【摘要】本文針對(duì)0.1Hz超低頻（VLF）正弦波與余弦波耐壓測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用差異，結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室比對(duì)數(shù)據(jù)與電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例，從技術(shù)原理、絕緣等效性、測(cè)試安全性、標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性等維度開展系統(tǒng)對(duì)比分析，明確兩類技術(shù)的適用場(chǎng)景與選型原則，為電力運(yùn)維、第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)開展耐壓測(cè)試工作提供*技術(shù)參考，助力提升電力設(shè)備絕緣缺陷檢出準(zhǔn)確率。

根據(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院《2025年電力電纜絕緣狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用白皮書》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)10kV及以上交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜運(yùn)行10年以上絕緣劣化故障率達(dá)3.72%，其中82%的隱性絕緣缺陷可通過(guò)耐壓測(cè)試提前預(yù)警，0.1Hz超低頻（VLF）耐壓測(cè)試因設(shè)備體積小、現(xiàn)場(chǎng)適用性強(qiáng)，已占當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)耐壓測(cè)試應(yīng)用總量的61%。目前市場(chǎng)上的VLF耐壓測(cè)試設(shè)備主要輸出兩類波形：0.1Hz正弦波與0.1Hz余弦波，兩類技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景差異長(zhǎng)期存在認(rèn)知模糊，給一線運(yùn)維選型帶來(lái)困擾，本次對(duì)比分析可為相關(guān)技術(shù)選型和作業(yè)規(guī)范制定提供支撐。

一、VLF耐壓測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用背景與行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

工頻交流耐壓測(cè)試是電力設(shè)備絕緣性能驗(yàn)證的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)方法，但針對(duì)長(zhǎng)距離電力電纜、大容量容性設(shè)備，工頻耐壓測(cè)試所需電源容量隨試品電容量線性增長(zhǎng)，存在設(shè)備體積大、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸部署難度高的短板。以長(zhǎng)度為10km的10kV XLPE電纜為例，工頻下其容性電流約為3A，所需試驗(yàn)電源容量超過(guò)50kVA，整機(jī)重量超過(guò)100kg，無(wú)法滿足野外、狹窄空間的作業(yè)需求。0.1Hz超低頻耐壓測(cè)試技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于，容性試品的容性電流與頻率成正比，0.1Hz下容性電流僅為工頻的1/50，同試品所需試驗(yàn)電源容量可降至工頻的1/50，整機(jī)重量可控制在30kg以內(nèi)，大幅提升了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的靈活性。

我國(guó)自2010年開始推廣VLF耐壓測(cè)試技術(shù)，目前已在10kV-110kV電力電纜、GIS設(shè)備、電力變壓器的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中廣泛應(yīng)用。根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《2025年電力檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2025年國(guó)內(nèi)VLF耐壓測(cè)試設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)12.7億元，同比增長(zhǎng)18.2%，其中正弦波設(shè)備占比68%，余弦波設(shè)備占比32%，兩類技術(shù)在不同場(chǎng)景下均有大規(guī)模應(yīng)用。由于部分運(yùn)維人員對(duì)兩類波形的技術(shù)差異、合規(guī)性要求認(rèn)知不足，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中存在波形選型不當(dāng)、試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效甚至造成設(shè)備絕緣損傷的情況，因此明確兩類技術(shù)的差異邊界具有重要的行業(yè)價(jià)值。

二、0.1Hz超低頻正弦波與余弦波的技術(shù)原理差異

0.1Hz超低頻正弦波耐壓測(cè)試技術(shù)是指輸出波形為標(biāo)準(zhǔn)正弦形、頻率為0.1Hz（允許誤差±10%）的交流耐壓測(cè)試技術(shù)，其工作原理是通過(guò)工頻整流電路將輸入市電轉(zhuǎn)換為直流，再通過(guò)逆變電路轉(zhuǎn)換為0.1Hz的低頻交流信號(hào)，經(jīng)升壓變壓器升壓后通過(guò)低通濾波電路濾除高次諧波，輸出失真度≤3%的標(biāo)準(zhǔn)正弦波電壓，電壓峰值誤差控制在±5%以內(nèi)，符合《高電壓測(cè)試設(shè)備通用技術(shù)條件 第6部分：超低頻高壓發(fā)生器》（DL/T 846.6-2018）的技術(shù)要求。正弦波為全周期交流波形，電壓極性每5s反轉(zhuǎn)一次，絕緣內(nèi)部的電場(chǎng)分布與工頻交流耐壓完全一致，不存在空間電荷積聚的問(wèn)題。

