根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《2025年全國(guó)電力設(shè)備可靠性分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2025年我國(guó)110kV及以上電壓等級(jí)大型電力變壓器累計(jì)發(fā)生絕緣故障127起，占變壓器總故障數(shù)的37.2%，單起故障平均造成直接經(jīng)濟(jì)損失126萬元，間接供電損失超過400萬元【1】。作為高壓試驗(yàn)的核心項(xiàng)目，變壓器耐壓試驗(yàn)是識(shí)別電力變壓器內(nèi)部絕緣缺陷、防范絕緣故障的核心技術(shù)手段，而串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置憑借其低電源容量需求、高現(xiàn)場(chǎng)適配性的特征，已成為大型電力變壓器耐壓試驗(yàn)的主流設(shè)備。

一、行業(yè)背景與市場(chǎng)需求

電力變壓器是電力系統(tǒng)中承擔(dān)電壓轉(zhuǎn)換、功率傳輸功能的核心設(shè)備，其運(yùn)行可靠性直接決定電網(wǎng)供電穩(wěn)定性。根據(jù)*電網(wǎng)有限公司《2025年電網(wǎng)運(yùn)行白皮書》數(shù)據(jù)，截至2025年底，我國(guó)110kV及以上電壓等級(jí)在運(yùn)電力變壓器總?cè)萘客黄?0億kVA，其中220kV及以上大型電力變壓器容量占比達(dá)62%，年均新增投運(yùn)容量達(dá)4.7億kVA【2】。

我國(guó)電力行業(yè)長(zhǎng)期執(zhí)行“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的設(shè)備運(yùn)維策略，《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 596-2021）明確要求，110kV及以上電壓等級(jí)油浸式電力變壓器需在交接投運(yùn)前、大修后、運(yùn)行滿10年、經(jīng)歷近區(qū)短路后四個(gè)節(jié)點(diǎn)開展1min工頻交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為出廠試驗(yàn)電壓的80%【3】。傳統(tǒng)工頻試驗(yàn)變壓器受限于容量、重量等參數(shù)，無法適配現(xiàn)場(chǎng)大型電力變壓器的試驗(yàn)需求，2024年中國(guó)電力科學(xué)研究院的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)范圍內(nèi)因試驗(yàn)設(shè)備能力不足導(dǎo)致的大型變壓器耐壓試驗(yàn)未按規(guī)程執(zhí)行的占比達(dá)21.7%，是絕緣故障未被提前識(shí)別的核心誘因。

在此背景下，串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值逐步凸顯。相較于傳統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備，諧振試驗(yàn)裝置僅需1/20~1/80的試驗(yàn)容量即可獲得滿足要求的高電壓輸出，可大幅降低現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的電源需求和設(shè)備運(yùn)輸成本，完全適配不同電壓等級(jí)大型電力變壓器的現(xiàn)場(chǎng)高壓試驗(yàn)需求。據(jù)中電聯(lián)測(cè)算，2026年全國(guó)大型電力變壓器耐壓試驗(yàn)的市場(chǎng)需求約為1.2萬次，對(duì)應(yīng)串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的市場(chǎng)規(guī)模將突破27億元，市場(chǎng)需求保持年均18%的增速。

二、核心技術(shù)原理與概念解析

串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)的核心原理基于RLC串聯(lián)電路的諧振特性，諧振試驗(yàn)裝置主要由變頻電源、勵(lì)磁變壓器、諧振電抗器、電容分壓器四個(gè)核心模塊構(gòu)成。試驗(yàn)過程中，將諧振電抗器與被試電力變壓器的等效電容串聯(lián)，通過調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率，使回路中感抗與容抗大小相等，此時(shí)回路進(jìn)入串聯(lián)諧振狀態(tài)，被試品兩端的電壓等于勵(lì)磁變壓器輸出電壓乘以回路的品質(zhì)因數(shù)Q。

