IEC 60270:2000

High-voltage test techniques - Partial discharge measurements

Applies to the measurement of localized electrical discharges in insulating media, restricted to only a part of the dielectric under test and only partially bridging the insulation between conductors. The contents of the corrigendum of October 2001 have been included in this copy.

Techniques des essais à haute tension - Mesures des décharges partielles

Applies to the measurement of localized electrical discharges in insulating media, restricted to only a part of the dielectric under test and only partially bridging the insulation between conductors. Le contenu du corrigendum d'octobre 2001 a été pris en considération dans cet exemplaire.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 20-Dec-2000
• ICS: 17.220.20 - Measurement of electrical and magnetic quantities
• ICS: 19.080 - Electrical and electronic testing
• Technical Committee: TC 42 - High-voltage and high-current test techniques
• Drafting Committee: WG 11 - TC 42/WG 11
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 21-Dec-2000
• Completion Date: 30-Nov-2000

Relations

• Amended By: IEC 60270:2000/AMD1:2015 - Amendment 1 - High-voltage test techniques - Partial discharge measurements
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Corrected By: IEC 60270:2000/COR1:2001 - Corrigendum 1 - High-voltage test techniques - Partial discharge measurements
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Revised: IEC 60270:2025 - High-voltage test techniques – Charge-based measurement of partial discharges
• Effective Date: 05-Sep-2023

Overview

IEC 60270:2000 - High‑voltage test techniques - Partial discharge measurements - is the international standard for electrical measurement of localized partial discharges (PD) in insulating media. It covers PD that occur in part of a dielectric and only partially bridge the insulation between conductors. The third edition (2000, with the October 2001 corrigendum included) defines terminology, measurable PD quantities, recommended test circuits and both analogue and digital measurement methods for PD testing up to 400 Hz (alternating) and for direct voltage tests (see clause 11).

Key Topics

• Definitions and quantities: Standardized PD terminology (clause 3) and the measurable quantities relevant to PD diagnosis (apparent charge, pulse repetition rate, average discharge current, etc.).
• Test circuits and measuring systems: Recommended basic PD test circuits for AC and DC testing, coupling devices, and configurations for typical apparatus (clauses 4 and 11).
• PD instruments and response: Requirements for wide‑band, narrow‑band and ultra‑wide‑band PD instruments, pulse train response, and digital PD instruments (clauses 4.3–4.6).
• Calibration and calibrators: Procedures for calibrating the complete measuring system in the test circuit and performance requirements for calibrators (clauses 5–6 and normative Annex A).
• Maintenance and performance tests: Type, routine and performance tests to maintain characteristics of calibrators and measuring systems, including digital system checks (clause 7).
• Test procedures and interpretation: Guidance on conditioning, selecting test procedures, determining PD inception/extinction voltages, measuring PD magnitude, and discriminating PD from external disturbances (clauses 8–11).
• Supporting guidance: Informative annexes on test circuits, cable/GIS/capacitor measurements, radio disturbance meters, digital acquisition of PD data, non‑electrical PD detection methods, and disturbance sources (Annexes B–G).

Applications and Who Uses It

IEC 60270 is used by:

• High‑voltage test laboratories and calibration laboratories
• Manufacturers of transformers, cables, switchgear, bushings and capacitors
• Utilities and system operators for factory and site acceptance testing
• PD instrument manufacturers and R&D teams developing diagnostic tools

Practical uses include setting up compliant PD test circuits, calibrating PD measuring systems, validating instrument performance, and ensuring consistent PD measurement and interpretation during type tests, routine testing and condition assessment.

Related Standards

• IEC 60060‑1 - High‑voltage test techniques: general definitions and test requirements
• IEC 60060‑2 - High‑voltage test techniques: measuring systems
• CISPR 16‑1 - Radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods

Keywords: IEC 60270, partial discharge measurements, high‑voltage test techniques, PD calibration, PD measuring systems, apparent charge, PD inception voltage.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL IEC
STANDARD 60270
Third edition
2000-12
High-voltage test techniques –
Partial discharge measurements

