高压设备绝缘内部不可避免地存在着一些气泡、空隙、杂质和污秽等缺陷。这些缺陷有些是在制造过程中未去净的，有些是在运行过程中由于绝缘介质的老化、分解而产生的。在运行中这些缺陷会逐渐发展。在强电场作用下，当这些气隙、气泡或局部固体绝缘表面上的场强达到一定数值时，有缺陷处就可能产生局部放电。

局部放电并不立即形成贯穿性的通道，而仅仅分散地发生在极微小的局部空间内，故在当时它几乎并不影响整个介质的电压击穿。但是，局部放电所产生的电子、离子在电场作用下运动，撞击气隙表面的绝缘材料，会使电介质逐渐分解、破坏。放电产生的导电性和活性气体会氧化、腐蚀介质。同时，局部放电使该处的局部电场畸变加剧，进一步加剧了局部放电的强度。局部放电处也可能产生局部的高温，使绝缘产生不可恢复的损伤(脆化、炭化等)，这些损伤在长期的运行中继续不断扩大，加速了介质的老化和破坏，发展到一定程度时，有可能导致整个绝缘在工作电压下发生击穿或沿面闪络，故测定绝缘在不同电压下局部放电强度的规律能显示绝缘的情况。它是一种判断绝缘在长期运行中性能好坏的较好的方法。

一、测量原理

图3-9是局部放电的等值电路图。图中C₀为气泡的电容，C₁为与气泡串联的绝缘部分的电容，C₂为完好绝缘部分的电容，Z为相应于气隙放电脉冲频率的电源阻抗，F表示放电间隙。当绝缘介质中有气泡时，由于气体的介电常数比固体介质的介电常数小，气泡中的电场强度比固休介质中的电场强度大，而气体的绝缘强度又比固体介质的绝缘强度低，故当外加电压达一定值时，气泡中首先开始放电。图3-9(a)是介质中有气泡时的情况，图3-9(b)是它的等值电路。当电源电压瞬时上升到某一数值U_T时，间隙F上的电压为，假定这时恰好能引起间隙F放电。放电时，放电产生的空间电荷建立反电场，使C₀上的电压急剧下降到剩余电压U_s时，放电就此熄灭。气隙恢复绝缘性能。由于外加电压U还在上升，使气隙上的电压又随之充电达到气隙的电压击穿U_F时，气隙又开始第二次放电，此时的电压、电流波形如图3-10所示。这样，由于充放电使局部放电重复进行，就在电路中产生脉冲电流。C₀放电时，其放电电荷量为

式中 q_s——真实放电量，但因C_0、C₁等实际上无法测定，因此q_s也无法测得。

由于气隙放电引起的电压变动（U_F-U_S）将按反比分配在C₁、C₂上（从气隙两端看，C₁、C₂是相串联的），故在C₂上的电压变动∆U应为

这就是说，当气隙放电时，试品两端电压也突然下降∆U，相应于试品放掉电荷

式中  q——视在放电量。

q虽然可以由电源加以补充，但必须通过电源侧的阻抗，因此，∆U及q值是可以测量到的。通常将q作为度量局部放电强度的参数。比较式(3-11)及式(3-12)可得

即视在放电量比真实放电量小得多。

二、测量回路

当电气设备绝缘内部发生局部放电时，将伴随着出现许多现象，有些属于电现象，如电脉冲、介质损耗的增大和电磁波辐射等；有些属于非电的现象，如光、热、噪声、气体压力的变化和化学变化等。可以利用这些现象来判断和检测是否存在局部放电。因此，检测局部放电的方法也可以分为电和非电两类，但在大多数情况下，非电的测试方法都不够灵敏，多半属于定性的，即只能判断是否存在局部放电，而不能借以进行定量的分析，而且有些非电的测试必须打开设备才能进行，很不方便。目前得到广泛应用而且比较成功的方法是电的方法，即测量绝缘中的气隙发生放电时的电脉冲，它是将被试品两端的电压突变转化为检测回路中的脉冲电流，利用它不仅可以判断局部放电的有无，还可测定放电的强弱。

前面已经指出，当试品中的气隙放电时，相当于试品失去电荷(视在放电量)q，并使其端电压突然下降∆U，这个一般只有微伏级的电压脉冲叠加在数量级为千伏的外施电压上。局部放电测试设备的工作原理就是把这种电压脉冲检测反映出来。图3-11是目前国际上推荐的三种测量局部放电的基本回路。

