GBT 23642-2026《电气绝缘材料和系统 瞬时上升和重复电压冲击条件下的局部放电(PD)电气测量》标准立项发展报告

GB/T23642-2026《电气绝缘材料和系统瞬时上升和重复电压冲击条件下的局部放电(PD)电气测量》标准立项发展报告（StandardizationDevelopmentReport:ElectricalInsulatingMaterialsandSystems-ElectricalMeasurementofPartialDischarge(PD)underShortRiseTimeandRepetitiveVoltageImpulses）摘要随着以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的第三代宽禁带半导体功率器件在轨道交通、新能源汽车、智能电网及高端装备制造领域的规模化应用，电力电子变流器输出波形呈现出更高的电压变化率（dv/dt）和更陡的上升沿。瞬态脉冲电压的重复冲击对电气绝缘系统构成了严峻的考验，局部放电（PartialDischarge,PD）成为诱发绝缘材料与绝缘结构早期失效的关键物理机制。我国现行国家标准GB/T23642-2017《电气绝缘材料和系统瞬时上升和重复电压冲击条件下的局部放电（PD）电气测量》在实施多年后，已难以完全覆盖新一代高压、高频电力电子装备的测试需求。为此，全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会（SAC/TC112）依据《中华人民共和国标准化法》及新版《国家标准管理办法》，组织开展了《电气绝缘材料和系统瞬时上升和重复电压冲击条件下的局部放电（PD）电气测量》（GB/T23642-2026）的修订工作。本报告系统阐述了该标准立项的产业背景、技术难点、修订原则及主要技术内容。新标准在测量频率范围、脉冲上升时间设定、抗干扰能力及试验结果可重复性等方面实现了显著提升，进一步提升了与IEC61934:2021等国际标准的一致性程度，对推动我国新能源装备用高可靠性绝缘系统的自主研发、质量评价与国际互认具有重要的支撑作用。关键词：局部放电；瞬时上升电压；重复电压脉冲；电气绝缘系统；宽禁带半导体；标准化；GB/T23642-2026Keywords:PartialDischarge;ShortRiseTimeVoltage;RepetitiveVoltageImpulses;ElectricalInsulationSystem;WideBandgapSemiconductor;Standardization;GB/T23642-2026一、立项背景与产业需求分析1.1新一代电力电子技术对绝缘测试的颠覆性挑战局部放电是指导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电，其本质是绝缘内部或表面的电场集中区域发生的气体击穿现象。该微秒乃至纳秒级的放电过程伴随高频电流脉冲、电磁辐射以及声发射，长期累积会造成绝缘材料的热降解、化学侵蚀和电-机械应力损伤，最终导致绝缘失效。传统工频局部放电测量技术（依据IEC60270标准）仅适用于50/60Hz正弦交流电压条件，主要针对高压电缆、变压器及开关设备的绝缘巡检与型式试验。然而，在现代电力电子系统中，PWM（脉宽调制）变频驱动器通过快速开断功率开关器件输出具有陡峭上升沿（纳秒至微秒级）的重复脉冲电压序列。SiCMOSFET的电压切换速率可达50kV/μs甚至更高。这种非正弦、高重复频率的电压波形与工频正弦波在绝缘介质中引发的空间电荷注入/抽出、电树枝引发及局部放电行为存在本质差异。研究数据表明，绝缘介质在重复脉冲电压下的局部放电起始电压（PDIV）显著低于工频正弦电压下的数值，且放电重复率更高，放电幅值波动更大。若单纯沿用常规工频测试方法，将严重低估高频脉冲工况下绝缘系统的运行风险。1.2新能源装备制造升级的刚性需求“十四五”以来，我国高端装备制造业进入高质量发展新阶段。在新能源汽车领域，800V高压平台已成为行业主流发展方向，牵引电机驱动电压的高频化使得驱动电机绝缘系统的PDIV设计裕度压缩至历史新低。在轨道交通领域，碳化硅变流器的大规模装车应用显著提升了牵引系统的功率密度与效率，但同时也对牵引电机的匝间绝缘、对地绝缘及相间绝缘提出了更为苛刻的耐脉冲电晕要求。此外，风力发电变流器、智能电网中的固态变压器以及航空航天多电/全电飞机的电力作动系统，均大量采用高dv/dt的脉冲宽度调制功率变换技术。这种技术趋势迫切需要一个适应现代复杂电压激励形态的高置信度局部放电检测与评价标准。