This English-language version is derived from the original
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pages. Missing page numbers correspond to the French-
language pages.
Reference number
Publication numbering
As from 1 January 1997 all IEC publications are issued with a designation in the
60000 series. For example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Consolidated editions
The IEC is now publishing consolidated versions of its publications. For example,
edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to the base publication, the
base publication incorporating amendment 1 and the base publication incorporating
amendments 1 and 2.
Further information on IEC publications
The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC,
thus ensuring that the content reflects current technology. Information relating to
this publication, including its validity, is available in the IEC Catalogue of
publications (see below) in addition to new editions, amendments and corrigenda.
Information on the subjects under consideration and work in progress undertaken
by the technical committee which has prepared this publication, as well as the list
of publications issued, is also available from the following:
• IEC Web Site (www.iec.ch)
• Catalogue of IEC publications
The on-line catalogue on the IEC web site (www.iec.ch/searchpub) enables you to
search by a variety of criteria including text searches, technical committees
and date of publication. On-line information is also available on recently issued
publications, withdrawn and replaced publications, as well as corrigenda.
• IEC Just Published
This summary of recently issued publications (www.iec.ch/online_news/ justpub)
is also available by email. Please contact the Customer Service Centre (see
below) for further information.
• Customer Service Centre
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INTERNATIONAL IEC
STANDARD 60270
Third edition
2000-12
High-voltage test techniques –
Partial discharge measurements
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60270 © IEC:2000 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 9
Clause
1 Scope . 13
2 Normative references . 15
3 Definitions. 15
4 Test circuits and measuring systems . 25
4.1 General requirements. 25
4.2 Test circuits for alternating voltages . 25
4.3 Measuring systems for apparent charge . 27
4.3.1 General. 27
4.3.2 Coupling device. 27
4.3.3 Pulse train response of instruments for the measurement
of apparent charge . 27
4.3.4 Wide-band PD instruments. 29
4.3.5 Wide-band PD instruments with active integrator . 31
4.3.6 Narrow-band PD instruments. 31
4.4 Requirements for measurements with digital PD-instruments. 31
4.4.1 Requirements for measurement of apparent charge q. 33
4.4.2 Requirements for measurement of test voltage magnitude and phase . 33
4.5 Measuring systems for derived quantities . 33
4.5.1 Coupling device. 33
4.5.2 Instruments for the measurement of pulse repetition rate n . 33
4.5.3 Instruments for the measurement of average discharge current I . 35
4.5.4 Instruments for the measurement of discharge power P. 35
4.5.5 Instruments for the measurement of quadratic rate D. 35
4.5.6 Instruments for the measurement of the radio disturbance voltage . 35
4.6 Ultra-wide-band instruments for PD detection . 37
5 Calibration of a measuring system in the complete test circuit. 37
5.1 General. 37
5.2 Calibration procedure. 37
6 Calibrators . 39
6.1 General. 39
6.2 Calibrators for the calibration of a measuring system in the complete test circuit. 39
6.3 Calibrators for performance tests on measuring systems . 41

60270 © IEC:2000 – 5 –
Clause Page
7 Maintaining the characteristics of calibrators and measuring systems . 41
7.1 Schedule of tests . 41
7.2 Maintaining the characteristics of calibrators . 43
7.2.1 Type tests on calibrators . 43
7.2.2 Routine tests on calibrators . 43
7.2.3 Performance tests on calibrators . 43
7.2.4 Performance checks on calibrators. 43
7.2.5 Record of performance. 45
7.3 Maintaining the characteristics of measuring systems. 45
7.3.1 Type tests on PD measuring systems . 45
7.3.2 Routine tests on measuring systems. 47
7.3.3 Performance tests on measuring systems. 47
7.3.4 Performance checks for measuring systems . 47
7.3.5 Checks for additional capabilities of digital measuring systems . 49
7.3.6 Record of performance. 51
8 Tests . 51
8.1 General requirements. 51
8.2 Conditioning of the test object . 51
8.3 Choice of test procedure . 53
8.3.1 Determination of the partial discharge inception and extinction voltages. 53
8.3.2 Determination of the partial discharge magnitude at a specified
test voltage . 53
9 Measuring uncertainty and sensitivity. 55
10 Disturbances.55
11 Partial discharge measurements during tests with direct voltage . 57
11.1 General. 57
11.2 Quantities related to partial discharges. 57
11.3 Voltages related to partial discharges . 57
11.3.1 Partial discharge inception and extinction voltages . 57
11.3.2 Partial discharge test voltage. 59
11.4 Test circuits and measuring systems . 59
11.5 Tests . 59
11.5.1 Choice of test procedures. 59
11.5.2 Disturbances . 59
Annex A (normative)  Performance test on a calibrator. 71
Annex B (informative) Test circuits . 77
Annex C (informative) Measurements on cables, gas insulated switchgear, power
capacitors and on test objects with windings . 81
Annex D (informative) The use of radio disturbance (interference) meters for
the detection of partial discharges. 83
Annex E (informative) Guidelines to digital acquisition of partial discharge quantities. 87
Annex F (informative) Non-electrical methods of PD detection . 93
Annex G (informative) Disturbances. 95

60270 © IEC:2000 – 7 –
Page
Figure 1 – Basic partial discharge test circuits. 63
Figure 2 – Test circuit for measurement at a tapping of a bushing . 65
Figure 3 – Test circuit for measuring self-excited test objects. 65
Figure 4 – Connections for the calibration of the complete test arrangement . 69
Figure 5 – Correct relationship between amplitude and frequency to minimize integration
errors for a wide-band system. 69
Figure A.1 – Calibration of pulse calibrators . 75
Figure D.1 – Variation of CISPR radio disturbance meter reading f(N) with repetition
frequency N, for constant pulses. 85
Figure E.1 – Output voltage signals U of two different PD measuring systems
out
for apparent charge (double pulse) . 91
Table 1 – Pulse train response of PD instruments . 29
Table 2 – Tests required for calibrators. 45
Table 3 – Tests required for measuring systems . 49

60270 © IEC:2000 – 9 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
HIGH-VOLTAGE TEST TECHNIQUES –
PARTIAL DISCHARGE MEASUREMENTS
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 60270 has been prepared by IEC technical committee 42: High-
voltage test techniques.
This third edition cancels and replaces the second edition published in 1981 of which it
constitutes a technical revision.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
42/162/FDIS 42/165/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 3.
Annex A forms an integral part of this standard.
Annexes B, C, D, E, F and G are for information only.
bold roman type
Terms used throughout this standard which have been defined in clause 3: .

