局部放电测试的测试原理介绍

局部放电测试是一种非破坏性，带有局部放电量检测的感应耐压试验。它是确定变压器绝缘系统结构可靠性的重要指标之一，表征高压电气设备绝缘性能的重要参数，也是发生绝缘故障的有效先兆信息。

据统计，变压器50%以上失效基本是因为它的存在，通常这种放电表现为持续时间小于1μs的脉冲，发生的几个因素主要包含有①电场过于集中于某点；②固体介质有气泡，有害杂质未除净；③油中含水、含气、有悬浮微粒；④不同的介质组合中，在界面处有严重的电场畸变等。

例如变压器油纸中含有气泡，则气泡中的电场强度E0比其周围油纸中的电场强Ep要大εp/ε0倍。εp为油纸的相对介电常数约2.2；ε0为空气的相对介电常数约为1，故E0＝2.2Ep而气体的击穿场EB0为3kV/mm（大气压力下）而油纸的击穿场强高达15kV/mm，很明显气泡首先放电而油纸仍然保持绝缘特性，这就出现局部放电。

局部放电测试则是最好的检验手段。

测试原理

局部放电会产生各种现象，如有电荷交换、电能损耗、电磁波辐射、发生声波、发光、发热以及分解出各种气体或生成新的物质。于是可以通过捕获这些信息来检测局部放电。目前使用最多的是脉冲电流法，是IEC和GB推荐的方法，可定量，灵敏度高，它是根据PD的等效电路提出的。设在绝缘体内有一气隙c；与此气隙串联的部分介质为b，而其他部分介质为a，如图1. a）所示。相应部分的电容CC、Cb、Ca组成等效电路如图1.b）所示。当外加电压U升高达到气隙放电电压uCB时，CC放电，放电使中性分子电离，产生电子和正离子，它们在外加电场作用下移动，累积在气隙壁上，从而形成内部电压－△uc，这时CC上的实际电压为uCB－△uc＝ur＜uCB，于是放电暂停，气隙上的电压又随外加电压上升而上升，升到uCB时又发生放电。这样在一个工频周期内可能出现很多次放电，如图2所示。每次放电过程很快，大约在10-9~10-6s。于是在试品的两端（电极间）就会出现许多脉冲电压△ua 。

从等效电路可推导出：

 

图片来源于顺络内部

瞬变的视在放电电荷通过与试品连接的测试回路，形成脉冲电流，可以用各种不同的传感器和耦合方法来检测此脉冲电流，从而测得PD的各个表征参数。这就是脉冲电流法的测量原理。

注：资料源自西安交大科技园博源电气

测试方法

根据IEC和GB标准规定方法，通常情况下参考如下：

先将电压从0升到1.25Ut，速率一般为500V/s或1000V/s，然后维持时间t1，再将电压降至Ut，维持时间t2，通常规定在时间t2内测量产品的局部放电量，并要求应小于或等于10pC。

注：1.25Ut值和Ut值，以及时间t1和t2依据标准和产品要求规格书中有规定。

图3 电压施加图形

图片来源于顺络内部

产品测量

为了让大家对测试有直观的感受，我们选择了电子变压器的实际测试画面展示。

图4 电子变压器实际测试图

图片来源于顺络内部

局部放电测试是保证产品可靠性及提高绝缘结构设计的一项关键评估测试技术，顺络电子在产品高可靠性设计方面建立了较完善的测试评估技术，为高品质产品保驾护航，给客户提供优质产品和服务。

编辑：黄飞