1.3国际标准与国内标准协同发展的客观需要国际上，IEC61934:2021《电气绝缘材料和系统瞬时上升和重复电压冲击条件下的局部放电（PD）电气测量》已在全球范围内广泛实施。我国现行版本GB/T23642-2017修改采用了IEC61934:2011。鉴于国际标准在脉冲电压参数定义、校准方法以及统计评价准则等方面已进行多项技术修订，我国相关标准体系需同步更新，以支撑国内产品与国际市场检测结果的互认。因此，基于最新的IEC国际标准框架，结合国内应用端的具体需求，对GB/T23642开展修订已成为当务之急。这一修订不仅是标准文本上的同步换版，更是我国电力电子产业升级在标准层面的具象映射。二、标准修订的必要性与工作基础2.1原标准在实施中暴露的局限性及修订必要性GB/T23642-2017作为我国电气绝缘材料与系统在非正弦电压条件下局部放电测量的首个基础性方法标准，在近十年的实施周期内为变频电机、绝缘漆、电磁线等产品的耐电晕试验及质量控制提供了明确的技术依据。随着实践的深入，该标准逐渐暴露出一些局限性与空白点：首先，测试电压波形参数的设定范围偏窄。原标准规定的主要参数（如上升时间、重复频率）是基于当时IGBT器件的典型输出特性设定的，难以覆盖当前宽禁带器件所带来的极短上升时间（数十纳秒）与更高重复频率（数十千赫兹）工况。业界的试验需求已远远超出原标准的参数覆盖域，导致超范围测试时标准解读出现歧义。其次，局部放电信号的宽频捕获与精细判别功能有待强化。在脉冲电压测试条件下，干扰信号主要来源于脉冲电源的共模传导以及试验回路中的阻抗失配反射。原标准对宽带检测阻抗的频响特性以及信号分离技术的具体规定相对原则化，对微弱PD信号的捕获灵敏度有待提升。第三，试验结果的可比性与复现性存在隐忧。由于缺少对试验回路布置、接地方式、屏蔽措施等细节更具操作性的指导条款，不同实验室间的PDIV或放电强度数据分散性较大。这在质量仲裁与产品认证环节引发了对试验有效性的质疑。因而，对GB/T23642进行系统的技术修订，扩大波形参数的适用范围，细化测量系统的检定/校准要求，并引入现代数字信号处理（如时频分析、模式识别）判别指南，是解决目前实际测试痛点、适应新一代电气装备绝缘可靠性的必然选择。2.2标准修订的工作基础本标准的修订工作由全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会（SAC/TC112）归口管理，由中国机械工业联合会提出。标准修订工作组成员单位涵盖了中国电力科学研究院有限公司、上海电器科学研究院、西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室、哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室、中车株洲电机有限公司、上海电缆研究所有限公司、华为数字能源技术有限公司及各主要电磁线制造骨干企业等。起草工作组系统梳理了近年来国内外在该领域的大量科研成果与工程失效案例，并依托国内多个高压试验大厅开展了多轮实验室间比对验证试验，从而为标准技术内容的科学性与可操作性提供了坚实的实证支撑。三、标准主要技术内容与修订要点本次修订遵循“统筹协调、继承创新、国际接轨、应用导向”的基本原则，标准主体架构仍分为范围、规范性引用文件、术语和定义、试验电压产生与测量系统、试验程序、试验结果的记录与报告以及附录等部分。相比GB/T23642-2017，新版标准主要在以下核心技术维度实现了优化和突破：3.1测量电压波形参数的扩展与场合适配新版标准在脉冲电压参数设定上进行了全面升级。在上升时间方面，标准保留了适用于传统IGBT工况的典型上升时间档位（如0.5μs~1μs），并增加了适应宽禁带功率器件工况的纳秒级极短上升时间档位（如50ns~100ns）。在重复频率方面，扩展了高重复频率测试范围（最高可达20kHz或更高），以充分模拟高速开关条件下绝缘介质承受的累计电应力。为兼顾该类测试的工程可行性，标准同时引入了简化试验程序（如恒定应力法）与加速耐久性试验程序，并明确了在不同测试目的（如筛选对比、寿命评定）下波形参数的推荐适用区间。3.2局部放电测量系统的宽带检测与灵敏度要求针对瞬时脉冲条件下的PD信号特点，新版标准详细规定了测量阻抗的频率特性要求，要求检测频带能够有效提取纳秒级陡脉冲激励下产生的数十纳秒脉宽的PD脉冲。标准对测量系统的截止频率、衰减特性以及灵敏度（最小可检测视在电荷量）给出了量化建议。同时，为有效规避脉冲电源开关动作产生的强共模电流对PD信号甄别的扰动，修订版特别强化了差分测量、平衡电路及数字滤波技术的应用准则，并对测试回路的空间布置、接地回路设计给出了精细化的指导原则。