一、引言

高壓電力試驗中，試驗電源的選擇直接關系到試驗結果的等效性與有效性。交流試驗電源與直流試驗電源雖同屬高壓試驗裝備，但在輸出特性、技術原理和適用場景上存在本質差異。這種差異的根源，在于兩類試驗所回答的工程問題不同：交流試驗旨在驗證設備在實際運行電壓下的絕緣耐受能力，追求的是工況等效；直流試驗則側重于通過特定電場分布下的泄漏電流響應來診斷絕緣缺陷，追求的是缺陷靈敏度。

試驗標準體系為這一選擇提供了規范性框架。國際層面，IEC 60060-1:2025（第4版）規定了直流、交流及沖擊電壓介電試驗的一般要求，適用于最高電壓高于1.0 kV AC和1.5 kV DC的設備。國內層面，GB/T 16927.1-2011在技術內容上修改采用IEC標準，對試驗電壓和電流的產生、試驗程序及合格判據作出規定。測量系統方面，IEC 60060-2:2025與GB/T 16927.2-2013分別對實驗室和工廠試驗中的高壓測量系統提出要求。現場試驗則需參照DL/T 474.2-2018等專項導則。

二、交流試驗電源：等效模擬的技術實現與標準約束

2.1 核心功能與標準要求

交流試驗電源的基本任務是產生符合標準規定的交流高電壓。根據IEC 60060-1:2025和GB/T 16927.1-2011的框架，試驗電壓的波形、頻率、幅值及測量不確定度均須滿足規定要求。對于交流電壓試驗，標準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的應用提供了規范依據。

2.2 大電容負載下的技術挑戰與解決方案

在現場試驗中，交聯聚乙烯（XLPE）電纜和GIS設備呈現顯著容性負載特性，這對試驗電源的容量提出了嚴峻挑戰。以一條10 km長的110 kV XLPE電纜為例，在160 kV試驗電壓下，電容電流對應的無功功率需求可達兆伏安級，傳統工頻試驗變壓器難以滿足現場便攜性要求。

調頻串聯諧振裝置是應對這一挑戰的主流技術方案。其原理是通過可調電抗器與被試品電容在某一頻率下實現諧振，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方法 第8部分：交流電壓試驗》為電纜交流耐壓試驗的設備選型和程序實施提供了方法標準支撐。

2.3 標準演進中的技術細節

IEC 60060-1:2025相較前版作出多項技術修訂，其中與交流試驗直接相關的是操作沖擊電壓波形定義的調整：新標準引入“波前時間”參數，標準操作沖擊波形由原有的臨界時間參數修訂為170/2500 μs。這一變化反映了標準體系對波形表征精細化的趨勢，也要求試驗電源的輸出控制能力與之適配。

三、直流試驗電源：缺陷診斷的標準依據與技術邊界

3.1 技術定位與標準適用

直流試驗電源輸出方向恒定的高電壓，主要應用于發電機、電動機、油浸紙絕緣電纜等設備的預防性試驗。DL/T 474.2-2018《現場絕緣試驗實施導則 直流高電壓試驗》明確其適用于變電站、發電廠現場及修理車間、試驗室條件下對高壓電氣設備絕緣進行直流耐壓試驗和直流泄漏電流試驗。

直流試驗的獨特價值在于：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，從而發現絕緣的局部缺陷、受潮及老化等劣化跡象。這種診斷能力在交流試驗中往往難以直接獲得。

3.2 直流高壓發生技術

為在便攜設備中實現高電壓輸出，直流高壓發生器通常采用倍壓整流回路或串級直流高壓發生器結構。前者通過電容和二極管的網絡組合逐級提升電壓，后者則以多級電容柱串聯疊加，以較低的變壓器次級電壓獲得極高的直流輸出。兩類技術均需滿足IEC 60060-2:2025及GB/T 16927.2-2013對測量系統不確定度的要求。

3.3 適用邊界的重要約束

直流試驗的適用性存在明確的設備類型邊界。對于XLPE電纜等擠包絕緣設備，直流電場下的空間電荷積聚效應可能導致電場分布與實際交流運行工況嚴重偏離，不僅難以有效檢出某些缺陷，甚至可能在試驗過程中引入新的損傷。因此，相關標準已不推薦對XLPE電纜進行現場直流耐壓試驗，這一技術立場在電纜試驗方法標準GB/T 3048.8-2025中亦有所體現。

四、輔助試驗電源的標準定位

除一次設備的高壓試驗電源外，現場調試中還涉及為繼電保護、斷路器操作機構等二次設備供電的交直流試驗電源屏。這類設備通常提供隔離、可調的交直流低壓輸出，其設計需滿足雙路供電、電壓平滑調節以及完善的短路與漏電保護要求。雖然IEC 60060系列標準未直接涵蓋此類低壓試驗電源，但其對試驗安全性和結果可靠性的基本理念同樣適用。

五、選型原則與標準依據

交直流試驗電源的選型應遵循“試驗目的決定電源類型，標準體系約束技術參數”的基本原則：

以等效性為導向的選型：當試驗目的在于驗證設備在實際運行電壓下的絕緣強度時，應選用交流試驗電源。對于大電容負載，串聯諧振裝置是符合標準要求且技術經濟性最優的方案。電纜交流耐壓試驗的設備選型應參照GB/T 3048.8-2025的相關規定。

以診斷性為導向的選型：當試驗目的在于檢測特定類型的絕緣缺陷（如受潮、局部老化）時，直流試驗電源具有交流試驗難以替代的優勢，尤其適用于油浸紙絕緣設備和旋轉電機。實施時應遵循DL/T 474.2-2018的導則要求。

測量系統的合規性約束：無論選用何種電源，配套的測量系統均須滿足IEC 60060-2:2025或GB/T 16927.2-2013對測量不確定度的規定。值得關注的是，IEC 60060-2:2025將標準雷電沖擊電壓波前時間的測量不確定度要求由10%調整至15%，這一變化反映了標準體系對現場測量條件現實性的考量。我國正在修訂的GB/T 16927.2等同采用IEC 60060-2:2025，預計將對現行2013版標準作出相應更新。

六、結語

高壓電力試驗中交直流電源的選型，本質上是試驗目的、被試品特性與標準約束三者的匹配問題。交流電源服務于等效模擬，其技術演進以串聯諧振為代表，標準依據集中于IEC 60060-1及GB/T 16927.1對試驗電壓產生的一般要求；直流電源服務于缺陷診斷，其技術核心在于高壓發生與泄漏電流測量，標準依據則以DL/T 474.2-2018等專項導則為主。隨著IEC 60060系列標準進入第4版修訂周期，測量不確定度要求和波形參數定義的更新將對試驗電源的性能指標產生持續影響，試驗人員需保持對標準動態的跟蹤與響應。

參考文獻

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

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

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

[4] GB/T 16927.2-2013, 高電壓試驗技術 第2部分：測量系統.

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

[6] DL/T 474.2-2018, 現場絕緣試驗實施導則 直流高電壓試驗.