感應過電壓耐受試驗用於驗證變壓器的縱向絕緣性能。其原理是在低壓側施加兩倍於額定低壓側電壓（符合GB 1094.3或IEC 60076-3標準）的電壓。此電壓為三相電壓，頻率範圍為100Hz至200Hz（工頻的2至4倍），其中3倍或4倍最常用。相應地，高壓側會產生與一次側（高壓側）額定電壓相同倍數的感應電壓。可以使用三個分壓器來監測此感應高壓側電壓。
根據測試原理，所需的測試設備包括一台能夠施加兩倍電平多頻電壓的儀器。可選方案如下：
倍頻產生器（通常輸出電壓為 800V）
倍頻電源（典型輸出電壓為400V）
最常見的電力變壓器規格有：10kV/400V、35kV/400V、35kV/10kV、110kV/10kV 等。
當低壓側電壓為 400V 時，需要 800V 的三相輸入電壓。這可以透過發電機組或倍頻電源來實現（由於倍頻電源的輸出電壓為 400V，因此需要額外的 400V/800V 升壓變壓器）。
當低壓側電壓大於 400V 時，無論使用發電機組或倍頻電源，都需要額外的升壓變壓器。
這些是主要設備。主設備的額定功率取決於被測變壓器的容量。除了主設備外，還需要發電機組或倍頻電源的控制單元，以及三個用於測量高壓側高壓的分壓器。
這涵蓋了基本的感應過電壓耐受試驗。如果 局部放電 （PD）測試涉及使用無PD設備和實施PD測量等額外考慮因素，這使得設定變得更加複雜。
此測試系統很少單獨購買；它通常與其他變壓器測試系統整合在一起，形成一個綜合的變壓器測試系統。
考前準備
充分的測試前準備對於確保誘導過載試驗的安全性和準確性至關重要。 耐壓試驗必須在三個方面嚴格執行：設備檢查、測試對象預處理、環境和安全保證。
（A）設備檢查和校準
主要設備性能驗證
對於倍頻發電機組或電源，檢查其輸出電壓穩定性（額定負載下電壓波動不應超過±2%）、頻率調節範圍（確保在100Hz-200Hz範圍內穩定輸出目標頻率，例如150Hz、200Hz）以及過載保護功能（當輸出電流超過額定值的1.2倍時，應在3秒內自動斷電）。對於發電機組，還應檢查油位和冷卻系統狀態。啟動後，空載運轉10-15分鐘，觀察轉速是否穩定（偏差不超過額定轉速的±1%）。
對於升壓變壓器（如果使用），請確認其匝數比精度（例如，對於400V/800V變壓器，匝數比誤差應≤1%）、絕緣電阻（使用2500V兆歐表測量，高壓側對地絕緣電阻應不小於1000MΩ）以及組不平衡組直流電阻（三相繞不平衡組直流電阻（三相繞不平衡組直流電阻（三相繞不平衡組2%）。這樣可以避免因升壓變壓器本身缺陷而導致的測試結果誤差。
輔助設備校準
三個分壓器必須在測試前12個月內進行過量校準。校準證書必須明確標明測試電壓範圍（例如，0-110kV、0-220kV）和目標頻率下的誤差值（應≤±0.5%）。測試前，應檢查分壓器的電容或電阻元件是否完好，以及連接電纜是否損壞或老化，以確保訊號傳輸穩定。
測試控制單元對電壓調節、頻率調節和緊急停機功能的反應速度。電壓調節步長應滿足微調要求（例如，最小步長不超過10V）。按下緊急停止按鈕時，主機應在1秒內切斷輸出，並同時發出警報。
（B）測試對象預處理
目視和狀況檢查
清除變壓器表面的灰塵和油污。檢查繞組端子連接是否鬆脫或氧化，瓷套管是否開裂或損壞，以及油箱是否有漏油。如果端子氧化，請用細砂紙磨至露出金屬光澤，然後塗抹導電膏。如果有漏油，先修復密封表面，待漏油停止後再進行測試。
確認變壓器分接開關的位置；必須設定在額定分接位置，以避免因分接設定錯誤而導致測試電壓計算誤差。同時，檢查變壓器的冷卻系統（例如風扇、油泵）是否正常運作。如果在測試過程中需要啟動冷卻系統，請提前測試其運作。
絕緣電阻和介電損耗測試
