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

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:PartialDischarge(PD)ElectricalMeasurementofElectricalInsulatingMaterialsandSystemsunderRapidlyRisingandRepetitiveVoltageImpulses摘要随着以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体器件在电力电子系统中的大规模应用，功率变换器的开关速度与开关频率显著提升，其产生的瞬时上升（纳秒级）和重复电压冲击对电气绝缘系统构成严峻威胁。传统工频及低频条件下的局部放电测量方法已无法准确反映此类应力下的绝缘劣化行为。本报告针对国家标准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》的立项背景、技术内容、国际对标情况及实施意义展开系统论述。该标准修改采用IEC61934:2020国际标准，规定了重复脉冲条件下局部放电电气测量的通用要求、测试回路、校准程序及数据处理方法，填补了我国在快前沿电压冲击条件下绝缘状态评估领域的标准空白。标准的发布实施将有力支撑高压电力电子装备的绝缘设计与质量管控，推动新能源、轨道交通、航空航天等领域核心设备国产化进程中的可靠性验证能力提升，并为后续相关产品检测认证体系的构建奠定基础。关键词：局部放电；重复电压冲击；瞬时上升电压；电气绝缘；绝缘诊断；电力电子；国家标准AbstractWiththelarge-scaleapplicationofwide-bandgapsemiconductordevicessuchassiliconcarbide(SiC)andgalliumnitride(GaN)inpowerelectronicsystems,theswitchingspeedandswitchingfrequencyofpowerconvertershavesignificantlyincreased.Theresultingrapidlyrising(nanosecond-level)andrepetitivevoltageimpulsesposeseverethreatstoelectricalinsulationsystems.Traditionalpartialdischarge(PD)measurementmethodsunderpower-frequencyorlow-frequencyconditionscannolongeraccuratelycharacterizeinsulationdegradationbehaviorsundersuchstresses.Thisreportsystematicallyelaboratesontheprojectbackground,technicalcontents,internationalbenchmarking,andimplementationsignificanceofthenationalstandardGB/T23642-2026,*PartialDischarge(PD)ElectricalMeasurementofElectricalInsulatingMaterialsandSystemsunderRapidlyRisingandRepetitiveVoltageImpulses*.Thestandard,modifiedadoptionofIEC61934:2020,specifiesgeneralrequirementsforPDelectricalmeasurementunderrepetitiveimpulsevoltageconditions,coveringtestcircuits,calibrationprocedures,anddataprocessingmethods.ItfillsthegapinChina'sstandardizationframeworkconcerninginsulationconditionassessmentunderfast-frontvoltageimpulseconditions.Thereleaseandimplementationofthisstandardwilleffectivelysupportinsulationdesignandqualitycontrolofhigh-voltagepowerelectronicequipment,promotethereliabilityverificationcapabilityenhancementinthelocalizationprocessofcoreequipmentinnewenergy,railtransportation,aerospace,andothersectors,andlayafoundationforthesubsequentestablishmentofproducttestingandcertificationsystemsforrelatedproducts.Keywords:partialdischarge;repetitivevoltageimpulses;rapidlyrisingvoltage;electricalinsulation;insulationdiagnostics;powerelectronics;nationalstandard一、引言1.1立项背景局部放电（PartialDischarge,PD）是电气绝缘系统中局部区域发生但没有贯穿整个绝缘介质的电气击穿现象，它是反映绝缘系统健康状况的关键特征参量。