑在一起——计时起点是电压到位的那一刻，同一刻还要把试验电压值读下来。先计时后读数，或者读数滞后于计时，报告上的两个字段便对不上。

充油设备另有一道前置。若经滤油或运输，耐压试验前还应将试品静置规定的时间，以排除内部可能残存的空气。这条与保持时间无关，却常被一起漏掉。

四、60 秒还是一条分界线：容差的两套档位

60 秒除了是保持时间，还是试验电压容差的分界点。这一点容易被忽略，用错档带来的偏差却不小。

方法标准的档位这样分：若试验持续时间不超过 60 秒，在整个试验过程中试验电压的测量值应保持在规定电压值的正负百分之一以内。当试验持续时间超过 60 秒时，测量值应保持在正负百分之三以内。现场导则的档位宽一档：如果有关设备标准无其他规定，整个试验过程中测量值应保持在规定电压值的正负百分之三以内。当试验持续时间超过 60 秒时，可保持在正负百分之五以内。分界都是 60 秒，档位不同。看是哪一层。

表2 60 秒两侧的试验电压容差

现场导则为何宽一档，可以从它的适用场合理解。现场电源波动、试品容升、谐波畸变、仪表响应速度，都会让实测值在规定值附近小幅摆动，把正负百分之一搬到户外作业面上并不现实。导则写的是如果有关设备标准无其他规定，换个角度看，设备标准有权收紧，收紧时按设备标准办。反过来则不行，把现场导则的正负百分之五用到不超过 60 秒的常规耐压上，等于把试验应力放掉了。

容差与测量不确定度不是一回事，导则专门加了注。前者是规定值与测量值之间允许的差值，后者是测量值与真值之差。现场拿校准证书上的不确定度去抵容差，是把两件事混成了一件。两码事。

五、波形：峰值与有效值之比这条线

要判断试验电压加得准不准，先要说清试验电压值指什么。方法标准与现场导则的定义一致：试验电压值指试品两端电压峰值除以根号二。这个定义决定了测什么量，也决定了后面两条判据的形状。

方法标准对波形的要求分两项。一是波形应为近似正弦波，且正半波峰值与负半波峰值的幅值差应小于百分之二。二是若正弦波的峰值与有效值之比在正负百分之五以内，则认为高压试验结果不受波形畸变的影响。标准还给了总谐波失真度的算式，并注明除非另有规定，考虑到的谐波次数取七次便够用。

现场导则的措辞不同：试验电压的波形为两个半波相同的近似正弦波，且峰值和方均根值之比应在正负百分之十五以内。与上一版相比，这一档由正负百分之五放宽到正负百分之十五。两份文件同时现行，取值不同，现场怎么取？看适用对象。方法标准是试验方法的通用要求，现场导则面向发电厂、变电站现场，也面向修理车间、实验室，并且写明按有关设备标准的规定可以另行要求。设备标准没说的话，现场按导则办更贴近实际。设备标准有明确要求时，按设备标准办。

波形畸变在现场不是理论问题。电源波形、试验变压器铁芯饱和、调压器的影响都会让它发生。电压不是正弦波时，峰值与有效值之比不再是根号二，其中的高次谐波与基波相重叠，使峰值增大。过去现场较多用电压表测有效值，试品上因此可能承受过高的峰值电压。导则给的处置是现场应采用交流峰值电压表测量，并列出四条改善措施：避免采用移圈式调压器，电源电压应采用线电压，试验变压器一般应在规定的额定电压范围内使用，避免使用在铁芯饱和区，可在试验变压器低压侧加滤波装置。

六、频率：45 至 55 赫兹是默认，扩展要按设备标准

工频试验电压的频率范围，两份文件写的是同一段：45 赫兹至 55 赫兹。方法标准在注里交代了为什么不是国际上的 45 赫兹至 65 赫兹——60 赫兹对我国电网不适用，故将频率范围定在这一段，以便与 GB 311.1 相一致。

扩展的写法两边不同。方法标准的注指出，现场试验另有标准规定交流试验电压的频率为 10 赫兹至 500 赫兹，那份标准是 GB/T 16927.3-2010。现场导则则在正文里按对象给：对交联聚乙烯电缆可采用 0.1 赫兹的交流耐压或 20 赫兹至 300 赫兹的交流耐压，对 GIS 可采用 10 赫兹至 300 赫兹的交流耐压。

表3 波形与频率的口径对照

把这张表与前文的保持时间放在一起看，能得出一条现场常用的判断：只要还在 45 赫兹至 55 赫兹里，60 秒不随频率改。走出这一段，频率变了，保持时间与等效性都要改按设备标准或专用试验规程办，不能沿用默认值。超低频那一档的时长与工频差着一个量级，混用的话，要么把绝缘考过头，要么根本没考到。