3.3统计评价指标与结果表述的规范化为提升试验结果的可比性，新版标准引入并明确了用于表征重复脉冲PD严重程度的统计参量，包括但不限于局部放电起始电压（PDIV）、局部放电熄灭电压（PDEV）、单脉冲放电能量与平均放电功率等。针对高重复率脉冲下放电脉冲的重叠效应，标准定义了有效放电脉冲的计数法则与时窗选取原则。同时，标准推荐采用威布尔分布等统计手段对测量数据进行极值分析，以评估绝缘系统在长期重复脉冲应力下的失效概率，从而为绝缘结构的设计选型提供定量化的决策依据。3.4试验报告的信息化与可追溯性要求为了保证质量数据的可追溯性，修订后的标准对试验报告所需记录的关键信息提出了严格要求，内容包括但不限于：脉冲电压的幅值、极性、上升时间、下降时间、脉冲宽度、重复频率、试验温度、相对湿度以及环境气压；测量系统的校准证书编号与有效期；PD信号的典型波形图与统计谱图。通过建立完整的测试信息链，标准助力产业界建立高性能绝缘系统的数字孪生数据库。四、与相关标准法规及政策的协调关系本标准的修订严格遵照《中华人民共和国标准化法》关于强制性标准与推荐性标准的管理边界，作为推荐性国家标准，为企业与检测机构自愿采用，但一旦被法规、合同或认证制度引用则具有相应的约束力。在技术内容层面，本标准与GB/T7354《高电压试验技术局部放电测量》、GB/T1408《绝缘材料电气强度试验方法》、GB/T4074《绕组线试验方法》等系列基础标准保持高度协调。在试验方法逻辑上，本标准侧重“具有陡前沿重复脉冲电压作用下的PD测量”，与GB/T31840.3《额定电压1kV到35kV挤包绝缘电力电缆及附件第3部分：额定电压1kV到35kV电缆冷缩式附件》或JB/T10930《电气绝缘用无溶剂型胶复合物》等产品标准中的耐电晕试验要求互为补充，共同构成覆盖电气绝缘“材料-结构-系统”全链条的试验方法标准矩阵。此外，该标准积极支撑工信部《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中关于核心零部件“高压绝缘”可靠性和安全性的权威技术要求，以及国家市场监管总局关于实施“标准助力产业基础高级化”的重点行动方向。标准的发布实施将为“碳达峰、碳中和”目标下的高效电能变换装备提供关键的基础共性技术标准支撑。五、标准实施预期效益5.1提升高端装备绝缘可靠性验证能力标准实施后，电工行业可科学评估绝缘材料及绝缘系统在真实脉冲电压环境下的耐局部放电性能，为绝缘结构的优化设计和绝缘材料的迭代升级提供精确的测试工具。这有助于将电机、变压器等产品的绝缘失效模式提前至研发阶段予以甄别消除，显著延长装备的安全使用寿命。5.2促进国际贸易便利化与标准互认通过等同采用或修改采用最新的IEC61934国际标准，使得国内检测机构的试验报告更容易获得国际用户的认可，实质性地消除技术性贸易壁垒。对于具备出口需求的变频电机、高压直流继电器及新能源汽车驱动电机企业而言，将大幅降低产品在海外认证过程中因试验方法差异而造成的重复测试成本。5.3支撑构建新型电力系统与装备全生命周期管理随着新型电力系统中电力电子变压器、静止无功发生器、有源滤波器等装置的大规模接入，其绝缘系统面临前所未有的高频暂态电压冲击。新标准的落地应用，为上述设备的状态检修、在线监测阈值设定提供原始数据支撑，间接推动电力设备从“计划检修”向“状态检修”的模式变革。六、主要修订单位介绍——西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室在本标准的修订过程中，西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室作为核心技术支持单位，承担了关键技术攻关与验证试验工作，为标准的科学性提供了有力的学术支撑。该实验室依托西安交通大学电气工程学科（国家“双一流”建设学科），是我国电气绝缘与高电压技术领域最重要的科学研究与人才培养基地之一。实验室在绝缘介电现象、空间电荷特性、电树枝老化机理以及极端条件下绝缘失效机制等基础研究方向拥有深厚积累。特别是在重复脉冲电压下的局部放电起始机理与绝缘损伤模型研究方面，实验室团队近年在权威期刊发表了多篇高水平论文，并基于自主搭建的宽频带局部放电测量平台，系统研究了脉冲上升时间、重复频率对聚酰亚胺、云母带及变频电磁线绝缘系统PDIV的影响规律。在本次标准制修订过程中，实验室承担了如下关键任务：1.基础数据提供与参数验证：实验团队利用高压方波发生器与超宽带局放检测系统，完成了多组典型绝缘结构在宽范围dv/dt条件下的PDIV测试，验证了新版标准中扩展参数档位的合理性和可执行性。2.测量抗干扰策略研究：针对普遍存在的脉冲干扰问题，实验室提出了