电缆绝缘材料电晕老化测试用高压电源的局部放电检测
在电力电缆的绝缘材料研究中，电晕老化是导致绝缘性能劣化的主要机制之一。为了在实验室条件下加速模拟这一过程，并对材料寿命进行准确评估，需要构建一套能够长时间施加高压并同步监测局部放电信号的测试系统。该系统的心脏——高压电源，在此场景中扮演着双重角色：它既是产生电晕的能量源，又是局部放电检测链路的组成部分。这一双重角色对高压电源的纯净度、稳定性及与检测电路的电磁兼容性提出了极高要求，任何电源自身的放电或噪声都可能湮没被测材料的微弱放电信号，导致测试结论完全失真。
电晕老化测试中，局部放电信号的检测通常采用脉冲电流法或高频电流互感器法。其基本原理是：当材料内部或表面发生微小的放电时，放电通道的瞬间导通会在外回路中感应出一个陡峭的电流脉冲。通过耦合电容和检测阻抗，可将此脉冲提取并放大，用于分析放电的幅值、相位、重复率等特征参数。然而，高压电源在正常工作时，其整流二极管的恢复电流、开关器件的开关尖峰以及变压器绕组间的位移电流，都会产生与局部放电信号频谱重叠的噪声脉冲。若电源自身噪声水平高于材料的起始放电水平，则材料的真实放电将被完全淹没。因此，用于电晕老化测试的高压电源，其设计原则首先应是“作为传感器的电源”——必须将电源自身的电磁干扰抑制到远低于待测材料典型放电幅值的水平。
实现这一目标的首要措施是采用无局部放电的绝缘结构。传统高压电源中的变压器、电抗器等部件，由于绝缘设计不当或工艺缺陷，在高电压下自身就可能产生局部放电。因此，测试系统专用的高压电源，其内部所有高压部件都必须经过严格的局部放电出厂测试，且需在设计阶段就遵循无局放原则。例如，高压变压器应采用分段式绕组和多重绝缘筒结构，将匝间电压梯度降至最低；高压输出端子应采用光滑无毛刺的金属件，并嵌入足够厚度的环氧树脂中，以消除尖端放电；所有高压连接点均应进行屏蔽处理，防止电晕从连接处辐射。
其次是采用多级滤波与屏蔽隔离。高压电源内部的高频开关噪声需通过多层LC滤波器衰减至背景噪声水平以下。但滤波本身并不能完全消除噪声，因为滤波器与电源机箱之间的电位差可能通过杂散电容耦合至输出端。因此，需将高压产生单元与输出滤波单元进行分舱屏蔽，每个屏蔽舱之间采用穿心电容或光纤进行信号穿越，确保高频电流路径被限制在各自舱内。整个电源机箱应构成完整的六面体法拉第笼，其门缝、通风孔等所有开口均需用电磁密封衬垫或波导板覆盖，防止内部噪声向外辐射干扰检测电路。
高压电源与局部放电检测电路的连接方式直接影响检测灵敏度。传统检测方法中，耦合电容与检测阻抗串联后并接在电源输出端与地之间。这种接法使得电源的残余噪声与材料的放电信号串联进入检测阻抗，无法区分。现代方案采用差分检测技术：在高压侧串联一个无局放的参考电容，其容值与试品电容相当；检测阻抗接在参考电容与试品电容的公共端之间。当电源噪声作用时，它在参考电容和试品电容上产生相同的位移电流，在检测阻抗上方向相反而抵消；只有当试品内部发生放电时，放电电流才破坏这一平衡，在检测阻抗上产生信号。这种平衡差分技术可将电源噪声的共模抑制比提升40dB以上。
电源的长期稳定性同样关乎测试结论的可靠性。电晕老化测试通常持续数百小时甚至数千小时，要求高压电源的输出电压在此期间漂移极小，否则老化过程无法在恒定的电场强度下进行，所得寿命数据将失去比较意义。这要求电源的反馈分压器采用电压系数极低的精密电阻，并置于恒温槽中；参考电压源应基于埋入式齐纳二极管，其长期漂移低于2ppm/千小时。同时，电源的监控系统应记录整个老化过程中的电压、电流及局部放电趋势，以便后期剔除因电压波动导致的数据异常点。
环境因素的干扰也是不容忽视的现实问题。测试通常在屏蔽室中进行，但接地系统的任何瑕疵都会引入工频干扰。高压电源与检测电路应共享同一个接地参考点，且该点与屏蔽室地网之间采用短而粗的铜带连接。所有信号线缆均需采用双层屏蔽同轴电缆，外层屏蔽在电源端接地，内层屏蔽在检测端接地，构成完整的屏蔽连续性。此外，测试室的温湿度应控制在恒定范围，因为湿度变化会影响试品表面的漏电流，从而改变局部放电的起始电压和幅值。
最后，测试系统的有效性必须通过标准校准器进行定期验证。在校准过程中，将已知电荷量的校准脉冲注入试品两端，检测系统应能准确还原其幅值。若校准值偏离超过允许范围，则需排查从高压电源、耦合电容到检测放大器的整个链路。唯有经过严格校准的系统，其测得的电晕老化数据才具有科学意义。从电源设计到系统集成，从噪声抑制到环境控制，电晕老化测试用高压电源的局部放电检测功能，体现的是将高压电源从单纯的能源设备升华为精密测量仪器的工程哲学。
