絕緣體中只有局部區(qū)域發(fā)生放電，而沒(méi)有貫穿施加電壓的導(dǎo)體之間，這種現(xiàn)象稱之為局部放電。局部放電可能發(fā)生在絕緣體的內(nèi)部，也可能發(fā)生在表面，前者稱為內(nèi)部局部放電，后者稱為表面局部放電。發(fā)生在被氣體包圍的導(dǎo)體附近的放電稱為電暈放電。

當(dāng)絕緣體中局部地區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，該區(qū)域就發(fā)生放電。在實(shí)際的絕緣體系中，有的是由復(fù)合材料構(gòu)成的，在不同的材料中的電場(chǎng)強(qiáng)度不同，而且擊穿場(chǎng)強(qiáng)也不同，這就可能在某種材料中首先出現(xiàn)局部放電。有的絕緣體系雖然是由單一的材料做成，但由于在制造中殘留，或在使用中絕緣老化而產(chǎn)生氣泡、裂縫或其它雜質(zhì)，在這些絕緣的缺陷中往往會(huì)首先發(fā)生放電，其中最常發(fā)生的是氣泡的放電。因?yàn)闅怏w的介電常數(shù)總是小于液體或固體材料的介電常數(shù)。在交變電場(chǎng)下，電場(chǎng)強(qiáng)度是與介電常數(shù)成反比的，所以氣泡內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，氣泡就首先發(fā)生放電，而其它介質(zhì)仍然保持絕緣性能，這就形成了局部放電。

產(chǎn)生局部放電的主要原因是電介質(zhì)不均勻時(shí)，絕緣體各區(qū)域承受的電場(chǎng)強(qiáng)度不均勻，在某些區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)而發(fā)生放電，而其它區(qū)域仍然保持絕緣的特性。大型電力變壓器基本采用油一紙復(fù)合絕緣及油一屏障絕緣結(jié)構(gòu)，局部放電一般發(fā)生在絕緣薄弱或電場(chǎng)強(qiáng)度偏高的部位。

油紙絕緣的氣隙以及油中氣泡里產(chǎn)生局部放電需要具備兩個(gè)必要條件：其一是氣隙中的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)放電起始場(chǎng)強(qiáng)；其二是氣隙內(nèi)存在有效的自由電子。二者必須同時(shí)存在，缺一不可。按照放電機(jī)理，局部放電分為三類：

1）湯遜放電，以電子碰撞電離為主，電子崩中電子數(shù)目小于10^8個(gè)。放電條件是當(dāng)空隙中場(chǎng)強(qiáng)E在放電起始場(chǎng)強(qiáng)Es和臨界場(chǎng)強(qiáng)Ec之間時(shí)存在有效自由電子。臨界場(chǎng)強(qiáng)Ec是指當(dāng)電子崩由于空隙壁上沉積的表面電荷足夠多而使放電停止時(shí)，這些表面電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)。

2）流注放電，以光電離為主，空隙中存在起始電子且流注條件得以滿足時(shí)發(fā)生的放電。要求空隙直徑必須大于流注直徑四倍以上，以便于流注的傳播。

3）熱電離放電，以熱電離為主，當(dāng)溫度大于1000℃以上時(shí)發(fā)生。

加拿大的R. Bartnikas等根據(jù)放電的表現(xiàn)形式將小間隙局部放電分為三類[}2}} .

1）火花放電，持續(xù)時(shí)間1-100ns，屬于脈沖型放電。包括低幅度、慢上升時(shí)間的湯遜型火花放電和大幅度、快上升時(shí)間的似流注火花放電；

2）輝光放電，具有無(wú)脈沖性質(zhì)，放電時(shí)觀察不到單個(gè)分離脈沖，但可以觀察到放電時(shí)產(chǎn)生的輝光，占據(jù)半個(gè)工頻周期的大部分區(qū)域；

3）亞輝光放電，這種放電是由一群小幅度的離散脈沖組成，脈沖的上升時(shí)間很慢，是輝光放電和火花放電之間的過(guò)渡形式。三種放電形式的存在和轉(zhuǎn)變與氣隙大小、氣隙上的過(guò)電壓、氣壓等有關(guān)。

局部放電發(fā)聲機(jī)理簡(jiǎn)介：

我們知道，局部放電的原因是多方面的，局部放電形式也是多種多樣，局部放電過(guò)程是一個(gè)比較復(fù)雜的物理過(guò)程。但由于局部放電的產(chǎn)生一般是在油中的氣泡或固體中的氣隙產(chǎn)生的，因此我們主要以氣泡為例分析局部放電的發(fā)聲過(guò)程。一般認(rèn)為，當(dāng)局部放電發(fā)生后，在電場(chǎng)力的作用或壓力的作用下，氣泡會(huì)發(fā)生膨脹和收縮，這個(gè)過(guò)程將會(huì)引起局部體積變化。這種體積的變化，會(huì)在外部產(chǎn)生疏密波，即產(chǎn)生聲波。以往的論述，大多都是從信號(hào)處理的方面進(jìn)行闡述，對(duì)于局部放電中的電一聲轉(zhuǎn)換過(guò)程討論較少。局部放電的種類有很多，有些在很低的過(guò)電壓下的局部放電幾乎不產(chǎn)生熱輻射，有些在很高的過(guò)電壓下局部放電則可能產(chǎn)生很強(qiáng)的熱輻射。從物理角度分析，當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，氣泡將會(huì)受到一個(gè)脈沖電場(chǎng)力的作用，同時(shí)，在放電過(guò)程中存在很大的熱輻射的情況下，通道中的電弧電流產(chǎn)生的高溫將會(huì)在氣泡內(nèi)產(chǎn)生一定的壓力。因此可以看出，在局部放電過(guò)程中影響氣泡產(chǎn)生超聲波的主要因素有兩個(gè)：一是放電時(shí)刻的電場(chǎng)力，在較低電壓情況下，氣泡在脈沖電場(chǎng)力的作用下將產(chǎn)生衰減的振蕩運(yùn)動(dòng)，在氣泡振動(dòng)的作用下，周圍的介質(zhì)中將產(chǎn)生超聲波；二是放電以后產(chǎn)生的熱引起氣泡膨脹而產(chǎn)生的壓力。當(dāng)較高電壓的情況下，變壓器油中的氣泡，在高壓下放電擊穿，形成很細(xì)的非均勻的火花通道，寬度約為幾個(gè)微米。放電通道內(nèi)氣體被強(qiáng)烈的電離和加熱，氣體的加熱引起放電通道的膨脹，其膨脹速度一般在聲速的數(shù)量級(jí)，經(jīng)過(guò)幾個(gè)微秒的時(shí)間，放電通道橫截面達(dá)到它的最大值。這是火花放電的增長(zhǎng)過(guò)程。隨著能量的釋放，放電空間的電場(chǎng)強(qiáng)度減弱，最后放電熄滅。當(dāng)下一次能量積累后，就會(huì)進(jìn)行第二次放電。在實(shí)際的局部放電中，超聲波的產(chǎn)生往往是以上兩種因素共同作用的結(jié)果。

大量的頻譜研究結(jié)果表明，局部放電時(shí)產(chǎn)生的超聲波的能量集中在50kHz至300kHz頻段，其峰值頻率主要在70kHz-150kHz之間。