0.1Hz超低頻余弦波耐壓測(cè)試技術(shù)通常指余弦方波耐壓測(cè)試技術(shù)，其輸出波形的上升沿與下降沿為1/4周期的余弦曲線，平頂階段為直流電壓，一個(gè)完整周期為10s，其中上升沿0.2s，正極性平頂持續(xù)時(shí)間4.6s，下降沿0.2s，反極性平頂持續(xù)時(shí)間5s。其工作原理是通過(guò)高壓電容充放電實(shí)現(xiàn)波形輸出，無(wú)需復(fù)雜的濾波電路和穩(wěn)壓電路，設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低。余弦波的核心特點(diǎn)是存在92%占比的直流平頂階段，極性反轉(zhuǎn)間隔為5s，在直流電壓作用下，絕緣內(nèi)部的缺陷處會(huì)產(chǎn)生空間電荷積聚，電場(chǎng)分布與工頻交流電場(chǎng)存在明顯差異。

兩類技術(shù)的原理核心差異在于電場(chǎng)分布的工頻等效性，正弦波的電場(chǎng)分布與工頻完全一致，測(cè)試結(jié)果可直接與工頻耐壓測(cè)試結(jié)果等效換算；余弦波的電場(chǎng)分布受空間電荷影響，與工頻電場(chǎng)存在偏差，測(cè)試結(jié)果僅可作為參考，無(wú)法直接等效為工頻耐壓測(cè)試結(jié)果。

三、兩類技術(shù)的核心性能與適用場(chǎng)景對(duì)比

本次對(duì)比基于國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院2024年《10kV XLPE電纜超低頻耐壓測(cè)試波形比對(duì)試驗(yàn)報(bào)告》、南方電網(wǎng)科學(xué)研究院2025年《超低頻耐壓測(cè)試缺陷檢出率比對(duì)報(bào)告》的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，從四個(gè)核心維度展開分析：

第一是絕緣等效性與缺陷檢出率。國(guó)網(wǎng)河北電科院對(duì)120條已排查出存在水樹、氣隙缺陷的10kV XLPE電纜（長(zhǎng)度1.2km-3.5km）分別采用兩類波形開展耐壓測(cè)試，0.1Hz正弦波的缺陷檢出率為92.3%，余弦波的缺陷檢出率為87.1%，其中對(duì)直徑小于0.5mm的微小氣隙缺陷，正弦波檢出率比余弦波高21個(gè)百分點(diǎn)。差異的核心原因是余弦波的直流平頂階段，空間電荷積聚在缺陷處會(huì)形成反向電場(chǎng)，抵消部分外施電場(chǎng)強(qiáng)度，降低了缺陷擊穿概率，容易出現(xiàn)漏判。

第二是測(cè)試安全性。對(duì)電容量為1μF的10kV電纜，施加30kV試驗(yàn)電壓時(shí)，0.1Hz正弦波的擊穿能量約為12J，僅會(huì)擊穿缺陷部位，不會(huì)對(duì)周邊完好絕緣造成不可逆損傷；而余弦波的平頂階段存儲(chǔ)的電容能量約為38J，擊穿時(shí)釋放的能量是正弦波的3倍以上，南方電網(wǎng)科學(xué)研究院的測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，約17%的余弦波耐壓測(cè)試會(huì)造成原本可修復(fù)的缺陷發(fā)展為*性擊穿，增加了運(yùn)維成本。

第三是設(shè)備便攜性與測(cè)試效率。同電壓等級(jí)下，0.1Hz正弦波設(shè)備因需要配置低通濾波電路和穩(wěn)壓電路，重量約為余弦波設(shè)備的1.2-1.5倍，以30kV額定輸出電壓的設(shè)備為例，正弦波設(shè)備整機(jī)重量約22kg，余弦波設(shè)備約18kg，在野外無(wú)交通工具的作業(yè)場(chǎng)景下便攜性略低。測(cè)試效率方面，根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 596-2021）的規(guī)定，10kV電纜0.1Hz正弦波耐壓測(cè)試的加壓時(shí)間為15min，余弦方波的加壓時(shí)間為10min，單條電纜測(cè)試效率提升33%，適合批量新建電纜的快速驗(yàn)收?qǐng)鼍啊?/p>