使用2500V兆歐表測量變壓器高壓側對地、低壓側對地以及高壓側與低壓側之間的絕緣電阻。測量結果應與歷史資料進行比較（對於新設備，必須滿足工廠技術要求，例如，110kV變壓器的絕緣電阻通常不低於1000MΩ）。吸收比（R60s/R15s）應不低於1.3，極化指數（R10min/R1min）應不低於1.5。如果數值異常，則應調查並解決諸如吸濕或絕緣老化等問題。
使用介質損耗測試儀測量繞組的損耗因子（tanδ）。在額定測試溫度下，tanδ 值應符合標準要求（例如，10kV 變壓器 tanδ ≤ 0.005，110kV 變壓器 tanδ ≤ 0.003），且相間 tanδ 值之差不應超過 0.001。如果 tanδ 值過高，則進行乾燥處理或檢查絕緣結構。
（C）環境與安全保障
環境條件控制
測試環境溫度應保持在5℃至40℃之間，相對濕度不超過80%。若濕度過高，應使用除濕機降低濕度，以防止高濕度導致表面閃絡。同時，確保測試區域不受強電磁幹擾（例如，遠離高功率馬達、高壓線路），磁場強度≤0.5mT，以防止幹擾分壓器和其他設備的測量精度。
清除測試區域內的無關雜物，用警示帶劃定安全區域。安全距離必須符合相關要求（例如，110kV 測試電壓下，安全距離不得小於 1.5 公尺；220kV 測試電壓下，安全距離不得小於 3 公尺）。張貼清晰的警示標誌，例如「危險－高壓－禁止入內」。
安全防護措施
測試人員必須配戴絕緣手套（耐壓等級不低於最大測試電壓）和絕緣鞋（耐壓等級≥6kV）。操作台與被測對象之間必須安裝絕緣屏障（厚度不小於10mm，耐壓等級不低於最大測試電壓）。如需近距離檢查受測對象，應使用絕緣操作桿；嚴禁直接接觸帶電部件。
測試區域應配備緊急設備，包括絕緣桿（長度符合安全距離要求）、接地線（截面積不小於25mm²，接地電阻≤4Ω）及滅火器（乾粉或二氧化碳型，適用於電氣火災）。確保測試區域設有緊急照明，並有寬度不小於1.2m的暢通無阻的疏散通道。
- 試運行程式
（A）設備連接
主電路連接
低壓側電源連接：根據被測對象的額定低壓側電壓決定供電方式。若低壓側電壓為400V，且採用倍頻電源，則先將倍頻電源的輸出端（400V）連接至400V/800V升壓變壓器的低壓側，再將升壓變壓器的高壓側連接至被測對象的低壓側。若採用倍頻發電機組（輸出800V），則可直接將其輸出端連接至被測對象的低壓側。連接時，請務必確保三相相序對應（A相接A相，B相接B相，C相接C相）。電纜截面積必須滿足電流要求（例如，測試電流為50A時，截面積不小於16mm²）。
高壓側監測連接：將三個分壓器並聯連接到被測對象的高壓側A相接地、B相接地和C相接地之間。使用屏蔽電纜將分壓器的輸出端連接到測量儀器（例如示波器、電壓表）。屏蔽層必須在一端接地（接地電阻≤4Ω），以防止幹擾訊號進入測量電路。
控制和保護電路連接
透過控制電纜將控制單元（例如操作台）連接到主機（倍頻電源、發電機組），以實現電壓和頻率的遠端調節。同時，連接過電流和過電壓保護電路，並設定保護閾值（過電流閾值為額定測試電流的1.2倍，過電壓閾值為額定測試電壓的1.1倍），以確保測試過程中設備和被測物的安全。
連接接地迴路，透過接地線將測試對像外殼、主設備外殼和控制設備外殼可靠接地，形成接地電阻≤4Ω的組合接地網絡，防止設備漏電導致觸電。
（B）升壓和耐壓工藝
電壓提升操作
空載升壓檢查：首先，斷開被測對象的低壓側連接，啟動主機，進行空載升壓測試。觀察分壓器測量值與主機輸出電壓的一致性。如果偏差超過±1%，則檢查分壓器校準狀態和電纜連接，直到誤差符合要求。
帶載升壓：確認空載升壓正常後，連接被測對象的低壓側。以均勻的升壓速率（不超過1kV/s）升壓。在升壓過程中，密切監測分壓器顯示的高壓側電壓、測試電流以及被測對象的狀態（例如，異常噪音、冒煙、漏油等）。當電壓達到額定測試電壓的50%時，保持1分鐘，確認無異常後繼續升壓。當電壓達到額定測試電壓的80%時，再次保持1分鐘，確認無異常後升壓至額定測試電壓。
耐壓保持
