局部放電常態(tài)下不會(huì)出現(xiàn)絕緣的穿透性擊穿,但是可以導(dǎo)致電介質(zhì)(特別是有機(jī)電介質(zhì))的緩慢老化。局放產(chǎn)生的能量和空間雖微小,隨著時(shí)間的推移,在一定條件下可能造成絕緣裝置的電氣強(qiáng)度的降低,導(dǎo)致絕緣最終損壞,嚴(yán)重時(shí)發(fā)生事故。因此局部放電對(duì)絕緣設(shè)備的破壞是一個(gè)緩慢變化的過程,長(zhǎng)期來看對(duì)高壓電氣設(shè)備來說無疑是一種隱患。局部放電的特性一般可與絕緣的缺陷很好的相互印證,即根據(jù)局部放電特性可以確定電氣設(shè)備絕緣水平,從這一層面上來講,檢測(cè)設(shè)備的局放指標(biāo)可以判斷設(shè)備的絕緣狀態(tài)。運(yùn)行中的電力變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí),其局部放電量的大小在一定程度上反映了絕緣缺陷的狀況,放電功率的強(qiáng)弱反映了絕緣老化過程能量變換的強(qiáng)弱,而放電次數(shù)與放電間隔則反映了絕緣變化的速度和程度。當(dāng)局部放電發(fā)展到嚴(yán)重階段時(shí),便使固體絕緣材料和油迅速分解,導(dǎo)致整個(gè)絕緣被擊穿。
變壓器發(fā)生局部放電一般有兩種類型:一種是介質(zhì)在高場(chǎng)強(qiáng)下游離擊穿;另外一種是氣泡內(nèi)放電,如下圖所示。一些澆注、擠壓或屈撓的絕緣介質(zhì)容易夾雜氣隙或氣泡。空氣的介電常數(shù)均較固體介質(zhì)小,而場(chǎng)強(qiáng)與介電常數(shù)成反比。一般來說,氣隙或氣泡多數(shù)會(huì)發(fā)生第二種局部放電。當(dāng)局部電場(chǎng)更高時(shí),在絕緣薄弱環(huán)節(jié)處將引起介質(zhì)的游離擊穿。在大多數(shù)情況下這兩種局放現(xiàn)象往往同時(shí)發(fā)生或相互誘發(fā)。第一類放電的特征是間斷、大脈沖,如針對(duì)板放電,第二類放電的特征是均勻、密集,如金屬板電極間的油紙放電。
在電力變壓器內(nèi)發(fā)生局部放電時(shí),一方面會(huì)產(chǎn)生高頻脈沖電信號(hào),另一方面還會(huì)伴隨著爆裂狀的聲發(fā)射,產(chǎn)生超聲波信號(hào)。一般認(rèn)為,局部放電產(chǎn)生超聲波是由于局部體積變化引起的,也就是說當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí),變壓器油絕緣被擊穿,電荷運(yùn)動(dòng)形成電流,產(chǎn)生熱量,導(dǎo)致變壓器油受熱膨脹,局部體積在很短時(shí)間內(nèi)增大;局部放電結(jié)束后,電流消失,變壓器油冷卻收縮。這種一脹一縮的體積變化引起了介質(zhì)的疏密變化,形成超聲波,從局部放電源以球面波的方式向四周傳播,通過絕緣到達(dá)油箱壁。這種理論忽略了空間電荷移動(dòng)所產(chǎn)生的沖擊超聲波,因而無法取得局部放電與超聲波特征之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
隨著對(duì)局部放電產(chǎn)生超聲波機(jī)理的日益研究,日本的科學(xué)家提出了空間電荷的超聲波產(chǎn)生理論。通過測(cè)量超聲波能夠獲得電荷的各組成部分,因此深入研究局部放電產(chǎn)生超聲波的機(jī)理對(duì)超聲波法檢測(cè)局部放電具有理論指導(dǎo)意義。