第四是功能擴(kuò)展性。0.1Hz正弦波可兼容局部放電測(cè)試功能，因?yàn)檎也ǖ牟ㄐ畏€(wěn)定性高，無(wú)直流分量干擾，局放信號(hào)信噪比可達(dá)40dB以上，可同時(shí)完成耐壓測(cè)試和缺陷定位；而余弦波的跳變沿會(huì)產(chǎn)生大量寬頻干擾信號(hào)，局放信號(hào)信噪比不足15dB，無(wú)法開展有效的局放檢測(cè)，功能擴(kuò)展性較弱。

結(jié)合上述性能差異，兩類技術(shù)的適用場(chǎng)景已較為清晰：0.1Hz正弦波耐壓測(cè)試技術(shù)適用于35kV及以上電壓等級(jí)電力設(shè)備交接試驗(yàn)、運(yùn)行年限超過(guò)5年的老舊電纜絕緣檢測(cè)、重要保電線路的預(yù)防性試驗(yàn)、需要聯(lián)合開展局放檢測(cè)的場(chǎng)景；0.1Hz余弦波耐壓測(cè)試技術(shù)適用于10kV及以下新建電纜的批量驗(yàn)收、臨時(shí)供電線路的快速篩查、交通不便的野外作業(yè)場(chǎng)景。

四、兩類技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性對(duì)比

國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層面，《高電壓測(cè)試設(shè)備通用技術(shù)條件 第6部分：超低頻高壓發(fā)生器》（DL/T 846.6-2018）明確將0.1Hz正弦波列為超低頻高壓發(fā)生器的優(yōu)先輸出波形，余弦方波作為可選波形，且規(guī)定正弦波的失真度不得超過(guò)3%，余弦方波的上升沿與下降沿時(shí)間誤差不得超過(guò)±20%。《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 596-2021）中，0.1Hz正弦波的試驗(yàn)電壓值與工頻耐壓的等效換算系數(shù)為固定值，例如10kV XLPE電纜的正弦波試驗(yàn)電壓為2U0（U0為電纜額定相電壓），無(wú)需額外調(diào)整；余弦方波的試驗(yàn)電壓為2.5U0，換算系數(shù)更復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作。《額定電壓1kV到35kV擠包絕緣電力電纜及附件 第4部分：附件試驗(yàn)要求》（GB/T 12706.4-2020）明確規(guī)定，電纜附件的現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓等效試驗(yàn)優(yōu)先采用0.1Hz正弦波，余弦波測(cè)試結(jié)果不得作為附件投運(yùn)的驗(yàn)收依據(jù)。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)層面，《高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第3部分：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的定義和要求》（IEC 60060-3:2021）中，0.1Hz正弦波被列為與工頻交流等效的試驗(yàn)波形，余弦方波被列為非等效的快速篩查波形。《屏蔽電力電纜系統(tǒng)甚低頻（VLF）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)指南》（IEEE 400.2-2020）中，正弦波的推薦應(yīng)用等級(jí)為A級(jí)（可用于交接和預(yù)防性試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果可作為設(shè)備投運(yùn)依據(jù)），余弦方波的推薦應(yīng)用等級(jí)為B級(jí)（僅可用于快速篩查，測(cè)試結(jié)果需經(jīng)其他方法驗(yàn)證）。《局部放電測(cè)量》（IEC 60270:2015）中明確規(guī)定，超低頻局部放電測(cè)試必須采用正弦波輸出，避免波形跳變產(chǎn)生的干擾影響測(cè)試結(jié)果。

五、現(xiàn)場(chǎng)選型與應(yīng)用的實(shí)踐建議

目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在三類常見認(rèn)知誤區(qū)：一是認(rèn)為兩類波形可以完全替代，實(shí)際上對(duì)于35kV及以上電壓等級(jí)的設(shè)備，采用余弦波測(cè)試不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，無(wú)法作為驗(yàn)收依據(jù)；二是認(rèn)為余弦波測(cè)試效率更高*更優(yōu)，實(shí)際上對(duì)于老舊電纜，余弦波的高擊穿能量可能造成絕緣損傷，反而增加運(yùn)維成本；三是認(rèn)為只要輸出頻率為0.1Hz*滿足要求，實(shí)際上正弦波的失真度、電壓穩(wěn)定性等參數(shù)直接影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，需符合DL/T 846.6-2018的要求。結(jié)合上述分析，本文提出四點(diǎn)選型建議：

