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

       當(dāng)絕緣體局部區(qū)域的電場強(qiáng)度達(dá)到擊穿場強(qiáng)時(shí)，該區(qū)域就發(fā)生放電。在電工產(chǎn)品中，絕緣體各區(qū)域承受的電場強(qiáng)度一般是不均勻的，而且電介質(zhì)也是不均勻的，有的是由不同材料組成的復(fù)合絕緣體，如氣體-固體復(fù)合絕緣；液體-固體復(fù)合絕緣，以及固體-固體復(fù)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(zhì)，于是在絕緣體內(nèi)部或表面就會出現(xiàn)某些區(qū)域的電場強(qiáng)度高于平均電場強(qiáng)度，某些區(qū)域的擊穿場強(qiáng)低于平均擊穿場強(qiáng)，因此在某些區(qū)域就會首先發(fā)生局部放電，而其他區(qū)域仍然保持絕緣的特性，這就形成了局部放電。

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

       除了氣泡之外，絕緣體中若有導(dǎo)電雜質(zhì)存在，則在此雜質(zhì)邊緣電場集中，也會出現(xiàn)局部放電。針尖狀的導(dǎo)體，或?qū)w表面有毛刺，則在針尖附近電場集中，也會產(chǎn)生局部放電。此外在電工產(chǎn)品中，若有導(dǎo)體間連接點(diǎn)接觸不好，都會在該處出現(xiàn)很高的電位差，從而產(chǎn)生局部放電。

       上述情況往往是發(fā)生在電工設(shè)備的內(nèi)部。在電工設(shè)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(qiáng)又比較低，往往就沿著介質(zhì)與空氣的交界面產(chǎn)生表面局部放電。若高壓導(dǎo)體的周圍都是氣體，由于導(dǎo)體附近的電場強(qiáng)度達(dá)到了周圍大氣的擊穿場強(qiáng)，于是就在導(dǎo)體附近出現(xiàn)電暈。

       近年來，要求電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)承受的工作場強(qiáng)越來越高，要求電力設(shè)備完全不發(fā)生局部放電是不實(shí)際的，因此須進(jìn)行局部放電檢測，把局放限制在一定的水平，以保證設(shè)備安全運(yùn)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(fā)生在電極間的局部空間內(nèi)，放電產(chǎn)生的空間電荷將會在此空間內(nèi)積累，從而改變這一空間的電場，使得放電變成斷續(xù)的過程，在試品的兩端將會出現(xiàn)一系列電脈沖。對于絕緣體內(nèi)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(nèi)部放電的過程
       在絕緣體內(nèi)部氣隙放電時(shí)，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?qū)w）電荷的變化。這兩者之間的關(guān)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(zhì)的內(nèi)部有一個氣泡，則此絕緣系統(tǒng)可用氣泡的等效電阻Ra與電容Cc、氣泡與介質(zhì)串聯(lián)部分介質(zhì)的等效電阻Rb及電容Cb以及其他部分介質(zhì)的等效電阻Ra及電容Ca組成的串并聯(lián)等效電路來表示。由于氣泡中每次放電時(shí)間都是很短暫的，大約為10-8-10-7s，即放電產(chǎn)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(yīng)時(shí)，可以忽略電阻，只考慮Cc、Cb和Ca組成的等效電路。
       當(dāng)工頻交流電壓施加于這平板電容器的電極上時(shí)，如果氣泡的電壓沒有達(dá)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(dāng)Uc上升到氣泡的擊穿電壓Ucb時(shí)，氣泡發(fā)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(fù)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(nèi)部電壓-ΔUc，這時(shí)氣泡上的電壓Ur應(yīng)是兩者的疊加，即氣泡上的實(shí)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(dá)Ucb時(shí)，又出現(xiàn)第二次放電。第二次放電過程中產(chǎn)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(shí)氣泡中反向電壓為-2ΔUc，又使氣泡上實(shí)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(dāng)達(dá)到Ucb又產(chǎn)生放電。這樣在外加電壓達(dá)到峰值之前，若放電n次，則放電產(chǎn)生的空間電荷所建立的內(nèi)部電壓為-nΔUc。在外加電壓峰值后，Uc開始下降，當(dāng)氣隙上的電壓達(dá)到-Ucb，即 時(shí)，氣泡又開始放電，但此時(shí)放電產(chǎn)生的空間電荷的移動方向決定于內(nèi)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(nèi)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(fù)值升高，直到重新達(dá)到-Ucb時(shí)，放電又重新發(fā)生。假定每次發(fā)生放電的ΔUc都一樣，則當(dāng)外加電壓過零時(shí)放電產(chǎn)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(shí)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(xiàn)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(shí)，才會擴(kuò)展到電壓絕對值下降的部分的相位上，這是因?yàn)閷?shí)際試品中往往存在多個氣泡同時(shí)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(fù)電荷都積累在氣泡壁的附近，因此產(chǎn)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(shí)氣泡中會產(chǎn)生窄小的導(dǎo)電通道，這使得一部分放電產(chǎn)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(xiàn)放電。

