在电力系统运行中，高压设备的绝缘可靠性是电网稳定的基石。然而，无论是固体、液体还是气体绝缘材料，在制造和长期运行中都可能产生微小缺陷。这些微小的气泡或杂质，正是触发**局部放电（Partial Discharge, PD）**并导致绝缘最终击穿的“元凶” 。
一、 局部放电：绝缘劣化的早期预警信号
局部放电是指电气设备内部绝缘系统中，由于电场分布不均，导致局部电场强度超过击穿场强而产生的放电现象 。虽然它不会立即引起绝缘贯穿性击穿，但其长期存在产生的电、化学及热应力，会使绝缘材料性能逐年劣化 。
各类典型的局部放电形式
- (a) 电晕放电：常见于电场极不均匀的导体尖端 。
- (b) 表面放电：发生在不同介质交界处，如套管表面 。
- (c) 树枝状放电：绝缘内部形成微小通道，标志着严重的绝缘劣化 。
- (d) 空腔放电：绝缘体内部气隙发生的放电 。
二、 局放检测的“数学透视镜”：a-b-c 等效电路模型
为了精准掌握局放的演变规律，电力工程师常利用仿真技术还原设备内部的物理过程。文献中提到的经典 a-b-c 模型是目前研究最广泛的局放数学模型之一 ：
- 电容 Ca：代表绝缘体中未受损的健康区域电容 。
- 电容 Cc：代表固体绝缘内部微小气泡（空腔）的电容 。
- 电容 Cb：代表与气隙串联的绝缘部分的电容 。
通过 MATLAB/SIMULINK 建立仿真模型，我们可以模拟出 PD 脉冲波形，从而分析放电量（视在电荷）与施加电压、气隙几何参数之间的复杂关系 。
局部放电等效电路模拟系统
三、 影响局放强度的关键因素分析
仿真研究揭示了决定局放剧烈程度的几个核心参数 ：
- 视在电荷量（Apparent Charge）：它是评估局放严重程度的关键指标。虽然它不完全等于气隙中实际移动的电荷，但它是评价绝缘寿命的重要依据 。
- 气隙尺寸：气隙高度（h）和半径（r）的增加，会导致视在电荷量呈线性或非线性上升 。
- 环境因素：湿度增加会降低介电强度，而环境温度过高则会加速绝缘劣化，甚至诱发由于蒸汽泡产生的额外局放活动 。
四、 结语：从仿真到带电巡检
局放模拟不仅是实验室的理论研究，更为一线运维提供了科学依据。通过掌握 PD 脉冲的频率分布、上升沿和下降沿时间，工程师可以更好地利用便携式检测仪（如超高频 UHF、超声波 AE）在复杂背景噪声中筛选出真实的局放信号 。
