局部放電發(fā)生的過程中伴有聲、光、電、熱以及化學(xué)分解等物理現(xiàn)象，利用這些過程都可以進(jìn)行放電測(cè)量。因此局部放電的檢測(cè)方法有脈沖電流法、超聲波法、紫外成像法、氣相色譜法、震蕩波法、特高頻法等多種檢測(cè)方法；盡管脈沖電流法測(cè)量局放可以定量，但較難解決現(xiàn)場(chǎng)干擾問題，而超高頻法抗干擾能力強(qiáng)，又無法定量，只能定性分析。超聲波法能夠進(jìn)行局放定位，是當(dāng)前非常有用的輔助監(jiān)測(cè)手段。相對(duì)地，油中溶解氣體的在線監(jiān)測(cè)方式則成熟得多，但無法監(jiān)測(cè)突發(fā)性故障。針對(duì)產(chǎn)生的不同表征有不同的試驗(yàn)方法，下面將一一闡述：
局部放電測(cè)量的目的是確定試品是否存在放電及放電是否超標(biāo)，確定局部放電起始和熄滅電壓。發(fā)現(xiàn)其它絕緣試驗(yàn)不能檢查出來的絕緣局部隱形缺陷及故障。
測(cè)量局部放電的方法分為電測(cè)法和非電測(cè)法兩大類。非電測(cè)法不能用于定量測(cè)量，主要用于放電定位，且靈敏度較低。電測(cè)法靈敏度較高且能定量，在電力工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
局部放電最直接的現(xiàn)象即引起電極間的電荷移動(dòng)，每一次局部放電都伴有一定數(shù)量的電荷通過電介質(zhì)引起試樣外部電極上的電壓變化。另外每次放電過程持續(xù)時(shí)間很短，在氣隙中一次放電過程在10ns量級(jí)；在油隙中一次放電時(shí)間也只有1ms。根據(jù)Maxwell電磁理論，如此短持續(xù)時(shí)間的放電脈沖會(huì)產(chǎn)生高頻的電磁信號(hào)向外輻射。局部放電電檢測(cè)法即是基于這兩個(gè)原理常見的檢測(cè)方法有脈沖電流法、無線電干擾電壓法、介質(zhì)損耗分析法等等。特別是20世紀(jì)80年代由S.A.Boggs博士和G.C.Stone博士提出的超高頻檢測(cè)法近年來得到廣泛關(guān)注并逐漸有實(shí)用化的產(chǎn)品問世。
1. 脈沖電流法
電測(cè)法中，應(yīng)用廣泛的是高頻脈沖電流法。高頻脈沖電流法是測(cè)量局部放電引起的在試樣兩端所產(chǎn)生的電壓(瞬時(shí))變化或脈沖電流變化。它是通過檢測(cè)阻抗接入到測(cè)量回路中來檢測(cè)。通過輸入電荷校正方波，檢測(cè)變壓器套管末屏接地線、外殼接地線、中性點(diǎn)接地線、鐵芯接地線以及繞組中由于局放引起的脈沖電流，獲得視在放電量。脈沖電流法是研究最早、應(yīng)用最廣泛的一種檢測(cè)方法，IEC-60270為IEC于2000年正式公布的局放測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。脈沖電流法又包括直接法和平衡檢測(cè)法。直接法在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中遇到的困難較大，遭遇的干擾較多，測(cè)試靈敏度不能保證。而平衡法中的各種電橋測(cè)量干擾抑制比大。只是靈敏度較低。
脈沖電流法現(xiàn)廣泛被用于變壓器出廠時(shí)的型式試驗(yàn)以及電氣交接試驗(yàn)中，但不可否認(rèn)脈沖電流法存在著幾方面的問題：
1、抗干擾能力差，受現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾如窄帶干擾、脈沖干擾和白噪聲等在變壓器投運(yùn)后無法有效應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的在線監(jiān)測(cè)；
2、盡管中頻電源局放試驗(yàn)裝置是一種優(yōu)良、穩(wěn)定的局放試驗(yàn)裝置。但是在中頻250Hz下進(jìn)行大型變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)時(shí)，被試變壓器加壓電流呈容性，容性補(bǔ)償是必須考慮的問題；
