相位分辨局部放电模式新分类及其在绝缘诊断中的创新应用

《IEEE Electrical Insulation Magazine》：From the Editor

本文编辑推荐研究：为解决传统相位分辨局部放电(PRPD)模式与缺陷类型一一对应关系的局限性，研究人员开展了PRPD模式新分类研究。提出电压依赖型、多重型和模糊型三类新模式，通过4-18 kV绝缘系统测试验证了模式随电压、老化和应力的演化规律。研究表明需结合天线探头、超声检测等辅助技术提升诊断可靠性，对旋转电机绝缘评估和模式识别系统开发具有重要意义。

　　

随着电力设备向高电压、大容量方向发展，绝缘系统的可靠性评估成为保障电网安全运行的关键。传统绝缘诊断主要依赖相位分辨局部放电(Phase-Resolved Partial Discharge, PRPD)模式与缺陷类型的经验对应关系，但在实际应用中常出现模式演化、多重放电等复杂现象，导致诊断准确性受限。特别是对于旋转电机、复合绝缘子等关键设备，绝缘老化往往伴随多种物理化学变化，单一的模式识别方法难以满足精准诊断需求。

为突破这一瓶颈，研究人员在《IEEE Electrical Insulation Magazine》上发表系列研究，从模式分类、材料失效机制到检测技术创新等多维度推进绝缘诊断技术发展。其中最具代表性的是对PRPD模式分类体系的重构，通过系统分析4-18 kV等级绝缘系统（包括多孔带绝缘和四层云母带）在不同电压水平、老化条件和应力因素下的放电行为，提出了电压依赖型、多重型和模糊型三类新模式。例如分布式微孔放电从"兔耳"状向圆润形状的转变过程，揭示了放电现象的动态特性。

关键技术方法包括：1）基于高压实验平台的PRPD模式采集系统，可模拟实际运行条件；2）针对复合绝缘子的加速老化实验，通过腐蚀性雾霾（酸性、盐性、碱性）模拟长期运行环境；3）氧化锌压敏电阻(ZnO MOV)的掺杂改性技术，结合界面态分布模型分析失效机制；4）500 kV直流海底电缆的机械-电气联合测试方案，验证深海应用可靠性。

PRPD模式演化规律

通过对比传统云母绝缘与新型多孔材料，发现电压升高会导致放电模式从对称分布向相位偏移转变。特别是在老化后期，多重放电现象显著，需结合超声检测区分不同放电源。

复合绝缘子失效阈值

研究表明闪络电压随雾霾电导率、交流电压作用时间增加而下降，其中碱性雾霾导致的疏水性损失最严重。提出以累计放电量0.7 C和疏水面积比k=0.35作为失效判据。

MOV界面稳定机制

过渡金属氧化物掺杂可增强晶界氧吸附稳定性，降低锌间隙浓度。DIR模型证实掺杂后功率损耗持续下降，使MOV在高压直流应力下保持热稳定性。

深海电缆技术创新

采用铝基凯斯顿导体减轻重量，通过500米水深机械测试和长期负载循环试验，验证500 kV直流XLPE绝缘电缆适用于浮式海上风电输电。

本研究系统解决了绝缘诊断中模式误判、材料失效机制不明等关键问题。提出的新分类体系更准确反映放电动态特性，掺杂改性技术为MOV在高压直流应用提供材料基础，深海电缆开发则推动可再生能源输电技术发展。这些成果不仅适用于电力设备状态评估，对智能电网建设、 offshore wind 并网等新兴领域也具有指导意义。