七、电压该在哪一侧测：容升效应与电压谐振

试验变压器所接的被试品大多是电容性。容性电流在绕组上产生漏抗压降，实际作用到试品上的电压值会超过按变比计算的高压侧所应输出的电压值，这便是容升效应。试品电容及试验变压器漏抗越大，容升越明显。导则给出了估算式，试品线端电压升高值约等于角频率乘施加于试品线端的电压，再乘试品电容量，再乘漏抗之和，角频率取二倍圆周率乘频率。

这条算式里有频率。工频下容升已有可观数值，把频率提上去，容升随之增大。这正是“电压必须在哪一侧测”这个问题的根子。导则要求在进行较大电容量试品的交流耐压试验时，直接在被试品端部进行电压测量，以免试品受到过高的电压作用。按变比从低压侧折算的做法，只适用于负荷容量比电源容量小得多、测量准确度要求不高的场合，导则点出的对象是绝缘子、单独的开关设备、绝缘工具一类小电容试品。这步省不得。

还有一层风险更硬。试品电容与试验变压器、调压器的漏抗形成串联回路，一旦试品容抗与漏抗之和相等或接近，便发生串联电压谐振，试品端电压显著升高，危及试验变压器和试品的绝缘。导则给的防护是三条一起上：除在高压侧直接测量试验电压外，还应与试品并接球隙进行保护，必要时可在调压器输出端串接适当的电阻以减弱谐振的程度。

测量系统本身也有要求。导则写明交流试验电压的测量装置一般可采用电容或电阻分压器与低压电压表、高压电压互感器、高压静电电压表等测量系统，测量技术要求按现场宽频率交流耐压试验电压测量导则执行。测量系统的认可程序另有通用标准作出规定，即 GB/T 16927.2-2013。现场把电源柜自带的仪表读数当成试验电压，是这一章里格外容易犯的错。

八、试验变压器与串联谐振：两种回路的升法不同

容量怎么估，导则给了算式。试验变压器高压侧应输出的电流按角频率、试品电容量、试验电压三项相乘得到，相应求出试验所需电源容量，按该值选择变压器容量，一般不得超载运行。对采用电压互感器作试验电源的情况，容许在 3 分钟内超负荷三点五倍至五倍。试品电容量可实测，也可按导则给出的常见试品电容量参考值选取——绝缘子在一百皮法以下，架空导线每米八至十皮法，全封闭组合电器每米三十至五十皮法，电力电缆每米五十至四百皮法。

电容量大的试品走另一条路。串联谐振装置由被试品负载电容与串联的电抗器和电源组成，能够以较小的电源容量对较大电容和较高试验电压的被试品进行耐压。导则把它分成两类：工频串联谐振装置带可调电抗器，或带固定电抗器与调谐电容器组，工作频率 50 赫兹。变频串联谐振装置带固定电抗器，工作频率一般为 10 赫兹至 300 赫兹。

谐振回路的升压顺序与试验变压器不同，这一点现场容易搞混。导则写得很清楚，试验回路调谐必须在较低的励磁电压下进行，调节电抗器电感或改变电源频率，使试品端的电压达到高点，此时回路达到谐振状态，再按规定的升压速度升高励磁电压，使高压侧达到试验电压。先找到谐振点，再谈升压速率。顺序颠倒，试品端电压上不去，人却以为已经加到规定值。顺序别反。

谐振回路另有两处特性值得记住。一是回路品质因数很大，多数正常情况下可达五十左右，输出电压是励磁电压的数十倍，因此用电压较低的试验变压器能得到较高的试验电压。二是回路处于谐振状态时本身具有良好的滤波作用，电源波形中的谐波成分在试品两端大为减少，通常输出良好的正弦波形电压。被试品击穿时，电路失去谐振条件，电源输出电流自动减小，试品两端的电压骤然下降，从而限制了对被试品的损坏程度。

试验变压器容量不足时还有一种并联补偿的做法。现场常采用电抗器并联补偿，当参数选择适当，使两条并联支路的容抗与感抗相等时，回路处于并联谐振状态，此时试验变压器的负载降到低点。导则同时提醒，采用并联谐振回路应加装过流速断保护装置，因为被试品击穿时谐振消失，试验变压器有过电流的危险。

九、中断与异常：保持时间不是能补的

保持时间这条规矩，格外容易出差错的地方不在计时，而在中断。导则有一段话专门管这件事：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。这条的理由不难理解。中断与恢复之间，试品上的电压经历了一次跌落与回升，绝缘承受的过程与一段连续的加压不等价。补上剩下的几十秒，报告上时长是对的，过程不是。补不回来。

升压和耐压过程中的异常判据，导则列了一串：电压表示值波动较大，电流表指示急剧增加，调压器往上升方向调节而电流上升、电压基本不变甚至有下降趋势，被试品冒烟、出气、焦臭、闪络、燃烧或发出击穿响声。出现这些现象应立即停止升压，降压、停电后查明原因。若查明属绝缘部分出现，判该试品交流耐压试验不合格。