2、表面局部放電
       絕緣體表面的局部放電過程與內(nèi)部放電過程是基本相似的，不同的是現(xiàn)在的氣隙只有一邊是介質(zhì)，而另一邊是導(dǎo)體，放電產(chǎn)生的電荷只能積累在介質(zhì)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(xiàn)放電。另外因?yàn)殡姌O系統(tǒng)是不對稱的，當(dāng)放電的電極是接高壓，不放電的電極是接地時(shí)，在施加電壓的負(fù)半周出現(xiàn)的放電量小，放電次數(shù)多；而正半周是放電量大，次數(shù)少。這是因?yàn)閷?dǎo)體在負(fù)極性時(shí)容易發(fā)射電子，同時(shí)正離子撞擊陰極產(chǎn)生二次電子發(fā)射，使得電極周圍氣體的起始放電電壓低，因而放電次數(shù)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(fù)半周放電脈沖是大而少。

3、電暈放電
       電暈放電是發(fā)生在導(dǎo)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(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)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(tǒng)為例，在針尖附近場強(qiáng)最高，當(dāng)外加電壓上升到該處的場強(qiáng)達(dá)到氣體的擊穿場強(qiáng)時(shí)，在針尖附近就發(fā)生放電，由于在負(fù)極性時(shí)容易發(fā)生電子，同時(shí)正離子撞擊陰極發(fā)生二次電子發(fā)射，使得放電總是在針尖為負(fù)極性時(shí)先出現(xiàn)，這時(shí)正離子很快移向針尖電極而復(fù)合，電子在移向平板電極過程，附著于中性分子而成為負(fù)離子，負(fù)離子遷移的速度較慢，眾多的負(fù)離子在電極之間，使的針尖附近的電場強(qiáng)度降低，于是放電暫停。之后，隨著負(fù)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(qiáng)，于是又出現(xiàn)第二次放電。這樣電暈的放電脈沖就出現(xiàn)在外加電壓負(fù)半周的90度相位附近，幾乎對稱于90度，出現(xiàn)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(shù)增加。當(dāng)電壓足夠高時(shí)，在正半周也會出現(xiàn)少量幅值較大的放電，正負(fù)半周波形是不對稱的。
       以上三種放電是電氣設(shè)備中最基本的放電，此外在電氣設(shè)備中也可能出現(xiàn)導(dǎo)體連接不良而產(chǎn)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(chǎn)生的感應(yīng)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(shí)，如果能對局部放電源進(jìn)行定位，那么局部放電活動測量的實(shí)效性就會大大提高。當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，局放脈沖從放電點(diǎn)向電纜兩側(cè)傳播（平均速度約150-160m/μs）。首先到達(dá)測量端的脈沖是直接向該方向傳播的脈沖（直達(dá)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：