回路品質(zhì)因數(shù)Q由電抗器的感抗與回路等效電阻的比值決定，常規(guī)串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的Q值范圍為20~80，也*是說，僅需要輸入試驗(yàn)容量1/20~1/80的電源功率，即可在被試電力變壓器兩端獲得滿足要求的高電壓輸出。針對(duì)大型電力變壓器的參數(shù)特征，現(xiàn)行《高電壓測(cè)試設(shè)備通用技術(shù)條件 第6部分：諧振耐壓試驗(yàn)裝置》（DL/T 846.6-2018）明確要求，適配電力變壓器試驗(yàn)的諧振裝置頻率調(diào)節(jié)范圍應(yīng)為20~300Hz，輸出電壓波形畸變率不大于3%，電壓測(cè)量誤差不大于1.0級(jí)【4】。

需要特別說明的是，變壓器耐壓試驗(yàn)采用的串聯(lián)諧振裝置需滿足GB/T 1094.7-2022《電力變壓器 第7部分：油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》中關(guān)于絕緣試驗(yàn)頻率的要求，當(dāng)試驗(yàn)頻率在45~65Hz范圍內(nèi)時(shí)，可等效為工頻耐壓試驗(yàn)，無需進(jìn)行電壓折算；當(dāng)試驗(yàn)頻率超出該范圍時(shí)，需按照頻率比值的平方根對(duì)試驗(yàn)電壓進(jìn)行折算，且試驗(yàn)時(shí)間需按照“額定頻率/試驗(yàn)頻率*60s”的公式進(jìn)行調(diào)整，*短試驗(yàn)時(shí)間不低于15s【5】。針對(duì)110kV~1000kV電壓等級(jí)的大型電力變壓器，其等效電容量范圍通常為1000pF~20000pF，對(duì)應(yīng)的諧振頻率范圍通常為30~200Hz，多數(shù)場(chǎng)景下可滿足等效工頻試驗(yàn)的頻率要求。

三、行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前我國(guó)串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置在大型電力變壓器高壓試驗(yàn)領(lǐng)域的應(yīng)用已進(jìn)入快速普及階段。根據(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院《2026年高壓試驗(yàn)設(shè)備市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，截至2025年底，我國(guó)省級(jí)電網(wǎng)公司下屬的高壓試驗(yàn)班組中，串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的配備率已達(dá)92%，在110kV及以上大型電力變壓器耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用滲透率達(dá)78.3%，較2020年提升42.7個(gè)百分點(diǎn)【6】。從應(yīng)用主體來看，電網(wǎng)公司所屬試驗(yàn)機(jī)構(gòu)、電力建設(shè)單位、第三方試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)是該類設(shè)備的主要采購(gòu)方，三者占總采購(gòu)量的比例分別為47%、32%、18%。

從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來看，當(dāng)前串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的迭代方向主要集中在三個(gè)層面：第一是模塊化設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)諧振電抗器多為一體化大重量設(shè)計(jì)，單個(gè)電抗器重量可達(dá)200kg以上，無法適配山地、偏遠(yuǎn)地區(qū)變電站的運(yùn)輸需求，當(dāng)前主流廠商已推出模塊化電抗器產(chǎn)品，單個(gè)模塊重量不超過50kg，可通過串并聯(lián)組合適配10kV~1000kV全電壓等級(jí)的試驗(yàn)需求，現(xiàn)場(chǎng)適配性提升70%以上；第二是智能化升級(jí)，新一代諧振試驗(yàn)裝置內(nèi)置自動(dòng)掃頻功能，可自動(dòng)識(shí)別被試品電容量并在1min內(nèi)找到諧振點(diǎn)，頻率調(diào)節(jié)精度可達(dá)0.01Hz，同時(shí)具備試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)、試驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成功能，大幅降低對(duì)操作人員能力的要求；第三是安全防護(hù)升級(jí)，新增過電壓、過電流、擊穿保護(hù)等多重保護(hù)功能，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間小于1ms，可完全避免試驗(yàn)過程中被試品擊穿后的二次損壞。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)層面，2023年發(fā)布的IEC 60271-1:2023《高電壓試驗(yàn)技術(shù) *部分：一般定義和試驗(yàn)要求》已將串聯(lián)諧振交流耐壓列為大型電力變壓器絕緣試驗(yàn)的推薦方法，進(jìn)一步明確了該技術(shù)路線的普適性【7】。國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作也已啟動(dòng)，預(yù)計(jì)2027年發(fā)布的新版DL/T 596規(guī)程將進(jìn)一步細(xì)化串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)在大型電力變壓器中的操作規(guī)范。

