DL / T 976— 2017《 帶電作業(yè)工具、裝置和設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)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(yàn)[1]。 實(shí)際工作中，工頻耐壓試驗(yàn)電壓有兩種測(cè)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(cè)量試驗(yàn)變壓器的輸出電壓 ；二是用校準(zhǔn)合格
的試驗(yàn)變壓器的測(cè)量電壓（即試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)測(cè)量繞組電壓按照變比歸算到高壓側(cè)） 近似代替試驗(yàn)變壓器的輸出電壓[2]。 當(dāng)試驗(yàn)變壓器輸入電壓一定時(shí)，其低壓側(cè)測(cè)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(yàn)變壓器高壓側(cè)實(shí)際輸出電壓值會(huì)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(shí)，高壓側(cè)實(shí)際輸出電壓與測(cè)量電壓相差不大 ；當(dāng)變壓器負(fù)載為容性負(fù)載時(shí)，高壓側(cè)實(shí)際輸出電壓高于測(cè)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(shí)，高壓側(cè)實(shí)際輸出電壓低于測(cè)量電壓。
10 kV 帶電作業(yè)工具在工頻耐壓試驗(yàn)電路中呈容性負(fù)載，故不可避免地產(chǎn)生容升電壓。在對(duì)帶電作業(yè)工具開展工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，如果忽略容升電壓，用試驗(yàn)變壓器的測(cè)量電壓近似代替試驗(yàn)變壓器的實(shí)際輸出電壓，可能會(huì)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(yàn)屬于不可逆破壞性試驗(yàn)，為了確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性及安全性，有必要對(duì) 10 kV 帶電作業(yè)工具工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)變壓器的容升電壓誤差進(jìn)行探討。
1 試驗(yàn)變壓器容升電壓誤差計(jì)算
試驗(yàn)變壓器等效電路如圖 1 所示。其中， R、 L 分別為試驗(yàn)變壓器繞組的電阻、電抗 ； C 為被試品電容 ； Us 為試驗(yàn)變壓器空載電壓，相當(dāng)于試驗(yàn)變壓器的測(cè)量電壓 ； Uc 為電容 C 兩端電壓，相當(dāng)于試驗(yàn)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(yàn)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(jiǎn)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(jì)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(yàn)變壓器的短路阻抗值約為 8 %。
當(dāng)兩臺(tái)變壓器的額定電壓 UN 相同且 Uk% 相差不大時(shí)，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(shí)，k 就越?。ㄒ话鉉ω2L 遠(yuǎn)小于 1）；而當(dāng) k 值一定時(shí)，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(yàn)變壓器的儀器儀表為0.5 級(jí)時(shí)，其變比誤差為 ±1[2]，而交流電壓測(cè)量系統(tǒng)誤差不應(yīng)大于 3%[5]，故試驗(yàn)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(yàn)變壓器開展帶電作業(yè)工具工頻耐壓試驗(yàn)，測(cè)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(yàn)變壓器的 k 值計(jì)算
按照 DL/T 976—2017 中工頻耐壓試驗(yàn)要求布置 10 kV 帶電作業(yè)工具，分別測(cè)得各種帶電作業(yè)工具的等值電容量，將測(cè)得的等值電容量代入式（6），可計(jì)算出單件帶電作業(yè)工具試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)變壓器的 k值，數(shù)據(jù)見表 1。由于實(shí)際工作中通常多件帶電作業(yè)工具同時(shí)試驗(yàn)，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(yàn)時(shí)試驗(yàn)變壓器的容升電壓誤差計(jì)算值。 k1、k2 分別為 50 kVA、10 kVA 試驗(yàn)變壓器的容升電壓誤差計(jì)算值。
由表 1、表 2 數(shù)據(jù)可知 ：（1）采用 50 kVA 試驗(yàn)變壓器對(duì) 10 kV 帶電作業(yè)工具進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，無論是單件還是多件工具，其總電容量均小于 50 kVA 試驗(yàn)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(yàn)變壓器對(duì)帶電作業(yè)工具進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，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(yàn)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(yàn)時(shí)試驗(yàn)變壓器的 k 值
為了驗(yàn)證試驗(yàn)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(yàn)變壓器對(duì)不同數(shù)量的絕緣手套開展工頻耐壓試驗(yàn)，測(cè)試電路如圖 2 所示。圖 2 中，V1 為接入試驗(yàn)變壓器測(cè)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(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)見表 3。
由表 3 實(shí)測(cè)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(yàn)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(shí)， 10 kVA 試驗(yàn)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(yàn)變壓器的容升電壓誤差增長(zhǎng)比 50 kVA 試驗(yàn)變壓器的容升電壓誤差增長(zhǎng)幅度大。
5 結(jié)論
（1）本文測(cè)量了常用 10 kV 帶電作業(yè)工具在工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)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(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(yàn)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(duì)其電壓進(jìn)行直接測(cè)量；當(dāng)沒有交流高壓分壓器或者分壓器故障時(shí)，建議采用校準(zhǔn)合格的試驗(yàn)變壓器的測(cè)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(yàn)變壓器，以減少試驗(yàn)變壓器的容升電壓誤差；對(duì)于單件等值電容量較小的絕緣桿、絕緣繩等長(zhǎng)度類絕緣工具，可采用 10 kVA 或 50 kVA 的試驗(yàn)變壓器，此時(shí)試驗(yàn)變壓器的容升電壓誤差可以忽略。
