综合应力试验是电力设备绝缘性能测试的关键技术，核心是模拟设备运行中电、热、机械、环境等多重应力耦合场景，比单一试验更真实反映绝缘老化规律。在电力系统向高电压、大容量发展背景下，该技术已成为变压器、GIS、电缆等核心设备绝缘可靠性评估的重要手段，为状态检修提供精准依据。

综合应力试验的核心逻辑：还原电力设备实际运行工况

电力设备运行中承受多种应力叠加，如变压器同时受电（电压）、热（负载发热）、机械（绕组振动）应力。单一试验（如耐压试验）仅验证短时耐受能力，无法反映热老化对电绝缘的长期影响；而综合试验通过同步施加多应力，复现真实受力状态。例如电缆终端在夏季高温、雷雨过电压、风力振动共同作用下的绝缘退化，只有综合试验能捕捉这种耦合效应。

某电网变压器试验中，综合应力发现单一耐压未暴露的绕组绝缘开裂缺陷——热应力（85℃）+机械振动（10Hz）下，局部放电量从100pC升至800pC，而单一耐压仅200pC，未达预警阈值。这种“场景还原”逻辑解决了传统试验与实际脱节的问题。

电力设备绝缘失效的多应力耦合机制：试验设计的底层依据

绝缘失效是多应力耦合结果：热应力加速材料分子链断裂，降低介电强度；电应力引发局部放电侵蚀结构；机械应力破坏绝缘完整性；环境应力（湿度、污秽）降低表面电阻率。以XLPE电缆为例，热应力使结晶度下降、电导率升高，电应力引发局部放电，机械应力（弯曲）产生微裂纹，三者共同加速绝缘击穿。

研究表明，XLPE电缆在80℃热+10kV/mm电应力下的老化速率，是单一热应力的3倍、单一电应力的2.5倍。这种“协同效应”是综合试验设计的关键——只有模拟耦合，才能准确评估绝缘真实耐受能力。GIS设备中，湿度超70%时，雷电冲击下沿面放电起始电压下降40%，单一电试验无法发现此影响。

综合应力试验的参数体系：从目标到量化落地

参数设计围绕“设备类型、运行场景、试验目标”展开。电应力需覆盖工作电压、过电压（如变压器用额定电压+1.5倍过电压，GIS用雷电/操作冲击）；热应力基于热点温度（变压器热点比顶层油温高10~15℃，电缆按I²R损耗设70~90℃）；机械应力模拟实际振动（变压器绕组100Hz、0.3mm振幅，电缆弯曲半径15倍外径）；环境应力参考安装地点（沿海设湿度90%+盐雾0.1%，工业区设污秽等值盐密0.2mg/cm²）。

某沿海风电场GIS试验参数：湿度90%、盐雾0.1%、温度40℃，电应力为雷电冲击电压（1.2/50μs），准确复现了设备实际运行环境。

变压器绝缘性能测试中的综合应力试验实践

变压器综合试验流程：同步施加额定电压（电）、75℃热点温度（热）、100Hz/0.3mm振动（机械），持续72小时。监测局部放电（PD）、油中溶解气体（DGA）、绝缘电阻（IR）、绕组直流电阻（DCR）四大指标——PD反映缺陷活性，DGA中乙炔（C₂H₂）反映热分解，IR下降反映介电退化。

某15年运行变压器试验显示：24小时后PD从80pC升至600pC，C₂H₂从0.5ppm升至3ppm，IR从5000MΩ降至2000MΩ。拆解发现绕组绝缘因热+振动出现微裂纹，局部放电加速油纸分解。试验还验证“同步施加”比“时序施加”更贴近实际——同步时PD上升速率快30%。

GIS设备的综合应力试验：应对高电压与环境污秽的双重挑战

GIS以SF₆为绝缘介质，对湿度、污秽敏感。综合试验流程：充0.4MPa SF₆，施加雷电冲击电压（80%额定耐受值），腔内湿度85%，绝缘子涂0.2mg/cm²污层，持续2小时。监测局部放电与击穿情况。

某地铁GIS试验中，污层+高湿度使PD从20pC升至200pC，PRPD图谱显示放电相位覆盖200°~300°，说明沿面放电发展。检测发现绝缘子表面污层含导电碳粉，高湿度形成水膜降低电阻率，加速放电。

综合应力试验的数据解析：从多维度信号到绝缘状态评估

多源数据需关联分析与特征提取。变压器用“多指标融合模型”：PD（权重30%）、DGA（40%）、IR（20%）、DCR（10%）归一化相加，总分低于60分为“不良”。某变压器数据：PD0.7、DGA0.6、IR0.5、DCR0.9，总分0.62，接近阈值需进一步检测。

GIS关注沿面放电特征：PD脉冲重复率超100Hz、幅值随电压指数增长，且SF₆分解产物（SO₂、HF）增加，说明绝缘不可逆损伤。

综合应力试验中的常见问题与解决策略

常见问题包括应力同步性差、温度不均、数据干扰。应力同步性差用“闭环控制”——传感器监测各应力，热应力达标后自动触发电、机械应力；温度不均用“分区加热+多点测温”，变压器绕组设独立加热单元，光纤测温偏差±2℃；数据干扰用“屏蔽室+低噪声电缆”“相位开窗”“多传感器融合”（超声+高频电流）剔除噪声。

电缆机械应力不准确用“校准装置”——激光测距仪测弯曲半径，调整模具确保偏差±0.5倍外径。

综合应力试验与传统单一应力试验的对比：有效性验证案例

某电科院对10台老化电缆终端对比：单一电试验（10kV，24h）7台PD未超500pC，3台超；综合试验（10kV+80℃+5Hz，24h）9台PD超500pC，6台超1000pC。拆解发现综合试验中超1000pC的终端均有绝缘微裂纹，单一试验未扩展。

变压器对比：单一热试验C₂H₂增0.8ppm，单一电试验增0.5ppm，综合试验增2.3ppm，是单一试验的2~4倍。结果证明综合试验更能暴露潜在缺陷，某电网用其发现的缺陷数是单一试验的2.5倍，降低了故障发生率。