一、什么是局部放电（Partial Discharge）
局部放电（PD）是指在电气设备绝缘系统中，局部区域发生的非完全击穿放电现象。它通常出现在绝缘内部、绝缘表面或导体与绝缘交界处，当局部电场强度超过该区域介质耐受极限时，就会产生放电活动。
在中压和高压电气设备中，大多数绝缘材料并不具备长期耐受局部放电的能力。一旦设备在运行过程中持续存在PD活动，绝缘性能将逐步劣化，最终可能引发绝缘击穿事故。因此，局部放电被普遍视为电力设备绝缘老化和潜在故障的早期信号。
从工程实践角度看，局部放电往往源于制造缺陷（如气隙、杂质、结构不均匀）或运行过程中产生的老化问题（热老化、电老化、机械应力等）。通过准确的局部放电检测，可以在设备发生严重故障之前识别薄弱环节，对保障电力系统安全运行具有重要意义。
二、局部放电的基本机理
局部放电的产生本质上与电场分布不均有关。在理想状态下，均匀致密的固体绝缘中，电场分布相对平滑，不易产生放电现象。
Figure 1a：健康固体绝缘中的电场分布示意图
Figure 1b：含有空气气隙的固体绝缘中电场分布示意图
当绝缘内部存在气隙时，由于空气的介电常数低于固体绝缘材料，气隙区域会承受更高的电场强度。一旦该电场超过气体的击穿强度，局部放电便会发生。
每一次局部放电都会在极短时间内释放能量，并在绝缘系统中形成一个高频电流脉冲，该脉冲沿着设备的电容与接地路径传播。
Figure 2：局部放电产生的瞬态电流脉冲示意图
从放电位置来看，局部放电通常可分为：
- 内部局部放电（发生在绝缘内部）
- 外部或表面局部放电（发生在绝缘表面或空气中）
Figure 3：不同类型局部放电形式示意图
其中，内部局部放电对绝缘系统的危害最大，隐蔽性强，发展缓慢但破坏性极高。
三、局部放电的检测与测量技术
局部放电具有极宽的频谱特性，其产生的信号不仅表现为电信号，还可能伴随声、光及化学副产物。因此，工程上形成了多种检测手段。
1. 电气测量法
电气测量法是目前最标准、应用最广的局部放电检测方式。该方法通过检测放电产生的电流脉冲，并以“视在电荷量”作为主要量化指标，单位通常为皮库仑（pC）或纳库仑（nC）。
2. 特高频（UHF）检测法
局部放电在发生瞬间会辐射高频电磁波，频率可达数百兆赫甚至吉赫兹级。UHF检测法通过天线捕捉这些辐射信号，常用于气体绝缘设备、变压器及电缆附件的在线监测。
3. 声学检测法（超声检测）
局部放电释放的能量会转化为机械振动，形成超声波信号。通过接触式或非接触式超声传感器，可实现对放电位置的辅助定位，检测结果通常以分贝（dB）或电压值表示。
4. 紫外成像检测法
局部放电（尤其是电晕和表面放电）会伴随紫外光辐射。紫外成像设备可在可见光图像上叠加放电光斑，用于直观识别放电位置和放电强度。
5. 基于副产物的检测方法
在油浸式设备中，局部放电会分解绝缘油并产生气体，如氢气等。通过溶解气体分析（DGA）可以间接判断设备内部是否存在放电活动。
四、电气局部放电的耦合与传感方式
电气测量的核心在于如何有效获取局部放电产生的高频电流信号。常见的耦合方式主要包括以下两种。
1. 耦合电容法
耦合电容是传统局部放电测量中最常用的传感方式。其原理是在被试设备并联一个高压电容，当局部放电发生时，电容为放电回路提供能量，从而在测量阻抗上形成可检测信号。
- Figure 4(a)：高压耦合电容实物示意
- Figure 4(b)：基于耦合电容的局部放电测量原理图
耦合电容法灵敏度高，适用于实验室和出厂试验，但在现场应用中，其体积和成本往往成为限制因素。
2. 高频电流传感器（HFCT）
HFCT通过感应接地导体中的高频电流分量来检测局部放电信号，测量过程在地电位下完成，具有安全、安装便捷等优势。
- Figure 5(a)：高频电流传感器示意图
- Figure 5(b)：基于HFCT的局部放电测量原理图
HFCT广泛应用于中高压电缆、变压器及其他电力设备的在线或带电检测场景。
五、标准化测量与工程应用建议
在实际工程中，不同检测方法各有优劣。为了保证测量结果的可比性和可靠性，通常需要参考国际通行的局部放电测量规范，对测量回路、传感器选型和测试条件进行统一。
通过合理选择检测技术，并结合设备类型、运行环境和历史数据分析，局部放电检测可以成为电力设备状态评估和预防性维护中的关键手段。
结语
局部放电是电力设备绝缘劣化的“早期预警信号”。通过系统化、规范化的检测与诊断，可以显著降低突发性故障风险，提高中高压设备的运行可靠性和使用寿命。随着在线监测与多传感融合技术的发展，局部放电检测正逐步从“事后分析”走向“全过程状态感知”。