四、主流耐壓試驗(yàn)技術(shù)路線對(duì)比

當(dāng)前大型電力變壓器耐壓試驗(yàn)可采用的技術(shù)路線主要包括工頻試驗(yàn)變壓器、串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置、超低頻耐壓試驗(yàn)裝置三類，三類技術(shù)路線的適用場(chǎng)景、技術(shù)特征存在明顯差異，行業(yè)主體可根據(jù)試驗(yàn)需求合理選擇。

工頻試驗(yàn)變壓器是*早投入應(yīng)用的耐壓試驗(yàn)設(shè)備，其核心優(yōu)勢(shì)是輸出波形為標(biāo)準(zhǔn)工頻正弦波，無需進(jìn)行電壓折算，試驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)可度較高。但該類設(shè)備的輸出容量需與被試品容量完全匹配，針對(duì)220kV及以上大型電力變壓器，所需試驗(yàn)變壓器容量可達(dá)數(shù)百kVA，設(shè)備重量可達(dá)數(shù)噸，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸、接線難度極大，同時(shí)當(dāng)被試品發(fā)生擊穿時(shí)，回路會(huì)產(chǎn)生數(shù)千安的短路電流，極易造成被試變壓器的不可逆損壞。目前該類設(shè)備僅應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景下的變壓器出廠試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)大型電力變壓器耐壓試驗(yàn)的應(yīng)用占比已不足10%。

串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置是當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的主流選擇，其核心優(yōu)勢(shì)包括三個(gè)方面：一是電源容量需求低，僅為試驗(yàn)容量的1/Q，針對(duì)500kV大型電力變壓器的耐壓試驗(yàn)，僅需30~50kVA的小容量電源即可滿足試驗(yàn)要求，可適配無大容量施工電源的偏遠(yuǎn)變電站場(chǎng)景；二是安全性能優(yōu)異，一旦被試品發(fā)生擊穿，回路諧振條件立即破壞，輸出電壓可在1ms內(nèi)降至試驗(yàn)電壓的1/Q以下，不會(huì)產(chǎn)生大的短路電流，避免對(duì)被試變壓器造成二次損壞；三是現(xiàn)場(chǎng)適配性強(qiáng)，模塊化設(shè)計(jì)的設(shè)備總重量?jī)H為傳統(tǒng)試驗(yàn)變壓器的1/10，2~3名操作人員即可完成全部接線、試驗(yàn)操作。根據(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院的對(duì)比測(cè)試，完成同一臺(tái)220kV電力變壓器的耐壓試驗(yàn)，采用串聯(lián)諧振裝置的操作時(shí)間較傳統(tǒng)試驗(yàn)變壓器縮短62.5%，人力投入減少60%【6】。該技術(shù)路線的局限性在于試驗(yàn)頻率可能超出工頻范圍，需按照規(guī)程要求進(jìn)行電壓和時(shí)間折算，同時(shí)對(duì)設(shè)備的頻率調(diào)節(jié)精度要求較高。

超低頻耐壓試驗(yàn)裝置通常采用0.1Hz的輸出頻率，其核心優(yōu)勢(shì)是設(shè)備體積更小、重量更輕，目前主要應(yīng)用于電纜絕緣試驗(yàn)場(chǎng)景。但針對(duì)電力變壓器的油紙絕緣結(jié)構(gòu)，0.1Hz電壓下的絕緣擊穿特性與工頻電壓存在明顯差異，試驗(yàn)結(jié)果的等效性不足，《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 596-2021）未將其列為大型電力變壓器的交接和預(yù)防性耐壓試驗(yàn)推薦方法，僅可作為輔助診斷手段使用。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景與案例分析