3、由于檢測(cè)阻抗和放大器對(duì)測(cè)量的靈敏度、準(zhǔn)確度、分辨率以及動(dòng)態(tài)范圍等都有影響，因此當(dāng)試樣的電容量較大時(shí)，受禍合阻抗的限制，測(cè)試儀器的測(cè)量靈敏度受到一定限制；測(cè)量頻率低、頻帶窄，一般在20-300kHz，包含的信息量少；
4、對(duì)于故障的定位是局放頻譜的分析，對(duì)試驗(yàn)人員技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的要求很高。這些問題也是在局部放電檢測(cè)過程中需要克服和解決的問題，所以盡管有這些問題存在，脈沖電流法仍舊被普遍應(yīng)用。
2. 無線電干擾電壓法
電測(cè)法還有RIV法，即無線電干擾電壓法。局部放電會(huì)產(chǎn)生無線電干擾的現(xiàn)象很早就被人們所認(rèn)識(shí)。例如人們常采用無線電電壓干擾儀來檢測(cè)由于局放對(duì)無線電通訊和無線電控制的干擾，并已制定了測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)。用RIV表來檢測(cè)局放的測(cè)量線路與脈沖電流直測(cè)法的測(cè)量電路相似。此外，還可以利用一個(gè)接收線圈來接收由于局放而發(fā)出的電磁波，對(duì)于不同測(cè)試對(duì)象和不同的環(huán)境條件，選頻放大器可以選擇不同的中心頻率(從幾萬赫茲到幾十萬赫茲)，以獲得最大的信噪比。RIV法又稱射頻檢測(cè)法，是因?yàn)槌Ｓ蒙漕l傳感器來進(jìn)行檢測(cè)。我國(guó)專家在國(guó)外研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出用于大型電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)用的寬頻電流傳感器，取得了良好的應(yīng)用效果。并且隨著濾波技術(shù)的發(fā)展，此傳感器在大型變壓器在線監(jiān)測(cè)中應(yīng)用廣泛。
國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)已經(jīng)證明了振蕩波電壓和工頻電壓具有良好的等效性，與工頻電壓、超低頻電壓(0.1Hz)相比，具有作用時(shí)間短、操作方便、可以發(fā)現(xiàn)電纜中的各種缺陷、且不會(huì)對(duì)電纜造成損傷等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)際上已得到廣泛應(yīng)用。振蕩波電纜局部放電檢測(cè)裝置由高壓發(fā)生單元和局放測(cè)試回路組成，可以施加0-28kV的直流電壓。測(cè)量過程中，首先對(duì)被測(cè)電纜施加直流電壓到期望值，然后合上電子開關(guān)，被測(cè)電纜和系統(tǒng)內(nèi)的電感線圈將發(fā)生諧振。在電纜上施加一個(gè)衰減振蕩的電壓，由于測(cè)試回路中電阻的壓降可以忽略，所以振蕩波電壓幅值的衰減是由電纜本身的介質(zhì)損耗決定的，所以電纜的介質(zhì)損耗值是可以測(cè)得的。
3. 超高頻法
超高頻是通過超高頻傳感器接收變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波，進(jìn)行局部放電檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn)抗干擾。變壓器局部每一次放電都是正負(fù)電荷的中和，伴隨有一個(gè)很陡的電流脈沖并向周圍輻射電磁波。也是近年逐漸被運(yùn)用的檢測(cè)方法。在80年代末，UHF法測(cè)量局部放電首先應(yīng)用在GIS設(shè)備中。UHF檢測(cè)的特點(diǎn)使其在局部放電檢測(cè)領(lǐng)域具有其它方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而在近年來得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。英國(guó)Strathclyde大學(xué)的Judd等人以盤式電容作為耦合特高頻信號(hào)的天線傳感器，在變壓器頂部靠近高壓側(cè)的箱體上開一介質(zhì)窗，傳感器通過介質(zhì)窗提取局部放電信號(hào)，送入頻譜分析儀，選取最優(yōu)頻率后，使用頻譜儀的POW (po intones ave)模式進(jìn)行分析，取得了一定的成果。法國(guó)ALSTOM輸配電研究中心的K.Ra ja等人在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究了各種典型局部放電模型的UHF特性，通過頻譜儀的Zerospan方式檢測(cè)，并據(jù)此建立了模式識(shí)別方法。
