局部放電偵測｜電氣微小缺陷的抓漏大師

局部放電測試（Partial Discharge Detection，PD），是抓電容式產品的微小缺陷的方式。舉例來說，像是電容、電池、光耦合器、電纜等等，都是可以應用的範圍。母法規是IEC60270，High-voltage test techniques – Partial discharge measurements。

在兩導體之間的絕緣物體中，如果出現微小的縫隙缺陷(Void)，則會產生局部放電的現象。因為絕緣物體的介電強度(Dielectric Strength)遠比空氣來個高，因此局部缺陷中的氣體會優先放電。一般空氣的介電強度約在3MV/m左右。

局部放電的物理量

局部放電是以pico Coulomb來計算，是個絕對的物理量。較之電弧偵測，有清楚的判斷標準，因此漸漸地成為電氣安規的新寵兒。pico是10的負12次方。
庫倫的計算方式是1C=1A‧s，因為局部放電的電流太小，很容易跟雜訊混雜在一起，因此是用電流的積分來計算。詳細的計算方式，參考IEC60270或者一些高壓工程的課本都有描述。大致上會用到一些拉普拉斯方程式。

以IEC60270來說，最終的判別是以5pC為判定。意思就是說如果給予待測物高壓，若機器測到5pC的話，則會判定Fail，反之低於的話就會持續測試到結束， 然後判定PASS。

PD的線路設計

局部放電的量測，有分成非接觸式以及接觸式。非接觸式就是以超聲波的方式進行量測，而接觸式就是以電子電路的方法進行量測。以接觸式電子電路的測試方式，首先是以大電阻(Mohm)作為shunt，提高訊雜比。之後經放大器後再經過窄頻濾波器(Narrow Band Filter)，約在100kHz左右，最後再經過放大器，峰值Latch住即可，最後進入A/D讀取訊號。這個訊號當

Sensor的前一兩級，建議使用Shielding，避免外部訊號干擾，造成原本極小的訊號被干擾到。可以的話，最好用金屬盒蓋起來，螺絲下地。

PD校正

要以庫倫數5pC進行判定，首先，得告訴機器什麼樣子叫做5pC，這時候就要進行校正。校正方式其實非常簡單，就是在一顆電容1pC上存上5V(或者10pC上存在0.5V)，然後開關瞬間短路把電放掉，這時候的電荷量就是5pC。如果擔心自行設計的校正器不準，也可以購買坊間一個十幾萬的校正器，像是Power Diagnostix Systems出的PD calibrator。

20210214 Ver 1.0
20210404 Ver 1.1 新增電壓與PD電流波型、PD的線路設計