達到額定試驗電壓後，開始計時。耐受時間依標準要求執行（例如，GB 1094.3規定，電力變壓器的感應耐受時間一般為60秒）。對於容量較大的被測對象（例如≥1000kVA），可適當延長至120秒，以確保絕緣性能已充分測試。
在耐壓測試期間，每隔10秒記錄一次高壓側電壓、測試電流、環境溫度和濕度。觀察數據趨勢。若出現電壓顯著下降、電流急遽上升，或被測對像出現異常雜訊、火花或油色異常，應立即按下緊急停止鈕切斷電源。設備放電後，檢查故障原因。
（C）電壓降低和放電
電壓降低操作
耐受時間結束後，應以均勻速率（不超過2kV/s）降低電壓，以避免快速降壓造成電壓衝擊。當電壓降至額定測試電壓的50%以下時，可適當提高降壓速率，但要確保分壓器測量值平穩下降，無波動。
電壓降至 0 伏特後，關閉主設備輸出並斷開控制電路電源，但保持接地電路連接，以避免被測對像上殘留電荷。
殘餘電荷放電
使用專用放電棒（其耐壓等級不低於最大測試電壓）對被測對象的高壓側進行放電。將放電棒一端接地，然後用另一端緩慢靠近被測對象的高壓端，直到完全接觸。放電時間應不少於 5 分鐘，以確保繞組中的殘餘電荷完全釋放。
放電後，用兆歐表再次測量被測對象的絕緣電阻，並與測試前的數據進行比較。如果絕緣電阻下降超過10%，則分析是否有絕緣損壞，必要時重新測試。
三、測試結果判斷與分析
（A）資格標準
視覺判斷
在測試期間和測試之後，測試對象必須無擊穿或閃絡（例如，高壓側繞組對地或繞組之間無火花放電），無異常噪音（例如，「嘶嘶」放電聲，「嗡嗡」聲），無漏油、冒煙或繞組溫度異常升高（溫度升高不超過 10°C）。
測試後測得的絕緣電阻與測試前相比，下降幅度不得超過10%。損耗因子tanδ不應有顯著增加（變化不超過0.001），且必須符合標準要求。
數據判斷
高壓側感應電壓必須穩定在額定測試電壓的±2%以內。測試電流不應有明顯波動（波動範圍不超過±5%），且電流值與被測物計算容性電流（根據繞組電容和測試頻率計算）的偏差不應超過10%。這表示繞組絕緣狀況良好，無局部缺陷。
（B）常見故障分析與處理
電壓無法達到額定值
原因：主機輸出功率不足（例如，倍頻電源容量小於被測對象的勵磁容量）、升壓變壓器匝數比不正確、被測對象繞組短路或絕緣吸濕導致勵磁電流過大。
操作步驟：首先，檢查主控單元容量是否相符（主控單元容量應不小於被測物勵磁容量的1.2倍）。如果容量不足，則更換為容量更大的主控單元。檢查升壓變壓器匝數比，如有錯誤，則重新接線。測量被測物的絕緣電阻和介質損耗。如果絕緣受潮，則進行乾燥處理（例如，真空乾燥法）。如果有繞組短路，則拆解變壓器進行繞組維修。
耐壓試驗期間電流急劇增加
原因：被測物繞組絕緣擊穿、分壓器故障導致測量誤差、接地電路不良。
處理方法：立即停止測試並放電。檢查分壓器連接狀態，並更換備用分壓器進行測試，以排除分壓器故障。測量被測對象的絕緣電阻；如果絕緣電阻接近0，則表示繞組絕緣擊穿。拆解變壓器，找到擊穿點並修復絕緣（例如，更換絕緣紙、塗抹絕緣漆）。檢查接地迴路，擰緊接地線，並確保接地電阻≤4Ω。
- 部分放電（PD）測試的相關要求
（A）無PD設備配置
主要設備的無PD要求
倍頻電源和產生器組必須為無局部放電型，其自身局部放電水平≤5pC（額定輸出電壓下），以避免主機產生的局部放電訊號幹擾被測對象的局部放電測量。如果使用普通主機，則必須在主機輸出端安裝局部放電濾波器（例如，無局部放電濾波器），以將局部放電訊號抑製到5pC以下。
升壓變壓器（如使用）必須是無局部放電的升壓變壓器，其局部放電水平≤3pC（額定輸出電壓下）。其繞組絕緣應採用高純度絕緣材料（例如Nomex紙），油箱應採用全密封結構，以防止空氣和濕氣進入，從而避免增加局部放電。
測量系統的無PD要求
