一、局部放電的基礎知識
       在電場作用下，絕緣系統中只有部分區域發生發電，而沒有貫穿施加電壓的導體之間，即尚未擊穿，這種現象稱之為局部放電。對于被氣體包圍的導體附近發生的局部放電，可稱之為電暈。局部放電可能發生在導體邊上，也可能發生在絕緣體的表面或內部，發生在表面的成為表面局部放電，發生在內部的稱為內部局部放電。

       當絕緣體局部區域的電場強度達到擊穿場強時，該區域就發生放電。在電工產品中，絕緣體各區域承受的電場強度一般是不均勻的，而且電介質也是不均勻的，有的是由不同材料組成的復合絕緣體，如氣體-固體復合絕緣；液體-固體復合絕緣，以及固體-固體復合絕緣等。有的雖是單一的材料，但在制造或使用的過程中會殘留一些氣泡或其他雜質，于是在絕緣體內部或表面就會出現某些區域的電場強度高于平均電場強度，某些區域的擊穿場強低于平均擊穿場強，因此在某些區域就會首先發生局部放電，而其他區域仍然保持絕緣的特性，這就形成了局部放電。

       最經常造成局部放電的是絕緣體內部或表面存在氣泡，因為氣體的介電常數總是小于液體或固體材料的介電常數，在交變電場下，電場強度的分布反比于介電常數，在交變電場下，電場強度的分布反比于介電常數，這就是說，如果在液體或固體介質中含有氣泡，則氣泡中的電場強度要比周圍介質的高，而氣泡的擊穿場強，在大氣壓力附近，總是比液體或固體介質低很多，因此氣泡就首先發生放電。即使有些產品在制造中很大程度上已經去除了氣泡，但在運行的過程中，由于熱脹冷縮，不同材料特別是導體與介質的膨脹系數不同，也會逐步出現裂縫；或者在運行中由于有機高分子的老化，分解出各種揮發物；或者在高電場強度的作用下，電荷不斷地由導體注入到介質中，在注入點上就會使介質氣化。這些都可能使絕緣體中出現氣泡而導致局部放電。

       除了氣泡之外，絕緣體中若有導電雜質存在，則在此雜質邊緣電場集中，也會出現局部放電。針尖狀的導體，或導體表面有毛刺，則在針尖附近電場集中，也會產生局部放電。此外在電工產品中，若有導體間連接點接觸不好，都會在該處出現很高的電位差，從而產生局部放電。

       上述情況往往是發生在電工設備的內部。在電工設備的高電壓端頭上，如電纜的端頭，由于電場集中，而且沿面放電的場強又比較低，往往就沿著介質與空氣的交界面產生表面局部放電。若高壓導體的周圍都是氣體，由于導體附近的電場強度達到了周圍大氣的擊穿場強，于是就在導體附近出現電暈。

       近年來，要求電力設備絕緣系統承受的工作場強越來越高，要求電力設備完全不發生局部放電是不實際的，因此須進行局部放電檢測，把局放限制在一定的水平，以保證設備安全運行并有足夠長的使用壽命。

二、局部放電的過程
       由于局部放電是發生在電極間的局部空間內，放電產生的空間電荷將會在此空間內積累，從而改變這一空間的電場，使得放電變成斷續的過程，在試品的兩端將會出現一系列電脈沖。對于絕緣體內部及表面的局部放電過程是很相似的，而電暈的放電過程卻有明顯的差別。