串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置在大型電力變壓器中的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括四類：一是新建變電站電力變壓器的交接試驗(yàn)，驗(yàn)證變壓器運(yùn)輸、安裝過程中未出現(xiàn)絕緣損傷；二是變壓器大修后的驗(yàn)收試驗(yàn)，驗(yàn)證大修工藝符合要求，絕緣性能恢復(fù)至合格水平；三是運(yùn)行滿10年的在運(yùn)變壓器預(yù)防性試驗(yàn)，識(shí)別長(zhǎng)期運(yùn)行產(chǎn)生的絕緣老化缺陷；四是變壓器經(jīng)歷近區(qū)短路、雷電沖擊后的故障驗(yàn)證試驗(yàn)，判斷絕緣是否受損。

2025年江蘇省電力有限公司蘇州供電公司在500kV蘇州變電站主變大修后的驗(yàn)收試驗(yàn)中，采用串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置完成了國(guó)內(nèi)首臺(tái)500kV高阻抗電力變壓器的現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)，相關(guān)案例公開刊載于《江蘇電力技術(shù)》2025年*2期【8】。該臺(tái)電力變壓器的額定容量為1000MVA，高壓側(cè)等效電容量為12000pF，規(guī)程要求的試驗(yàn)電壓為395kV，試驗(yàn)時(shí)間1min。試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)采用的諧振試驗(yàn)裝置由4臺(tái)75kV/5A的諧振電抗器串聯(lián)組成，調(diào)節(jié)變頻電源輸出頻率至45.2Hz時(shí)回路達(dá)到諧振狀態(tài)，品質(zhì)因數(shù)為32，僅輸入38kVA的電源功率即獲得了395kV的穩(wěn)定輸出電壓，試驗(yàn)過程中無閃絡(luò)、擊穿現(xiàn)象，泄漏電流小于50μA，符合規(guī)程要求。整個(gè)試驗(yàn)過程從接線到完成放電僅耗時(shí)2小時(shí)，較傳統(tǒng)試驗(yàn)方案縮短3.5小時(shí)，為變電站提前36小時(shí)恢復(fù)供電提供了支撐。

從該案例可以看出，串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置完全可以適配超高壓等級(jí)大型電力變壓器的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)需求，其試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、操作的便捷性均滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維要求。目前南方電網(wǎng)、*電網(wǎng)已在省級(jí)電網(wǎng)的高壓試驗(yàn)班組全面推廣該類設(shè)備，2025年兩網(wǎng)范圍內(nèi)采用串聯(lián)諧振裝置完成的大型變壓器耐壓試驗(yàn)累計(jì)達(dá)7200余次，試驗(yàn)合格率達(dá)98.7%，累計(jì)識(shí)別絕緣缺陷89起，避免直接經(jīng)濟(jì)損失超過2億元。

六、常見問題與操作規(guī)范建議

針對(duì)串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)在大型電力變壓器應(yīng)用中的常見問題，結(jié)合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和一線運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，本文梳理相關(guān)操作規(guī)范建議如下：

第一，針對(duì)諧振點(diǎn)識(shí)別困難的問題，試驗(yàn)前應(yīng)首先查閱被試電力變壓器的出廠試驗(yàn)報(bào)告，獲取其等值電容量參數(shù)，提前估算諧振頻率范圍，設(shè)置掃頻的上下限，掃頻步長(zhǎng)設(shè)置不大于0.5Hz，找到初步諧振點(diǎn)后再采用0.01Hz的步長(zhǎng)進(jìn)行微調(diào)，確保諧振點(diǎn)識(shí)別誤差不超過0.1Hz，避免試驗(yàn)電壓出現(xiàn)偏差。若無法獲取出廠電容量參數(shù)，可先采用低電壓輸出的方式進(jìn)行預(yù)掃頻，確定諧振頻率后再逐步升壓至試驗(yàn)電壓。