也有可以再试的情况。若确定表面闪络是由于空气湿度或表面脏污所致，应将试品清洁干燥处理后重新试验。还有一条更细：对 35 千伏穿墙套管及母线支持绝缘子进行交流耐压试验时，瓷套表面有时会发生较强烈的表面局部放电现象，只要不发生线端对地的闪络或击穿，可认为耐压合格。

有机绝缘材料的试品另有一道手感检查。试验后应立即触摸表面，如出现普遍或局部发热，则认为绝缘不良，应立即处理后再做耐压试验。这类判据不在仪器读数里，靠人。

前置条件同样写进了试验步骤。任何被试品在交流耐压试验前，应先进行其他绝缘试验，合格后再进行耐压试验。通常在耐压试验前后应测量绝缘电阻。耐压属于破坏性试验，前面那几项没过便往上加电压，是把排查手段用反了。

十、记录要写什么：把三个数写进报告

一份能追溯的耐压记录，至少要把三组数留下来。头一组是电压：试验电压的规定值与实测值，测量点及测量方式，保持期间的波动范围。第二组是时间：从百分之七十五起到满值的用时、保持时间的起止。第三组是波形与频率：峰值与有效值之比或正负半波峰值差、试验频率。少了哪一组，下次比对都缺一块基准。

表4 现场记录字段与常见漏项

同一组记录项在交接与预防两条线上的写法略有差别。交接试验的记录要能与出厂值、与同类设备比对。预防性试验的记录要能与历次数据比对，看趋势。两条线的判据与周期不可混用，报告模板也别共用一份。

十一、设备怎么配：从零连续升压与计时是硬要求

工艺要求落到设备上，是几条硬指标。调压要能从零连续调节，不能靠合闸瞬间给上电压。控制单元要有测试持续时间计时器，保持时间靠人看表不牢靠。电压与电流要有显示，过流保护与球隙要齐。

北京康高特（KGT）代理的 MEGGER HPG 35/58/78 交流高压测试装置是按这套要求做的。它适用于 50 赫兹和 60 赫兹的交流测试，面向低容量试品，典型场合是开关设备、电流互感器，以及中压设备与部件。三个型号的输出上限分别是 35 千伏有效值、58 千伏有效值、78 千伏有效值。功率上，连续运行时为 1.2 千伏安，60 分钟短时运行可达 3 千伏安。交流输出电流为连续 15 毫安、1 小时 50 毫安。输入为 230 伏、50 至 60 赫兹。

这台设备的两处设计直接对着本文的两条要求。其一，低压绕组可以从零连续激励到满值，以便在预定时间内提供特定的输出，这正对应升压必须从零或接近于零开始。其二，控制单元由调压器、电流及电压显示仪表、测试持续时间计时器和安全电路组成，保持时间由计时器管而不是靠人盯。高压变压器为树脂浇铸，免维护。控制与高压单元分离，两件式设计允许操作人员在安全距离内使用。需要直流测试时，可通过单向整流器升级。

电容量更大的试品不在它的适用范围内，要改走串联谐振。介损与功率因数这一类测量另有配套：北京康高特（KGT）代理的 MEGGER DELTA4000 12 千伏功率因数与介损测试仪，可配谐振电感器做电容范围扩展，在 10 千伏下调谐电容达到 1 微法，把测试范围扩展到 12 千伏下 4 安。这套组合解决的是容量不足，不是加压程序，速率与时间的规定不因换设备而改。

试验回路里还有一件小事常被忘掉。试验变压器的高压输出端应串接保护电阻器，用来降低试品闪络或击穿时变压器高压绕组出口端的过电压，并能限制短路电流。导则给的取值区间是每伏 0.1 欧至 0.5 欧，并应有足够的热容量和长度，阻值不宜超过 30 千欧，否则正常工作时回路会产生较大的压降和功耗。

结语：速率管怎么到，时间管到多久，容差管到得准不准

把全文收成一句话：升压速率管的是怎么到，保持时间管的是到了之后待多久，容差管的是这一段待得准不准。三个量互相咬合——速率把接近满值的时间压在十几秒内，保持时间给出这一段的长度，容差按 60 秒两侧分档给出允许的偏差。

现场出问题的情形，多数不是不知道这三个数，而是把它们从不同层里各取一个拼在一起：速率按方法标准，容差按现场导则，保持时间又按设备标准的特殊规定，拼出来的作业单看着齐整，依据却是散的。写方案时先在表1 那三层里选定一层，再往下找数字，比事后返工省事得多。

还有一条要留在手边：设备能做什么，不等于规程允许做什么。调压器能从零连续升压是设备能力，从零开始并保证每秒百分之二的速率是规程要求。计时器能设任意时长是设备能力，60 秒与中断后重做全时间是规程要求。把这两组话分清楚，耐压试验这一节便不会再被问住。

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