1、內部放電的過程
       在絕緣體內部氣隙放電時，氣隙中電荷的交換和積累目前尚無法直接測量，但這種電荷的變化，必然會反映到絕緣體兩端電極（或導體）電荷的變化。這兩者之間的關系，可以通過等效電路予以分析。
       以最簡單的平板電容器為例，假定在一平板電容器中，固體介質的內部有一個氣泡，則此絕緣系統可用氣泡的等效電阻Ra與電容Cc、氣泡與介質串聯部分介質的等效電阻Rb及電容Cb以及其他部分介質的等效電阻Ra及電容Ca組成的串并聯等效電路來表示。由于氣泡中每次放電時間都是很短暫的，大約為10-8-10-7s，即放電產生的脈沖頻率是很高的，因此，在分析這一信號在等效電路中的響應時，可以忽略電阻，只考慮Cc、Cb和Ca組成的等效電路。
       當工頻交流電壓施加于這平板電容器的電極上時，如果氣泡的電壓沒有達到氣泡上的擊穿電壓，則氣泡上的電壓就跟隨外加電壓的變化而變化。若外加電壓足夠高，則當Uc上升到氣泡的擊穿電壓Ucb時，氣泡發生放電，放電過程使大量中性氣體分子電離，變成正離子和電子或負離子，形成大量的空間電荷，這些空間電荷，在外加電場作用下遷移到氣泡的壁上，形成了與外加電場方向相反的內部電壓-ΔUc，這時氣泡上的電壓Ur應是兩者的疊加，即氣泡上的實際電壓小于氣泡的擊穿電壓，于是氣泡的放電暫停，氣泡上的電壓又跟隨外電壓的上升而上升，直到重新到達Ucb時，又出現第二次放電。第二次放電過程中產生的空間電荷，同樣又建立起反向ΔUc，假定第一次放電積累的電荷都沒有泄露掉，這時氣泡中反向電壓為-2ΔUc，又使氣泡上實際的電壓下降，于是放電又暫停。之后氣泡上的電壓又跟隨外電壓上升而上升，當達到Ucb又產生放電。這樣在外加電壓達到峰值之前，若放電n次，則放電產生的空間電荷所建立的內部電壓為-nΔUc。在外加電壓峰值后，Uc開始下降，當氣隙上的電壓達到-Ucb，即 時，氣泡又開始放電，但此時放電產生的空間電荷的移動方向決定于內部空間電荷所建立的電場方向，于是中和掉一部分原來累積的電荷，使內部電壓減少一個ΔUc。氣隙上的電壓下降，放電暫停。之后氣隙上的電壓又跟隨外電壓的下降向負值升高，直到重新達到-Ucb時，放電又重新發生。假定每次發生放電的ΔUc都一樣，則當外加電壓過零時放電產生的電荷就消失就消失，于是在外加電壓的下半周期，重新開始一個新的放電周期。
但在實際檢測中測得，每次放電的大小即脈沖的高度并不相等，而且放電多是出現在外加電壓幅值絕對值的上升部分的相位上，只有在放電很劇烈時，才會擴展到電壓絕對值下降的部分的相位上，這是因為實際試品中往往存在多個氣泡同時放電，或者是只有一個大氣泡，但每次放電不是整個氣泡面積上都放電，而只是其中的一部分，顯然每次放電的電荷不一定相同，甚至還存在反向放電，不一定會中和到原來積累的電荷，而是正負電荷都積累在氣泡壁的附近，因此產生沿氣泡壁的表面放電，另外氣泡壁的附近不是無限大的，放電時氣泡中會產生窄小的導電通道，這使得一部分放電產生的空間電荷泄露掉，積累的反向電壓要比nΔUc小的多，如果小于Ucb，則在電壓下降部分的相位上就不會出現放電。

2、表面局部放電
       絕緣體表面的局部放電過程與內部放電過程是基本相似的，不同的是現在的氣隙只有一邊是介質，而另一邊是導體，放電產生的電荷只能積累在介質的一邊，因此積累的電荷少了，更不容易在外加電壓絕對值下降的相位上出現放電。另外因為電極系統是不對稱的，當放電的電極是接高壓，不放電的電極是接地時，在施加電壓的負半周出現的放電量小，放電次數多；而正半周是放電量大，次數少。這是因為導體在負極性時容易發射電子，同時正離子撞擊陰極產生二次電子發射，使得電極周圍氣體的起始放電電壓低，因而放電次數多而放電量小。如果將放電的電極接地，不放電的電極接地，則放電的圖形也反過來，即正半周放電脈沖是小而多，負半周放電脈沖是大而少。

3、電暈放電
       電暈放電是發生在導體周圍全是空氣的情況下，氣體中的分子是自由移動的，放電產生的帶電質點不會固定在空間的某一位置上，因此放電過程與上述固體或液體絕緣中含有氣泡的放電過程不同。以針對板的電極系統為例，在針尖附近場強最高，當外加電壓上升到該處的場強達到氣體的擊穿場強時，在針尖附近就發生放電，由于在負極性時容易發生電子，同時正離子撞擊陰極發生二次電子發射，使得放電總是在針尖為負極性時先出現，這時正離子很快移向針尖電極而復合，電子在移向平板電極過程，附著于中性分子而成為負離子，負離子遷移的速度較慢，眾多的負離子在電極之間，使的針尖附近的電場強度降低，于是放電暫停。之后，隨著負離子移向平板電極，或外加電壓上升，針尖附近的電場又升高到氣體的擊穿場強，于是又出現第二次放電。這樣電暈的放電脈沖就出現在外加電壓負半周的90度相位附近，幾乎對稱于90度，出現的放電脈沖幾乎是等幅值等間隔的，隨著電壓的提高，放電大小幾乎不變，而次數增加。當電壓足夠高時，在正半周也會出現少量幅值較大的放電，正負半周波形是不對稱的。
       以上三種放電是電氣設備中最基本的放電，此外在電氣設備中也可能出現導體連接不良而產生的放電，和金屬體沒有電的連接，成為一個浮動電位體而產生的感應放電。

三、電纜局部放電定位方法
1電纜局部放電單端定位法
       在檢測到電纜局放時，如果能對局部放電源進行定位，那么局部放電活動測量的實效性就會大大提高。當局部放電發生時，局放脈沖從放電點向電纜兩側傳播（平均速度約150-160m/μs）。首先到達測量端的脈沖是直接向該方向傳播的脈沖（直達脈沖），而完成局部放電定位，還要測量向反方向傳播后被反射回來的脈沖（反射脈沖），如下圖所示：