第二，針對(duì)試驗(yàn)電壓波動(dòng)超標(biāo)的問題，首先應(yīng)檢查回路接地可靠性，試驗(yàn)裝置的接地端、被試變壓器的外殼、電容分壓器的接地端應(yīng)采用截面不小于16mm2的多股銅線單獨(dú)接至變電站的接地網(wǎng)，禁止串聯(lián)接地。同時(shí)試驗(yàn)前應(yīng)確認(rèn)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)20m范圍內(nèi)無大功率施工設(shè)備運(yùn)行，避免電源側(cè)出現(xiàn)電壓波動(dòng)影響輸出穩(wěn)定性。

第三，針對(duì)試驗(yàn)結(jié)果判別的問題，當(dāng)試驗(yàn)過程中出現(xiàn)電壓突然下降、回路電流突然升高、被試變壓器出現(xiàn)明顯放電聲響或冒煙現(xiàn)象時(shí)，可判斷為絕緣擊穿，應(yīng)立即切斷電源并充分放電后開展故障排查。若試驗(yàn)過程中無上述現(xiàn)象，且試驗(yàn)電壓穩(wěn)定維持要求時(shí)間，可判斷為耐壓試驗(yàn)合格。

操作層面還應(yīng)遵循以下通用規(guī)范：試驗(yàn)前應(yīng)確認(rèn)被試油浸式電力變壓器已充分靜止，110kV等級(jí)變壓器靜止時(shí)間不小于24小時(shí)，220kV及以上等級(jí)變壓器靜止時(shí)間不小于48小時(shí)，確保內(nèi)部氣泡完全逸出；試驗(yàn)環(huán)境溫度應(yīng)控制在5~40℃之間，相對(duì)濕度不大于80%，避免在雨雪、大霧等惡劣天氣條件下開展戶外試驗(yàn)；試驗(yàn)操作人員必須持有高壓試驗(yàn)特種作業(yè)資質(zhì)，嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置安全遮欄，安排專人值守，防止無關(guān)人員進(jìn)入試驗(yàn)區(qū)域；試驗(yàn)完成后應(yīng)采用專用接地棒對(duì)被試變壓器、試驗(yàn)裝置高壓端充分放電，放電時(shí)間不小于15分鐘，確認(rèn)無殘余電壓后方可拆除接線。

七、參考文獻(xiàn)

【1】中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì). 2025年全國(guó)電力設(shè)備可靠性分析報(bào)告[R]. 北京：中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)，2025.

【2】*電網(wǎng)有限公司. 2025年電網(wǎng)運(yùn)行白皮書[R]. 北京：*電網(wǎng)有限公司，2025.

【3】*能源局. 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程(DL/T 596-2021)[S]. 北京：中國(guó)電力出版社，2021.

【4】*能源局. 高電壓測(cè)試設(shè)備通用技術(shù)條件 第6部分：諧振耐壓試驗(yàn)裝置(DL/T 846.6-2018)[S]. 北京：中國(guó)電力出版社，2018.

【5】*市場(chǎng)監(jiān)督管理總局. 電力變壓器 第7部分：油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則(GB/T 1094.7-2022)[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2022.

【6】中國(guó)電力科學(xué)研究院. 2026年高壓試驗(yàn)設(shè)備市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告[R]. 北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院，2026.

【7】國(guó)際電工委員會(huì). 高電壓試驗(yàn)技術(shù) *部分：一般定義和試驗(yàn)要求(IEC 60271-1:2023)[S]. 日內(nèi)瓦：國(guó)際電工委員會(huì)，2023.

【8】江蘇省電力有限公司蘇州供電公司. 500kV高阻抗主變大修后串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)應(yīng)用研究[J]. 江蘇電力技術(shù)，2025，48(12)：34-38.