局部放電是指電荷在絕緣屏障的一部分之間跳躍。通常，這種放電發生在絕緣存在缺陷、局部介電強度降低的區域。這些缺陷在早期可能不會導致設備立即故障，但會逐漸劣化絕緣性能。通過檢測局部放電，可以在絕緣完全擊穿前發現隱患，避免突發性故障。

局部放電最常見于電力系統組件，如開關設備、絕緣子、變壓器和電纜。當局部放電發生時，缺陷處的電場局部崩潰，產生極短的高電流脈沖，因為缺陷的電容被迅速放電。這種快速放電會產生高頻信號，通過連接的導體傳播，并可被鉗在其中一個導體上的高頻電流互感器檢測到。高頻電流互感器可以連接到PicoScope來記錄這些局部放電脈沖，PicoScope 7軟件提供了廣泛的分析工具，可用于即時分析和導出到外部程序。

局部放電主要可分為三種類型：內部放電、表面放電和電暈放電：

1、電暈放電：發生在導體上的尖點向周圍氣體放電的情況。

2、內部放電（或空隙放電）：發生在固體或液體絕緣中的空隙、氣泡或其他缺陷之間的放電。

3、表面放電：發生在絕緣表面的放電。

下圖1顯示了一段電纜的橫截面視圖。高壓導體和接地之間的絕緣層中顯示的缺陷可能導致內部放電：

圖1：同軸電纜固體絕緣中的缺陷

局部放電測試

有幾種方法可用于測試局部放電，例如超聲波法、電磁場法和高頻電流互感器法。高頻電流互感器法使用高頻電流互感器和示波器來獲取局部放電期間產生的高頻電流脈沖。如圖2所示，電纜固體絕緣中的空隙可以看作是三個串聯的電容器。C1和C3具有絕緣材料的高介電強度，而C2具有空隙較低得多的介電強度。隨著導體和地之間電壓的增加，電壓會像任何三個串聯電容器一樣分布在這三個電容器上。一旦C2兩端的電壓超過其較低的介電強度，C2就會被迅速放電。C2的放電就是"局部放電"現象所指的實際事件。此時，電流從導體涌入C1和C3，為這些電容器重新充電，使得C1+C2+C3兩端的電壓恢復到局部放電事件之前的水平。由于這些電容器的快速放電和充電，在相關導體上會產生高頻電流脈沖。

圖2右側顯示了一個示例波形，這是一個用PicoScope 7通過PicoScope和高頻電流互感器捕獲的高頻電流脈沖。圖3展示了高頻電流互感器和測試設備如何連接到電力設備以產生類似圖2結果的示意圖。

圖2：使用PicoScope和電流互感器測試高頻電流脈沖

圖3：使用高頻電流互感器法進行電力設備局部放電檢測的示意圖

采用高頻電流互感器法的局部放電檢測系統通常由高頻電流傳感器、工頻相位單元、信號采集單元以及信號處理和分析單元組成。PicoScope被廣泛用作局部放電檢測系統中的數據采集單元。圖4展示了一個典型的局部放電檢測系統的示意圖：

圖4：使用高頻電流互感器法的局部放電檢測系統示意圖

相分辨局部放電圖和相分辨脈沖序列圖是局部放電測試或檢測系統需要測試的兩種典型圖形。相分辨局部放電圖顯示了相對于交流電周期360度的局部放電活動。隨著電力系統上主電壓隨時間升高和降低，施加在每個缺陷上的電壓也隨之升降，這導致缺陷僅在特定的時間和幅度下放電。這就形成了相分辨局部放電圖。圖5顯示了一個局部放電的相分辨局部放電圖。不同顏色代表在特定相位角和幅度發生的局部放電事件數量。水平X軸是被測電力系統的相位角，垂直Y軸是局部放電脈沖的幅度：

圖5：局部放電的相分辨局部放電圖

相分辨脈沖序列圖是一種三維圖（見圖6）。Z軸代表從0到50的工頻周期，X軸代表從0到360度的相位，Y軸代表放電幅度：

圖6：局部放電的三維相分辨脈沖序列圖

為何使用PicoScope示波器進行局部放電分析？PicoScope示波器不僅適用，而且針對此應用進行了優化，因為它們充當純粹的數據采集前端。這使得測試系統制造商能夠完全在軟件中定義信號處理和用戶界面，同時依靠PicoScope進行高保真信號數字化。

圖7顯示了廣泛用于不同類型局部放電測試的PicoScope示波器選擇：

圖7：廣泛用于不同類型局部放電測試的PicoScope示波器

使用PicoScope示波器進行局部放電分析中的主要優勢：

高性價比：

與臺式儀器不同，PicoScope示波器內部不集成PC，這賦予了其獨特的硬件優勢，包括結構簡單、高帶寬/采樣率、深存儲、高且靈活的ADC分辨率、多路模擬和數字輸入以及快速速度。外部PC的性能為PicoScope提供了額外的基于軟件的功能，包括40多種串行解碼器和高級數學功能（FFT、濾波器、測量繪圖等）。此外，數十種PicoScope型號使客戶更容易選擇適合其應用且價格適中的型號。

高/靈活的ADC分辨率：

PicoScope示波器提供從8位到16位的廣泛垂直分辨率選項。分辨率越高，垂直精度和動態范圍就越大。它的靈活分辨率功能基于Pico突破性的ADC技術，允許用戶在單個設備上在8位和16位之間切換。

緊湊便攜的單元：

與傳統的臺式儀器不同，PicoScope示波器緊湊、輕便且便攜。當與筆記本電腦一起使用時，它讓您可以將一個完整的電子工具套裝在包中隨身攜帶，它們的小尺寸也使得其更容易集成到系統中。