局放如何测量

局部放电（局部放电）是高压电气设备绝缘劣化的重要征兆，其精确测量对保障电网安全至关重要。本文将系统阐述局部放电测量的核心原理、主流检测技术（包括电测法与非电测法）、标准测量流程、关键仪器选择、现场干扰抑制策略以及数据分析方法，为从业人员提供一套从理论到实践的完整技术指南。

       在高压电力系统的运行维护中，绝缘状态的评估始终是核心课题。局部放电（局部放电）现象，作为绝缘缺陷早期、敏感的指示，其有效检测与精准测量，直接关系到变压器、电缆、气体绝缘组合电器等关键设备的安全寿命与电网的可靠运行。它如同潜伏在设备内部的“微小火种”，若不及时察觉与处理，可能逐步发展，最终引发灾难性的绝缘击穿。那么，面对种类繁多的设备、复杂的现场环境以及多样的放电类型，我们究竟该如何科学、系统地进行局部放电测量呢？本文将深入剖析，为您构建一个清晰、实用的测量知识体系。

       理解局部放电的本质是测量的基石

       局部放电并非指设备主绝缘的整体击穿，而是绝缘介质内部或表面局部区域发生的、尚未形成贯穿性通道的微小电气击穿。它通常发生在电场集中、绝缘薄弱的位置，例如固体绝缘中的气泡、杂质，或者电极表面的尖锐毛刺处。每次放电都会释放微小的电荷，产生脉冲电流、电磁波、超声波、光以及多种化学生成物。测量技术的核心，便是捕捉并分析这些伴随放电产生的各种物理或化学信号，从而反推出放电的强度、位置、类型及其发展趋势。

       测量原理与基本参量

       所有局部放电测量的根本目的，在于量化放电的严重程度。国际电工委员会标准与国家标准中，定义了几个关键参量。视在电荷量是最核心的参量，它表示在测试回路中产生与实际局部放电脉冲相同效应所需的电荷量，单位通常为皮库。另一个重要参量是放电重复率，即单位时间内放电脉冲发生的次数。此外，起始电压和熄灭电压分别指放电开始出现和完全消失时的外加电压值，它们对于评估绝缘的耐受裕度具有重要意义。理解这些参量，是解读所有测量数据的前提。

       主流测量技术：电测法与非电测法

       根据检测信号的不同，测量技术可分为电测法和非电测法两大类。电测法直接检测放电产生的脉冲电流或电压信号，是目前最经典、定量最准确的方法，尤其在实验室和出厂试验中占据主导地位。其中，基于脉冲电流法的测量系统是国际公认的标准方法。而非电测法则通过检测放电产生的非电信号（如声、光、热、化学气体）来实现，其优势在于抗电磁干扰能力强，常用于复杂的现场环境进行定位和辅助诊断。

       标准脉冲电流法及其测量回路

       脉冲电流法是电测法的代表。其基本原理是：当试品内部发生局部放电时，在试品两端会产生一个瞬时的电压变化，这个变化通过耦合电容传递到检测阻抗上，转化为可测量的电压脉冲信号。根据试品接地方式的不同，标准定义了三种基本测量回路：并联回路、串联回路和桥式回路。并联回路适用于试品一端可接地的情况；串联回路则要求试品对地绝缘；桥式回路（如差分回路）具有极强的抗外部干扰能力，特别适合现场测量。选择合适的回路是成功测量的第一步。

       关键仪器：局部放电检测仪的核心构成

       一套完整的脉冲电流法测量系统，通常由以下几部分组成：高压电源，用于施加试验电压；耦合电容器，为脉冲电流提供低阻抗通道；检测阻抗，将脉冲电流转换为电压信号；局部放电检测仪（局部放电检测仪），是整个系统的“大脑”，负责信号的放大、采集、显示和分析；以及连接这些部件的同轴电缆。现代局部放电检测仪已高度数字化和智能化，能够自动测量视在电荷量、放电相位、放电次数等，并生成放电图谱。

       非电测法之超声波检测技术

       超声波法是非电测法中最常用的技术之一。放电过程中能量瞬间释放会产生压力波，即超声波，其频率通常在二十千赫兹至三百千赫兹之间。通过贴在设备外壳上的超声波传感器（探头）可以接收到这些信号。该方法的突出优点是信号以声速传播，不受电磁干扰影响，且通过多个传感器的时差或信号强弱对比，可以较为精确地对放电源进行空间定位，特别适用于变压器、气体绝缘组合电器等充油或充气设备的内部故障查找。

       非电测法之特高频检测技术

       特高频法通过接收局部放电激发的特高频电磁波信号（频率范围通常在三百兆赫兹至三千兆赫兹）进行检测。由于现场常见的电晕等干扰信号的频率较低，特高频法能有效避开这些干扰频段，具有极高的灵敏度和抗干扰能力。它通常采用内置或外置的特高频传感器，适用于气体绝缘组合电器、变压器等具有电磁波传播通道的设备。特高频法不仅能检测放电，还能通过分析信号的波形、频谱和到达时间差来实现放电源的定位。

       其他非电测法与化学检测法

       除了超声波和特高频法，还有多种辅助检测手段。暂态地电压法用于检测开关柜等设备内部放电沿金属外壳传播的暂态对地电压信号。高频电流互感器法则通过卡在设备接地线上的高频电流互感器来检测放电脉冲电流。化学检测法，如溶解气体分析，则通过定期检测变压器油中溶解的特征气体（如氢气、乙炔、乙烯）的含量和增长率，来间接判断固体绝缘材料是否发生了局部放电或过热，这是一种非常有效的离线监测手段。

