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局部放電（Partial Discharge，PD）是絕緣材料內(nèi)部或表面局部區(qū)域的微小擊穿放電現(xiàn)象。持續(xù)的局部放電會(huì)導(dǎo)致缺陷區(qū)域的不斷破壞，整體絕緣能力逐漸下降，壽命縮短，更有可能在短時(shí)間內(nèi)造成絕緣擊穿等嚴(yán)重事故。因此，局部放電被認(rèn)為是造成絕緣失效的主要原因之一，也是絕緣劣化的重要宏觀表征。

經(jīng)過(guò)數(shù)10年的研究，電氣設(shè)備局部放電的測(cè)量、診斷及定位方法取得了豐碩的成果。然而，現(xiàn)有局部放電檢測(cè)技術(shù)仍面臨三個(gè)難題。局部放電檢測(cè)靈敏度不足。在實(shí)驗(yàn)室條件下，脈沖電流法檢測(cè)下限約1pC；而在現(xiàn)場(chǎng)條件下，脈沖電流法將面臨難以克服的電磁干擾問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)高靈敏度測(cè)量。

局部放電缺陷定位準(zhǔn)確度不佳。由于局部放電信號(hào)檢測(cè)靈敏度較低，造成現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信噪比小，且信號(hào)的多徑傳播還會(huì)造成信號(hào)的衰減、畸變和疊加，常常導(dǎo)致放電源定位困難，甚至無(wú)法定位。

難以診斷出放電時(shí)延較長(zhǎng)的局部放電信號(hào)。受試驗(yàn)條件和試驗(yàn)時(shí)間的限制，在出廠試驗(yàn)和交接試驗(yàn)中試驗(yàn)時(shí)間較短，一些缺陷的局部放電脈沖間隔較長(zhǎng)，不能表現(xiàn)出明顯的放電統(tǒng)計(jì)特征，常常導(dǎo)致這些統(tǒng)計(jì)時(shí)延較長(zhǎng)的脈沖被誤判為干擾。尤其是在直流電壓下，沒(méi)有交流電壓相位參考，難以準(zhǔn)確區(qū)分長(zhǎng)間隔放電脈沖和外界干擾，給直流局部放電測(cè)量帶來(lái)極大困難。

X射線是一種波長(zhǎng)極短（0.01～10nm）的電磁波，具有較強(qiáng)的電離能力。在面臨復(fù)雜多變的局部放電檢測(cè)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)選擇特定能量的X射線對(duì)絕緣缺陷的局部放電進(jìn)行激發(fā)，人為影響局部放電的發(fā)生和發(fā)展，降低局部放電的隨機(jī)性，從而為解決局部放電檢測(cè)難題提供一種思路。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)X射線激勵(lì)下固體絕緣中微小氣隙等局部放電現(xiàn)象開(kāi)展了大量研究。1967年，G.Mole等首次將X射線用于33kV金屬封閉母線內(nèi)部絕緣件放電定位，成功發(fā)現(xiàn)一起絕緣件因局部熔化產(chǎn)生氣泡缺陷的故障。

1988年，加拿大安大略水電局S.Rizzetto、J. M.Braun等首次指出，射線輻照能夠提高固體絕緣氣隙內(nèi)部有效電子產(chǎn)率，從而在宏觀上減小放電統(tǒng)計(jì)時(shí)延，使得氣隙放電在較低電壓下變?yōu)橐子谟^察和區(qū)分的連續(xù)性放電。

2013年，ABB瑞士研究中心開(kāi)發(fā)了一套X射線激勵(lì)GIS絕緣子中氣隙放電成套檢測(cè)裝置，有效地防止了具有氣隙缺陷的絕緣子進(jìn)入GIS產(chǎn)品組裝線。ABB對(duì)超過(guò)20000個(gè)絕緣子進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)可檢出最小尺寸為0.5mm的制造氣隙缺陷，且可以使得420kV絕緣子的氣隙放電起始電壓降低至120kV。

2015年，東芝公司、日本九州工業(yè)大學(xué)探索性地將X射線激勵(lì)氣隙放電技術(shù)用于環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式互感器內(nèi)缺陷定位，該技術(shù)通過(guò)使用窄射線束準(zhǔn)直裝置精確控制照射面積和位置，該方法能夠克服鐵心、繞組等的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂澆注缺陷進(jìn)行精確檢測(cè)。

現(xiàn)有X射線激勵(lì)局部放電檢測(cè)技術(shù)主要用于固體絕緣生產(chǎn)缺陷的檢測(cè)，取得了很好的效果。原因是固體絕緣氣隙中的氣體通常是低氣壓空氣，分子個(gè)數(shù)少，X射線的電離作用能在初始放電階段提供足夠的有效電子，顯著地促進(jìn)了氣隙局部放電的產(chǎn)生和發(fā)展。

而對(duì)于GIS/GIL內(nèi)部其他類(lèi)型典型缺陷，如高壓導(dǎo)體尖刺、懸浮導(dǎo)體或絕緣子沿面等類(lèi)型的缺陷，正常運(yùn)行條件下的高氣壓SF6氣體具有很強(qiáng)的電子吸附能力，是否會(huì)吸附X射線電離出的自由電子，削弱或抵消X射線的電離作用，導(dǎo)致缺陷局部放電不受外界影響，目前尚缺少相關(guān)研究。

新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華北電力大學(xué)）的研究人員張強(qiáng)、張瀚馳、李成榕、馬國(guó)明，在2019年第24期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文（論文標(biāo)題為“X射線激勵(lì)對(duì)SF6中直流針尖放電的影響”），針對(duì)電氣設(shè)備局部放電檢測(cè)面臨的難題，探索了X射線激勵(lì)對(duì)運(yùn)行條件下GIS/GIL中針尖缺陷放電激發(fā)的可行性，明確了X射線激勵(lì)對(duì)高氣壓SF6氣體中直流針尖局部放電特征的影響規(guī)律，為X射線激勵(lì)下SF6氣體環(huán)境中缺陷的局部放電高靈敏度檢測(cè)方法提供基礎(chǔ)。

1）對(duì)本文設(shè)計(jì)的長(zhǎng)15mm、曲率半徑為50μm的針尖缺陷，X射線激勵(lì)能夠降低正、負(fù)極性直流局部放電起始電壓約28.6%和15.6%，即對(duì)正極性針尖放電起始電壓降低的程度更大。

2）對(duì)本文設(shè)計(jì)的長(zhǎng)15mm、曲率半徑為50μm的針尖缺陷，X射線激勵(lì)能夠顯著提高正、負(fù)極性放電的脈沖重復(fù)率，提高正極性放電脈沖重復(fù)率5.3～17.0倍，提高負(fù)極性放電脈沖重復(fù)率80.4～166.7倍，并相應(yīng)地降低正負(fù)極性針尖放電間隔時(shí)間。X射線激勵(lì)能夠改變針尖放電特高頻信號(hào)的幅值分布，降低正極性放電的特高頻信號(hào)幅值約35.3%，有明顯的“抑制”效果，對(duì)負(fù)極性放電影響較小。

3）X射線的光子能量高于SF6分子的電離能，通過(guò)光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)分步電離SF6分子，產(chǎn)生額外的自由電子，并克服SF6氣體對(duì)自由電子的吸附，產(chǎn)生有效電子參與局部放電，降低放電統(tǒng)計(jì)時(shí)延，影響放電的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程。