局部放电的机理简述

绝缘体中只有局部区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，这种现象称之为局部放电。局部放电可能发生在绝缘体的内部，也可能发生在表面，前者称为内部局部放电，后者称为表面局部放电。发生在被气体包围的导体附近的放电称为电晕放电。

当绝缘体中局部地区的电场强度达到击穿场强时，该区域就发生放电。在实际的绝缘体系中，有的是由复合材料构成的，在不同的材料中的电场强度不同，而且击穿场强也不同，这就可能在某种材料中首先出现局部放电。有的绝缘体系虽然是由单一的材料做成，但由于在制造中残留，或在使用中绝缘老化而产生气泡、裂缝或其它杂质，在这些绝缘的缺陷中往往会首先发生放电，其中最常发生的是气泡的放电。因为气体的介电常数总是小于液体或固体材料的介电常数。在交变电场下，电场强度是与介电常数成反比的，所以气泡内的电场强度达到击穿场强时，气泡就首先发生放电，而其它介质仍然保持绝缘性能，这就形成了局部放电。

产生局部放电的主要原因是电介质不均匀时，绝缘体各区域承受的电场强度不均匀，在某些区域电场强度达到击穿场强而发生放电，而其它区域仍然保持绝缘的特性。大型电力变压器基本采用油一纸复合绝缘及油一屏障绝缘结构，局部放电一般发生在绝缘薄弱或电场强度偏高的部位。

油纸绝缘的气隙以及油中气泡里产生局部放电需要具备两个必要条件：其一是气隙中的电场强度超过放电起始场强；其二是气隙内存在有效的自由电子。二者必须同时存在，缺一不可。按照放电机理，局部放电分为三类：

1）汤逊放电，以电子碰撞电离为主，电子崩中电子数目小于10^8个。放电条件是当空隙中场强E在放电起始场强Es和临界场强Ec之间时存在有效自由电子。临界场强Ec是指当电子崩由于空隙壁上沉积的表面电荷足够多而使放电停止时，这些表面电荷产生的场强。

2）流注放电，以光电离为主，空隙中存在起始电子且流注条件得以满足时发生的放电。要求空隙直径必须大于流注直径四倍以上，以便于流注的传播。

3）热电离放电，以热电离为主，当温度大于1000℃以上时发生。

加拿大的R. Bartnikas等根据放电的表现形式将小间隙局部放电分为三类[}2}} .

1）火花放电，持续时间1-100ns，属于脉冲型放电。包括低幅度、慢上升时间的汤逊型火花放电和大幅度、快上升时间的似流注火花放电；

2）辉光放电，具有无脉冲性质，放电时观察不到单个分离脉冲，但可以观察到放电时产生的辉光，占据半个工频周期的大部分区域；

3）亚辉光放电，这种放电是由一群小幅度的离散脉冲组成，脉冲的上升时间很慢，是辉光放电和火花放电之间的过渡形式。三种放电形式的存在和转变与气隙大小、气隙上的过电压、气压等有关。

局部放电发声机理简介：

我们知道，局部放电的原因是多方面的，局部放电形式也是多种多样，局部放电过程是一个比较复杂的物理过程。但由于局部放电的产生一般是在油中的气泡或固体中的气隙产生的，因此我们主要以气泡为例分析局部放电的发声过程。一般认为，当局部放电发生后，在电场力的作用或压力的作用下，气泡会发生膨胀和收缩，这个过程将会引起局部体积变化。这种体积的变化，会在外部产生疏密波，即产生声波。以往的论述，大多都是从信号处理的方面进行阐述，对于局部放电中的电一声转换过程讨论较少。局部放电的种类有很多，有些在很低的过电压下的局部放电几乎不产生热辐射，有些在很高的过电压下局部放电则可能产生很强的热辐射。从物理角度分析，当局部放电发生时，气泡将会受到一个脉冲电场力的作用，同时，在放电过程中存在很大的热辐射的情况下，通道中的电弧电流产生的高温将会在气泡内产生一定的压力。因此可以看出，在局部放电过程中影响气泡产生超声波的主要因素有两个：一是放电时刻的电场力，在较低电压情况下，气泡在脉冲电场力的作用下将产生衰减的振荡运动，在气泡振动的作用下，周围的介质中将产生超声波；二是放电以后产生的热引起气泡膨胀而产生的压力。当较高电压的情况下，变压器油中的气泡，在高压下放电击穿，形成很细的非均匀的火花通道，宽度约为几个微米。放电通道内气体被强烈的电离和加热，气体的加热引起放电通道的膨胀，其膨胀速度一般在声速的数量级，经过几个微秒的时间，放电通道横截面达到它的最大值。这是火花放电的增长过程。随着能量的释放，放电空间的电场强度减弱，最后放电熄灭。当下一次能量积累后，就会进行第二次放电。在实际的局部放电中，超声波的产生往往是以上两种因素共同作用的结果。

大量的频谱研究结果表明，局部放电时产生的超声波的能量集中在50kHz至300kHz频段，其峰值频率主要在70kHz-150kHz之间。