       测量前的准备工作至关重要

       “工欲善其事，必先利其器”。正式开始测量前，周密的准备工作能事半功倍。首先，需详细查阅设备技术资料和既往试验记录，了解设备结构、绝缘类型和运行历史。其次，必须根据测量标准和设备类型，选择合适的测量方法、仪器和接线回路。然后，对试验环境进行评估，识别可能的干扰源（如无线电信号、电力电子设备、电晕放电等）。最后，确保所有仪器设备经过校准且在有效期内，并按照安全规程布置试验场地，做好安全防护措施。

       现场测量的标准步骤与流程

       现场测量应遵循规范流程。第一步是背景噪声测量，即在未施加试验电压或施加很低电压时，测量并记录系统的本底噪声水平，作为后续判断的基准。第二步是预加压，缓慢升高电压至规程要求的预加水平并保持一段时间，目的是“激活”可能存在的绝缘弱点。第三步是正式测量，通常包括升压过程测量、额定电压下长时间测量以及降压过程测量，记录各电压下的局部放电量。最后，进行降压和断电操作，并整理所有数据和图谱。

       干扰的识别与抑制策略

       现场测量最大的挑战来自各种干扰。干扰主要分为周期性干扰（如电力系统载波通信、可控硅整流设备产生的周期性脉冲）和随机性干扰（如电晕放电、接触不良产生的火花、无线电信号）。识别干扰需要经验，通常可通过观察放电信号在电压相位图上的分布规律、脉冲波形形状以及频率谱特征来区分。抑制措施包括：使用带通滤波器、采用差分平衡测量回路、关闭可能的干扰源、改善试验接地、使用屏蔽室或屏蔽罩，以及利用数字仪器的数字滤波和脉冲鉴别功能。

       放电图谱的解读与分析

       测量得到的原始数据需要通过图谱来直观呈现和分析。最常用的是相位分辨放电图谱，它将放电脉冲的幅值与发生时的工频电压相位对应起来。不同类型的放电（如内部放电、表面放电、电晕放电）在相位图谱上具有鲜明的“指纹”特征。例如，内部气泡放电通常对称地出现在电压峰值两侧；表面放电则可能出现在电压上升或下降沿。此外，三维图谱、放电次数相位分布图谱等也能提供丰富信息。熟练解读这些图谱，是诊断绝缘缺陷类型的关键。

       放电源的定位技术

       测量出放电量之后，确定放电发生的具体位置对于设备检修同样重要。电测法定位精度有限，而非电测法在定位方面优势明显。超声波定位法常用声电联合定位或时差定位法。特高频法可采用信号幅值比较法或时间差定位法。对于变压器等复杂设备，往往需要结合多种方法进行综合定位。精确定位能极大缩短检修时间，降低维修成本。

       测量结果的评估与诊断

       获得测量数据后，需要依据相关标准、规程以及设备的历史数据对其进行综合评估。国家标准和电力行业标准对不同类型设备的局部放电量限值有明确规定。但评估不应仅看绝对值，还需关注放电的发展趋势：放电量是否随电压升高或时间延长而快速增长？放电的起始电压和熄灭电压是否明显降低？放电模式图谱是否发生显著变化？趋势性恶化往往比单次超标的绝对值更具危险性。诊断应结合设备结构、运行工况、其他试验项目（如介质损耗、油色谱）结果进行综合研判。

       在线监测与离线试验的互补

       传统的局部放电测量多为离线预防性试验，需要设备停电。而随着智能电网发展，在线监测技术日益成熟。在线监测系统通过永久安装的传感器，实现对设备局部放电状态的实时、连续监视，能够捕捉到偶发性和发展迅速的放电缺陷。离线试验则具有测量更精确、方法更全面、可进行耐压考核等优势。二者并非替代关系，而是相辅相成。在线监测用于状态预警和趋势跟踪，离线试验用于精确诊断和验证，共同构建立体化的绝缘状态评估体系。

       安全注意事项与常见误区

       局部放电测量涉及高电压，安全永远是第一位的。必须严格遵守电力安全工作规程，设置安全围栏和警示标志，确保可靠接地，并有专人监护。常见的误区包括：过分依赖单一测量方法而忽视综合诊断；仅关注放电量最大值而忽视放电图谱模式和统计特征；对背景噪声测量和干扰抑制重视不足；未考虑温度、湿度等环境因素对测量的影响；以及对历史数据进行纵向对比分析不够。避免这些误区，才能得出科学可靠的。

       从测量到管理的系统工程

       综上所述，局部放电测量绝非简单的仪器读数，而是一个融合了高电压技术、传感器技术、信号处理和绝缘诊断知识的系统工程。它从理解放电原理出发，经由严谨的测量方法选择、规范的现场操作、巧妙的干扰抑制、深入的数据分析，最终落脚于对设备绝缘状态的准确评估和故障风险的有效管控。随着传感技术、人工智能和大数据分析的进步，局部放电测量正朝着更智能、更集成、更精准的方向发展。掌握这套系统性的方法，将使电力工作者在面对复杂的绝缘问题时，手中握有更明亮的“探照灯”，为电网的安全稳定运行筑牢坚实的技术防线。

       每一次精准的测量，都是对设备健康状况的一次深度“体检”；每一次正确的诊断，都可能避免一次潜在的停电事故。这正是局部放电测量技术在电力行业中不可替代的价值所在。