长期以来，局部放电测量技术作为绝缘状态评估和预防性维护的核心手段，在电力设备制造质量控制和运行可靠性保障中发挥着不可替代的作用。近年来，以碳化硅（SiC）金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和氮化镓（氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT））为代表的宽禁带半导体功率器件技术突飞猛进，推动电力电子变换器向高频化、高功率密度化方向快速发展。与传统硅基绝缘栅双极型晶体管（IGBT）器件相比，宽禁带器件具有更快的开关速度（电压变化率dv/dt可达数十kV/μs乃至更高）和更高的开关频率（可达数百kHz）。由此产生的重复性陡前沿电压脉冲直接施加于电机绕组、干式变压器、电缆终端等电气绝缘结构之上。在这种严酷的电应力条件下，绝缘系统表现出与传统正弦电压激励下截然不同的局部放电行为特征：放电重复率显著提高、放电起始电压（PDIV）降低、单次放电能量分布改变、绝缘老化速率加快。国内外大量研究表明，以脉宽调制（PWM）驱动的变频电机绝缘系统为例，其过早失效的根因几乎均可追溯至重复脉冲电压下的局部放电侵蚀。然而，现行有效的GB/T7354等标准主要针对工频或直流电压条件下的局部放电测量，无法全面覆盖快速上升前沿电压和纳秒级脉冲重复率的测试需求。这导致变频电机、牵引变压器、光伏逆变器、车载电力电子设备等产品的绝缘系统缺乏统一的试验评价依据，制约了产品质量提升和国际市场准入。1.2标准修订必要性分析面对上述技术挑战，制定适用于瞬时上升和重复电压冲击条件下的局部放电电气测量国家标准势在必行，其必要性体现在以下三个方面：（一）服务于国家战略性新兴产业发展《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出加快发展新能源汽车、智能电网、高端装备制造等战略性新兴产业。碳化硅和氮化镓功率器件已被纳入国家重点研发计划重点支持方向。绝缘系统作为电力电子装置可靠性的核心保障之一，其考核评价必须依据科学统一的标准方法。（二）填补国内标准空白，促进国际接轨国际电工委员会（IEC）已于2011年首次发布IEC61934标准，并在2020年发布第二版即IEC61934:2020。美国和欧盟已将该标准方法广泛应用于变频电机、航空电源等领域的绝缘型式试验。我国在该领域的标准化工作相对滞后，GB/T23642-2009虽然规定了电气绝缘材料与系统在重复电压冲击下的评估方法，但尚未形成系统完整的局放电气测量国家标准。此次修订，有利于我国在该测试技术领域实现与国际标准的同步接轨。（三）满足产业界的迫切需求国内主要变频电机、电力电子变压器和功率模块制造企业长期面临“试验无标准可依”的困境。不同企业自建的测试方法差异较大，测试结果难以横向比较，直接影响产品认证和市场准入效率。本标准的制定将为行业提供统一规范的测试方法和判定准则。二、标准编制基本情况2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|GB/T23642-2026||标准名称|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||英文名称|Electricalinsulatingmaterialsandsystems—Partialdischarge(PD)electricalmeasurementunderrapidlyrisingandrepetitivevoltageimpulses||标准状态|未生效（即将发布）||发布机构|国家标准化管理委员会（国家标准）||发布日期|2026年7月30日||实施日期|2027年2月1日||国际标准对应关系|修改采用IEC61934:2020|2.2标准修订背景与任务来源本标准的修订计划由国家标准化管理委员会下达，归口单位为全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会（SAC/TC301）。该技术委员会秘书处设于中国电器工业协会，主要负责电气绝缘材料、绝缘系统的耐热性评定、电性能测试方法等领域国家标准和行业标准的制修订工作。随着电力电子技术的迅猛发展，特别是在国家“双碳”战略背景下新能源汽车、风电光伏等新能源装备制造业高速增长，行业对高频高压绝缘测试标准的需求日趋迫切。现行GB/T23642-2009标准在测试回路的抗干扰能力、校准程序的规范性以及测量不确定度评估方面均已滞后于国际最新技术水平。全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会在广泛调研和充分论证的基础上，向国家标准化管理委员会提交了标准修订立项申请。2.3标准修订背景与任务来源标准编制遵循以下原则：一是坚持与国际接轨的原则——积极采用IEC61934:2020国际标准的最新成果，结合国内实际使用经验进行修改采用。