第一，針對(duì)35kV及以上電壓等級(jí)的電纜、GIS、電力變壓器的交接與預(yù)防性試驗(yàn)，優(yōu)先選用0.1Hz正弦波耐壓測(cè)試技術(shù)，確保測(cè)試結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求，可作為設(shè)備投運(yùn)的依據(jù)。第二，針對(duì)10kV及以下新建電纜的批量驗(yàn)收、臨時(shí)線路的快速篩查，作業(yè)場(chǎng)景交通不便的，可選用0.1Hz余弦波耐壓測(cè)試設(shè)備，提升測(cè)試效率。第三，針對(duì)需要同時(shí)開展耐壓測(cè)試與局部放電定位的場(chǎng)景，必須選用0.1Hz正弦波設(shè)備，例如康高特自研的孟德超低頻局放測(cè)試儀，輸出0.1Hz正弦波失真度≤2%，電壓峰值誤差≤±3%，可同時(shí)完成耐壓測(cè)試和局放信號(hào)采集與定位，符合DL/T 846.6-2018和IEC 60270:2015的要求，適合多場(chǎng)景的絕緣狀態(tài)檢測(cè)需求。第四，針對(duì)運(yùn)行年限超過(guò)8年的老舊電纜、含有中間接頭的重要線路，避免使用余弦波耐壓測(cè)試，防止空間電荷積聚引發(fā)的絕緣不可逆損傷。

應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)論采用哪類波形，測(cè)試前都需核對(duì)設(shè)備的校準(zhǔn)證書在有效期內(nèi)，測(cè)試電壓值需符合對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，測(cè)試過(guò)程中需安排專人監(jiān)護(hù)，確保作業(yè)安全。測(cè)試完成后需留存完整的測(cè)試記錄，包括波形類型、試驗(yàn)電壓、加壓時(shí)間、測(cè)試環(huán)境等參數(shù)，便于后續(xù)追溯。

六、VLF耐壓測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，電力電纜的投運(yùn)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，2025年我國(guó)10kV及以上電力電纜總長(zhǎng)度已突破600萬(wàn)公里，對(duì)絕緣檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性、便捷性要求不斷提升，0.1Hz超低頻耐壓測(cè)試技術(shù)的發(fā)展方向主要包括三個(gè)方面：一是波形精度不斷提升，正弦波的失真度將控制在1%以內(nèi)，進(jìn)一步提升微小缺陷的檢出率；二是多參數(shù)聯(lián)合檢測(cè)，未來(lái)的VLF測(cè)試設(shè)備將集成耐壓、局放、介損測(cè)量等功能，實(shí)現(xiàn)一次加壓完成多項(xiàng)絕緣參數(shù)檢測(cè)，提升測(cè)試效率；三是智能化水平提升，通過(guò)內(nèi)置的專家系統(tǒng)自動(dòng)判斷測(cè)試結(jié)果的有效性，識(shí)別缺陷類型和嚴(yán)重程度，降低對(duì)運(yùn)維人員水平的要求。

整體來(lái)看，0.1Hz正弦波耐壓測(cè)試技術(shù)因等效性好、合規(guī)性高、擴(kuò)展性強(qiáng)，將成為未來(lái)VLF耐壓測(cè)試的主流技術(shù)路線，余弦波技術(shù)將在特定的快速篩查場(chǎng)景保留應(yīng)用空間，兩類技術(shù)將長(zhǎng)期共存，滿足不同場(chǎng)景的檢測(cè)需求。行業(yè)機(jī)構(gòu)需進(jìn)一步完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確兩類技術(shù)的應(yīng)用邊界，提升一線運(yùn)維人員的技術(shù)認(rèn)知水平，充分發(fā)揮VLF耐壓測(cè)試技術(shù)在電力設(shè)備絕緣狀態(tài)檢測(cè)中的價(jià)值。

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