内部气隙局部放电检测与分析

在绝缘介质内部或介质与电极之间的气隙放电，都属于内部局部放电，这种放电的特性与介质的特性和气隙的形状、大小、位置以及气隙中气体的性质有关，是局部放电中常见的类型。内部存在的局部缺陷，引起局部位置的场强畸变且气隙、气泡内的场强达到一定数值时，就会发生局部放电。这种放电并不立即形成贯穿性通道，但长期的局部放电使绝缘的劣化损伤逐步扩大，甚至可使整个绝缘击穿。

内部气隙局部放电的机理常用三电容模型来解释，如图2-1所示。C_g代表气隙的电容；C_b（是C_b1和C_b2的串联）代表与C_g串联部分的介质的电容；C_a代表其余部分绝缘的电容。若在电极间加上交流电压u_t，则出现在C_g上的电压为u_g，即

u_g=[C_b/（C_b+C_g）]u_t=[C_b/（C_b+C_g）]U_maxsinωt （2-1）

图2-1 气隙放电的三电容模型

a）具有气隙的绝缘介质 b）图a的等效回路

因气隙很小，C_g比C_b大很多，故u_g比u_t小很多。局部放电时气隙中的电压和电流变化如图2-2所示。u_g随u_t升高，当u_t上升到u_s（起始放电电压），u_g达到C_g的放电电压U_g时，C_g气隙放电，于是C_g上的电压很快从U_g降到U_r，放电熄灭，则(https://www.xing528.com)

U_r=[C_b/（C_b+C_g）]u_c （2-2）

式中，U_r为C_g上的残余电压（0≤U_r<U_g）；u_c为相应的外施电压值。放电后在C_g上重建的电压将不同于u_g，只是随着外施电压的上升类似于u_g的上升趋势，从U_r上升，当升到U_g也即外施电压差上升了（u_s-u_c）时，C_g再次放电，放电再次熄灭，电压再次降到U_r。C_g上的电压变动在U_g至U_r间的时间，也即产生局部放电脉冲的时间，此时通过C_g在外回路有一脉冲电流i，如图2-2所示，它是检测局部放电的主要依据。以上只分析了试样存在一个气隙且这个气隙的放电电压不变，且和极性无关的情况，实际试验中气隙往往多于1个，两种极性的放电电压也不同，分析起来要复杂得多，重复率也会高得多。

图2-2 局部放电时气隙中的电压和电流的变化

a）电压的变化 b）电流的变化