高頻方法的研究也面臨著一些問題，由于測(cè)量機(jī)理與脈沖電流法不同，因此無法進(jìn)行視在放電量的標(biāo)定，而目前大多數(shù)工程人員已經(jīng)習(xí)慣于通過視在放電量來反映局放的嚴(yán)重程度，IEC規(guī)定有關(guān)局放的變壓器產(chǎn)品出廠標(biāo)準(zhǔn)中，其指標(biāo)也是通過局放量的閾值來規(guī)定的。目前的研究表明，即使在局放源到傳感器之間的傳播路徑不變的情況下，脈沖電流法的視在局放量與超高頻方法所測(cè)得的脈沖信號(hào)幅值之間也沒有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這就更加大了應(yīng)用該方法進(jìn)行局放定量的難度；此外，由于變壓器內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，局放產(chǎn)生的電磁
波在內(nèi)部的傳播將存在大量的散射、折反射以及衰減，因而傳播特性研究和局放源定位工作將注定是難度很大而且充滿挑戰(zhàn)的。
4、介質(zhì)損耗法
局部放電對(duì)絕緣材料的破壞作用是與局部放電消耗的能量直接相關(guān)的。因此對(duì)放電消耗功率的測(cè)量很早就引起人們的重視。在大多數(shù)絕緣結(jié)構(gòu)中，隨著電壓的升高，絕緣中氣隙或氣泡的數(shù)目將增加。此外局部放電的現(xiàn)象將導(dǎo)致介質(zhì)的損壞，從而使得介質(zhì)損耗大大增加，因此可以通過測(cè)量介質(zhì)損耗的值來測(cè)量局部放電能量從而判斷絕緣材料和結(jié)構(gòu)的性能情況。介質(zhì)損耗分析法特別適用于測(cè)量低氣壓中存在的輝光或者亞輝光放電。由于輝光放電不產(chǎn)生放電脈沖信號(hào)，而亞輝光放電的脈沖上升沿時(shí)間太長(zhǎng)，普通的脈沖電流法檢測(cè)裝置中難以檢測(cè)出來。但這種放電消耗的能量很大，使得介質(zhì)損耗很大。故只有采用電橋法檢測(cè)介質(zhì)損耗才能判斷這種放電的狀態(tài)和帶來的危害。
但是DLA方法只能定性的測(cè)量局部放電是否發(fā)生基本不能檢測(cè)局部放電量的大小這限制了DLA方法的運(yùn)用目前關(guān)于用DLA方法測(cè)局部放電的報(bào)道還很少。
目前來看，電測(cè)法依然是局部放電試驗(yàn)中最重要的手段。其中脈沖電流法仍是工程試驗(yàn)中主要的測(cè)量方法，靈敏度高，放電量校準(zhǔn)方便，利于獲取局部放電脈沖波形，更好地分析變壓器故障。但是在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，脈沖電流法容易受外部電磁路的干擾，影響試驗(yàn)分析的準(zhǔn)確性。
無線電干擾電壓法中，Rogowski線圈傳感器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、檢測(cè)靈敏度高、頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)在局部放電在線監(jiān)測(cè)中被廣泛采用。現(xiàn)在大型電機(jī)變壓器GIS等設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)中均有應(yīng)用。超高頻檢測(cè)法是近年發(fā)展起來的新型局部放電檢測(cè)方法，具有頻帶高、靈敏度好、抗電磁干擾能力強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有潛力的局部放電在線檢測(cè)方法。但是超高頻檢測(cè)用微帶天線傳感
器目前還在研究之中制造工藝要求甚高技術(shù)尚不成熟。
關(guān)注微信公眾號(hào)