分壓器必須是無局部放電型（例如，電容式無局部放電分壓器），局部放電水平≤2pC。測量電纜應為無局部放電屏蔽電纜，屏蔽層一端接地，以防止外部幹擾訊號進入測量電路。
局部放電測量儀器（例如，局部放電偵測器）的最小可偵測局部放電水準應≤1pC，頻率響應範圍應涵蓋10kHz至300kHz，以確保準確擷取被測物體的局部放電訊號。儀器本身的局部放電水準應≤1pC，以避免自身雜訊幹擾測量結果。
（B）補充PD測試程序
背景PD測量
在連接測試對象之前，啟動主機，升壓至額定測試電壓，並測量背景局部放電值（包括主機、測量系統和接地迴路的局部放電）。背景局部放電值應≤5pC。若超過5pC，則應檢查設備中的局部放電值（例如，主機絕緣缺陷、電纜接頭鬆脫等），直到背景局部放電值符合要求。
測試對象PD測量
連接測試對象後，依照感應過電壓耐受試驗程序升壓。當電壓達到額定試驗電壓的50%時開始測量局部放電值，之後每增加10%的額定電壓記錄一次局部放電值。達到額定試驗電壓後，保持耐受時間並持續測量局部放電值，其應滿足標準要求（例如，額定試驗電壓下110kV變壓器的局部放電值≤10pC）。
在耐壓試驗後的降壓階段持續測量局部放電值，並觀察局部放電值的變化趨勢。若電壓降至額定試驗電壓的50%時，局部放電值仍大於5pC，則分析被測物是否有絕緣缺陷（例如，局部電場集中、絕緣雜質等）。如有必要，進行局部放電定位檢測（例如，採用超音波定位法、脈衝電流定位法等），以尋找並解決缺陷位置。
- 綜合變壓器試驗系統的組成及應用
（A）系統組成
核心測試模組
感應過電壓耐受試驗模組：包括倍頻電源/產生器組、無局部放電升壓變壓器、無局部放電分壓器及控制單元。它滿足各種規格（10kV-220kV）變壓器的感應過電壓耐受試驗要求，支援100Hz-200Hz的頻率調節，輸出電壓範圍為0-500kV。
直流電阻測試模組：配備直流電阻測試器（測量範圍0.01mΩ-100Ω，精度±0.2%），用於測量變壓器繞組直流電阻，以判斷繞組焊接品質和分接開關接點狀態。
匝數比測試模組：配備匝數比測試儀（匝數比範圍 1-1000，精度 ±0.1%），用於自動測量變壓器每個抽頭位置的匝數比和極性，以檢測繞組匝數偏差。
絕緣電阻和介電損耗測試模組：包括 2500V/5000V 兆歐表（精度 ±5%）和介電損耗測試儀（tanδ 測量範圍 0-0.1，精度 ±0.0001），用於評估變壓器絕緣狀況。
局部放電 (PD) 測試模組：由無 PD 測量儀器、超音波 PD 偵測器和脈衝電流 PD 定位器組成，用於 PD 訊號的測量、分析和定位。
輔助模組
資料擷取與分析模組：配備工業電腦與資料擷取卡，可即時擷取各模組的測試資料。它能自動產生測試報告（包括測試參數、資料曲線、鑑定結果），並支援資料儲存、查詢和匯出（格式包括Excel、PDF）。
安全保護模組：包含過電流保護、過壓保護、漏電保護和緊急停機系統，閾值可依測試要求設定。此外，還配備視訊監控系統，用於即時監控測試區域狀態，確保測試安全。
（B）系統應用場景
變壓器工廠驗收測試
對於新生產的電力變壓器，在交付前，均採用綜合測試系統完成包括感應過電壓耐受性、直流電阻、匝數比、絕緣電阻、介質損耗和局部放電測試在內的全套測試。這驗證了產品是否符合設計要求和國家標準（例如GB 1094系列標準），確保工廠產品品質合格。
變壓器運作和維護測試
對於運作中的變壓器，每1-3年（根據使用壽命和運轉條件調整）使用綜合測試系統進行預防性測試。這些測試檢查絕緣狀況、繞組性能、分接開關狀態等，以便及時發現潛在故障（例如絕緣老化、繞組短路、分接開關接觸不良），避免因變壓器突發故障而導致停電。
變壓器維修後測試
變壓器發生故障（例如絕緣擊穿、繞組燒毀）並修復後，會使用該系統進行全面測試，以驗證修復效果。此測試確認變壓器的絕緣和電氣性能已恢復至正常水平，之後變壓器才能重新投入運行，從而防止因修復不徹底而導致故障再次發生。