图3-11 (a)及(b)电路的目的都是要把一定电压作用下被试品C_X中由于局部放电产生的脉冲电流作用到检测用的阻抗Z_m上，然后将Z_m上的电压经放大器A放大后送到测量仪器M中去，根据Z_m上的电压，可推算出局部放电视在放电量q。

为了达到上述目的，首先想到的是将测量阻抗Z_m直接串联接在被试品C_X低压端与地之间，如图3-11(b)所示的串联测量回路。由于变压器绕组对高频脉冲具有很大的感抗，阻塞高频脉冲电流的流通，所以必须另加耦合电容器C_K形成低阻抗的通道。

为了防止电源噪声流入测量回路以及被试品局部放电脉冲电流流到电源去，在电源与测量回路间接入一个低通滤波器Z，它可以让工频电压作用到被试品上，但阻止被测的高频脉冲或电源的高频成分通过。

测量时，图3-11(b)的串联测量电路中，被试品的低压端必须与地绝缘，故不适用于现场试验。为此，可将图3-11(b)中的C_X与C_K的位置相互对调，组成图3-11(a)所示的并联测量电路，Z_m与被试品C_X并联。不难看出，两者对高频脉冲电流的回路是相同的，都是串联地流经C_X、C_K与Z_m三个元件，在理论上两者的灵敏度也是相等的，但并联测试电路可适用于被试品一端接地的情况，在实际测量中使用较多。

直接法测量的缺点是抗干扰性能较差。为了提高抗外来干扰的能力，可以采用图3-11(c)所示的桥式测量回路(又称平衡测量回路，简称平衡法)。被试品C_X及耦合电容器C_K的低压端与地之间，测量仪器测量Z_m和Z´_m。上的电压差。因为电源及外部干扰在Z_m及Z´_m上产生的信号基本上可以互相抵消，故此回路抗外部干扰的性能良好。

所有上述回路，都希望阻抗Z及耦合电容器C_K本身在试验电压下不发生局部放电，一般情况下，希望电容C_K的值不小于C_X，以增加Z_m上的信号，同时Z_m的值应小于Z，使得在局部放电时，C_K与C_X之间能较快的转换电荷，但从电源重新充电的过程则较缓慢。上述两个过程，使Z_m上出现电压脉冲，经放大后，用适当的仪器(示波器、脉冲电压表、脉冲计数器)进行测量。为了知道测量仪器上显示的信号在一定的测量灵敏度下代表多大的放电量，必须对测量装置进行校准(常用方波定量法校准)。

局部放电的另一种测量方法是测tanδ的方法，测量出tanδ=f(u)的曲线，曲线开始上升的电压U₀即为局部放电起始电压，但与上述测量放电脉冲法相比较，测tanδ的灵敏度较低，特别是对变电设备来说，由于测tanδ的QS1型电桥的额定电压远低于设备的工作电压，故测量tanδ通常难以反映绝缘内部在工作电压下的局部放电缺陷。

局部放电试验用于测量套管、电机、变压器、电缆等绝缘的裂缝、气泡等内在的局部缺陷(特别是在程度上尚较轻时)是一个比较有效的方法。经过多年来的研究改进，此项试验方法已逐渐趋于成熟，很多制造厂和运行厂已将测试局部放电列入试验的项目，并取得了较为显著的成效。

局部放电试验用于测量套管、电机、变压器、电缆等绝缘的裂缝、气泡等内在的局部缺陷(特别是在程度上尚较轻时)是一个比较有效的方法。经过多年来的研究改进，此项试验方法已逐渐趋于成熟，很多制造厂和运行厂已将测试局部放电列入试验的项目，并取得了较为显著的成效。

三、注意事项

测量局部放电时，除了一些高压试验的注意事项外，还必须注意：

(1)试验前，被试品的绝缘表面应当清洁干燥，大型油浸式试品移动后需停放一定时间，试验时试样的温度应处于环境温度。

(2)测量时应尽量避免外界的干扰源，有条件时最好用独立电源。试验最好在屏蔽室内进行。

(3)高压试验变压器、检测回路和测量仪器二者的地线需连成一体，并应单独用一根地线，以保证试验安全和减少干扰。高压引线应注意接触可靠和静电屏蔽，并远离测量线和地线，以避免假信号引入仪器，

(4)仪器的输入单元应接近被试品，与被试品相连的线越短越好，试验回路尽可能紧凑，被试品周围的物体应良好接地。