當(dāng)絕緣體內(nèi)存在氣泡(Void)或絕緣體間存在氣隙(Air gap)時(shí)，在正常工作電壓下氣泡或氣隙容易發(fā)生局部放電(Partial Discharge，PD)，導(dǎo)致絕緣劣化造成絕緣品質(zhì)異常。

例如：樹酯內(nèi)有氣泡或漆包線間的氣隙，因?yàn)榭諝獾慕殡娤禂?shù)較低，氣泡或氣隙的電容量比原絕緣材料低，所以會(huì)分到相對(duì)高比例的電壓，且在相同間隙距離條件下，氣泡或氣隙的崩潰電壓比絕緣材料的低。此類放電發(fā)生于氣泡或氣隙等局部瑕疵，但與其串列之絕緣材仍維持正常的放電現(xiàn)象稱之為局部放電。

當(dāng)對(duì)待測(cè)物施加足夠的測(cè)試電壓時(shí)，利用局部放電偵測(cè)功能量測(cè)放電的電荷量(pC)，確認(rèn)待測(cè)物的絕緣材料是否有絕緣品質(zhì)異常的潛在風(fēng)險(xiǎn)。故施加一個(gè)略高于元件最高的額定工作電壓對(duì)元件做局部放電測(cè)試，確保元件長時(shí)間在正常工作電壓下的可靠性(無持續(xù)性的局部放電)。

功率元件中的IGBT與SiC-MOSFET被應(yīng)用于各種領(lǐng)域(譬如：電子產(chǎn)品、工業(yè)設(shè)備、航空航太、軍用設(shè)備、鐵路設(shè)備、新能源、智慧電網(wǎng)、新能源車等)，且經(jīng)常被使用于高功率/大電流的電源轉(zhuǎn)換/控制線路，工作電壓通常都是數(shù)千伏特，由于會(huì)被切換ON/OFF狀態(tài)的關(guān)系，模組中的閘極(Gate)與集極(Collector)或汲極(Drain)之間，以及模組與散熱板之間會(huì)出現(xiàn)PWM的高電壓差。

當(dāng)高電壓跨越在含有氣泡、氣隙或裂縫的絕緣材料時(shí)，就有較大的可能性會(huì)發(fā)生局部放電，經(jīng)過長時(shí)間的工作后會(huì)慢慢使絕緣材料逐漸劣化，進(jìn)而造成絕緣材料的絕緣失效導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。

另外，每個(gè)模組的閘極(Gate)與射極(Emitter)或源極(Source)之間工作偏壓可能是由各別的變壓器所提供，而變壓器的一二次側(cè)之間也會(huì)存在高頻的高電壓差。當(dāng)變壓器一二次側(cè)的絕緣能力不足，持續(xù)性異常放電的突波也可能會(huì)使數(shù)位控制動(dòng)作異常及導(dǎo)致電晶體故障。

雖然變壓器使用的線材本身可能具有足夠的耐壓能力(譬如：耐壓3,000V的線材)，但是當(dāng)一二次側(cè)的線圈相鄰很近或是靠在一起時(shí)，看似線材之間好像可以承受相當(dāng)高耐壓(譬如：6,000V)，但實(shí)際上可能于一般電壓(譬如：1,000V)工作一段時(shí)間后就發(fā)生故障了。

這是因?yàn)橐话憔€材絕緣皮的介電系數(shù)都遠(yuǎn)大于空氣，所以使空氣間隙的跨電壓/分壓比例相對(duì)高，當(dāng)線材之間空氣間隙的跨電壓達(dá)到>350V (在1atm下空氣最短距所需的放電起始電壓)時(shí)，線材之間的局部表面就會(huì)開始發(fā)生局部放電，由于線材的絕緣皮不會(huì)立刻劣化/損壞，所以持續(xù)使用一段時(shí)間后，線材的絕緣皮才會(huì)逐步被碳化，最終導(dǎo)致變壓器的一二次側(cè)短路(如圖4)。

光耦合器與數(shù)位隔離器被應(yīng)用于各種需要隔離的環(huán)境，當(dāng)隔離的高電壓跨越在含有氣泡或裂縫的絕緣材料時(shí)，就可能會(huì)有足夠高的分壓在氣泡或裂縫上導(dǎo)致發(fā)生局部放電。經(jīng)過長時(shí)間的劣化后，因絕緣材料的絕緣失效而導(dǎo)致電壓的隔離失效(如圖5)。

一般的安規(guī)耐壓測(cè)試通常只施加高電壓及檢測(cè)漏電流，并未對(duì)局部放電(PD)進(jìn)行檢測(cè)，所以較難檢測(cè)出會(huì)發(fā)生局部放電的品質(zhì)異常產(chǎn)品，當(dāng)這些絕緣品質(zhì)異常的產(chǎn)品實(shí)際被使用在正常的工作環(huán)境時(shí)，雖然并不會(huì)讓產(chǎn)品立即損壞或是馬上造成危險(xiǎn)，但卻會(huì)是產(chǎn)品長期使用的品質(zhì)議題。若要避免發(fā)生此類的品質(zhì)議題，必須確保在最大工作電壓條件下無持續(xù)性局部放電(PD)。

一般的建議是以最大絕緣工作電壓或最大絕緣重復(fù)峰值電壓(取電壓值較高者)的1.875倍做為測(cè)試電壓，在測(cè)試的過程中(數(shù)秒程度)，局部放電(PD)的放電量需小于某電荷量(譬如：5pC、10pC…等)，確保產(chǎn)品長期使用的品質(zhì)與信賴性。

解決方案: 局部放電測(cè)試器( Partial Discharge Tester )

Chroma 19501系列符合法規(guī)IEC 60270-1對(duì)局部放電(Partial Discharge，PD)量測(cè)的要求，并將法規(guī)之測(cè)試方法設(shè)計(jì)于儀器內(nèi)。

可提供AC耐壓測(cè)試(Max. 10kVac)及局部放電量測(cè)(Max. 6,000pC)，能有效的檢測(cè)出絕緣品質(zhì)異常的高壓/功率元件、光耦合器、數(shù)位隔離器等，為元件長期工作的品質(zhì)與可靠性做把關(guān)。