二是坚持科学性与可操作性相结合的原则——在确保测试方法严谨性的同时，充分考虑国内实验室设备和人员水平的现实条件。三是坚持协调一致原则——与GB/T7354（局部放电测量）、GB/T16927.1（高电压试验技术）等基础标准保持术语定义和技术要求的有效衔接。三、标准主要内容及技术要点3.1标准适用范围本标准规定了在瞬时上升和重复电压冲击条件下进行局部放电电气测量的通用技术要求和试验方法。适用于电气绝缘材料和系统在脉冲电压作用下的局部放电起始电压（PDIV）和局部放电熄灭电压（PDEV）测定、局部放电幅值分布特征采集和分析，以及绝缘系统在重复脉冲电压作用下的耐久性评价。3.2关键技术内容标准的核心技术内容包括以下几个关键环节：（一）测试电压波形定义与生成。规定了重复脉冲电压的波形参数（上升时间、脉宽、重复频率、极性等）的定义和允差范围。明确了单极性和双极性两种典型脉冲波形。电压脉冲的上升时间范围通常从纳秒级（如50ns）到微秒级（如1μs），需根据实际应用场景选择波形参数。（二）测试回路拓扑结构。标准规定了适用于重复脉冲条件下的局部放电测试回路布置方式，对耦合电容、检测阻抗（或高频电流互感器）等关键元件的频率特性要求做出明确规定。测量回路需具有足够的带宽以捕捉纳秒级局部放电脉冲信号，标准推荐测量系统−3dB带宽应覆盖10kHz至30MHz（可依据实际脉冲参数适当拓展高频端），确保信号的保真度。（三）校准与灵敏度验证。鉴于重复脉冲条件下强干扰环境对微弱局部放电信号检测的挑战，标准引入了针对性的校准策略，包括利用标准电荷发生器注入已知电荷量的方法进行系统校准，校准时注入点的选择、注入脉冲与测试脉冲的同步方式均有明确规定。标准给出了不同测试条件下的最小可检测电荷量要求。（四）抗干扰措施。针对脉冲电压源本身产生的强电磁干扰，标准给出了多种可选的抗干扰技术方案，包括但不限于差分测量法、时间窗法、频谱分析法和波形特征判别法，试验人员可根据实际干扰特征选择适用方案。（五）局部放电特征参数的提取与报告。标准要求在重复脉冲条件下重点记录局部放电起始电压、局部放电熄灭电压、单脉冲视在电荷量、单位时间放电次数、平均放电电流等关键特征参量。放电相位分布图谱在脉冲条件下演变为相对于脉冲沿的时间分布图谱，标准要求针对脉冲的上升沿、平顶阶段和下降沿分别统计放电特征，以全面反映不同时间阶段的绝缘放电行为。3.3主要技术难点及解决方案在标准编制过程中，技术工作组面临着千赫兹级及以上重复频率脉冲电压下局部放电信号检测灵敏度不足、测试回路寄生参数对纳秒级脉冲波形保真度的影响、脉冲宽度窄（亚微秒级）导致单次脉冲内放电时间分辨率受限等三大技术难题。编制组通过广泛的实验室间比对试验和公开文献调研，创造性地引入了频域屏蔽与时域窗口相结合的多级抗干扰策略，建立了基于参考脉冲通道的波形保真度验证方法，并在标准中给出了最小脉冲宽度的推荐值范围，从而有效解决了上述关键技术问题。四、主要参与单位简介4.1主要起草单位——上海交通大学上海交通大学是本标准修订工作的主要承担单位之一。上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程系在高电压与绝缘技术领域拥有深厚的学科积累和突出的科研实力。学科平台优势。电气工程系设有电力设备电气绝缘国家重点实验室（上海交通大学分部）和教育部重点实验室，拥有完备的高压试验大厅和电力电子装备绝缘测试平台。实验室配备有全自动局部放电检测系统、高速数字示波器（带宽高达数GHz）、任意波形发生器以及具有不同电压等级和频率范围的重复脉冲电压源等先进试验设备，具备从纳秒级脉冲信号产生到皮库级局部放电信号捕获的全链条测试能力。科研积累与学术成就。研究团队长期从事变频电机绝缘系统局部放电特性研究、电力电子变压器绝缘设计与状态评估、绝缘材料在快前沿脉冲电压下的老化机理研究等方向。近年来承担了多项国家重点研发计划项目和国家自然科学基金重点项目，在脉冲电压下局部放电的测量方法、放电模式识别、绝缘寿命评估模型等方面取得了系列创新性成果，在国内外权威期刊发表高水平学术论文百余篇。标准化工作贡献。上海交通大学长期积极参与全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会（SAC/TC301）的各项标准化活动，在IEC61934标准的转化过程中提供了大量试验数据和经验支撑。特别是在测试回路的寄生参数控制、校准脉冲的注入方式选择、以及复杂电磁环境下微弱局部放电信号的提取算法等关键技术环节贡献了重要的研究成果和工程经验，是本标准顺利修订完成的核心技术力量之一。4.2其他参与单位本标准修订还汇聚了行业内多家优势单位的力量，包括中国电器科学研究院股份有限公司、西安交通大学、哈尔滨理工大学、上海电器科学研究院（集团）有限公司、保定天威保变电气股份有限公司等。相关行业龙头制造企业的参与确保了标准既能反映前沿科技成果，又能兼顾实际生产制造过程中的可实施性。五、标准实施的意义与预期效益5.1技术引领效益本标准的发布实施将从根本上改变我国电力电子绝缘系统局部放电测试领域方法不一、结果互不承认的现状，为变频电机、牵引变流器、光伏逆变器、风力发电变流器、电动汽车驱动系统等高端装备的绝缘系统验证评价提供统一标尺。5.2产业推动效益标准的实施将倒逼绝缘材料生产企业优化配方设计，推动电