60270 © IEC:2000 – 11 –
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
2008. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
The contents of the corrigendum of October 2001 have been included in this copy.

60270 © IEC:2000 – 13 –
HIGH-VOLTAGE TEST TECHNIQUES –
PARTIAL DISCHARGE MEASUREMENTS
1 Scope
This International Standard is applicable to the measurement of partial discharges which
occur in electrical apparatus, components or systems when tested with alternating voltages up
to 400 Hz or with direct voltage.
This standard
– defines the terms used;
– defines the quantities to be measured;
– describes test and measuring circuits which may be used;
– defines analogue and digital measuring methods required for common applications;
– specifies methods for calibration and requirements of instruments used for calibration;
– gives guidance on test procedures;
– gives some assistance concerning the discrimination of partial discharges from external
interference.
The provisions of this standard should be used in the drafting of specifications relating to
partial discharge measurements for specific power apparatus. It deals with electrical
measurements of impulsive (short-duration) partial discharges, but reference is also made to
non-electrical methods primarily used for partial discharge location (see annex F).
Diagnosis of the behaviour of specific power apparatus can be aided by digital processing of
partial discharge data (see annex E) and also by non-electrical methods that are primarily
used for partial discharge location (see annex F).
This standard is primarily concerned with electrical measurements of partial discharges made
during tests with alternating voltage, but specific problems which arise when tests are made
with direct voltage are considered in clause 11.
The terminology, definitions, basic test circuits and procedures often also apply to tests with
other frequencies, but special test procedures and measuring system characteristics, which are
not considered in this standard, may be required.
Annex A provides normative requirements for performance tests on calibrators.

60270 © IEC:2000 – 15 –
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this International Standard. For dated references, subsequent
amendments to, or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to
agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the possibility
of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated
references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of IEC
and ISO maintain registers of currently valid International Standards.
IEC 60060-1, High-voltage test techniques – Part 1: General definitions and test requirements.
IEC 60060-2, High-voltage test techniques – Part 2: Measuring systems
CISPR 16-1:1993, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and
methods – Part 1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus
3 Definitions
For the purpose of this International Standard, the following definitions apply.
3.1
partial discharge (PD)
localized electrical discharge that only partially bridges the insulation between conductors and
which can or can not occur adjacent to a conductor
NOTE 1 Partial discharges are in general a consequence of local electrical stress concentrations in the
insulation or on the surface of the insulation. Generally, such discharges appear as pulses having a duration of
much less than 1 µs. More continuous forms can, however, occur, such as the so-called pulse-less discharges in
gaseous dielectrics. This kind of discharge will normally not be detected by the measurement methods described in
this standard.
NOTE 2 "Corona" is a form of partial discharge that occurs in gaseous media around conductors which are
remote from solid or liquid insulation. "Corona" should not be used as a general term for all forms of PD.
NOTE 3 Partial discharges are often accompanied by emission of sound, light, heat, and chemical reactions.
For further information, see annex F.
3.2
partial discharge pulse (PD pulse)
current or voltage pulse that results from a partial discharge occurring within the object under
test. The pulse is measured using suitable detector circuits, which have been introduced into
the test circuit for the purpose of the test
NOTE A partial discharge which occurs in the test object produces a current pulse. A detector in accordance with
the provisions of this standard produces a current or a voltage signal at its output, proportional to the charge of the
current pulse at its input.
60270 © IEC:2000 – 17 –
3.3
quantities related to partial discharge pulses
3.3.1
apparent charge q
of a PD pulse is that charge which, if injected within a very short time between the terminals of
the test object in a specified test circuit, would give the same reading on the measuring
instrument as the PD current pulse itself. The apparent charge is usually expressed in
picocoulombs (pC)
NOTE The apparent charge is not equal to the amount of charge locally involved at the site of the discharge,
which cannot be measured directly.
3.3.2
pulse repetition rate n
ratio between the total number of PD pulses recorded in a selected time interval and the
duration of this time interval
NOTE In practice, only pulses above a specified magnitude or within a specified range of magnitudes are
considered.
3.3.3
pulse repetition frequency N
number of partial discharge pulses per second, in the case of equidistant pulses
NOTE Pulse repetition frequency N is associated with the situation in calibration.
3.3.4
phase angle φ and time t of occurrence of a PD pulse
i i
is
φ = 360 (t /T)
i i
where t is the time measured between the preceding positive going transition of the test
i
voltage through zero and the partial discharge pulse and T is the period of the test voltage
The phase angle is expressed in degrees (°).
3.3.5
average discharge current I
derived quantity and the sum of the absolute values of individual apparent charge magnitudes
q during a chosen reference time interval T divided by this time interval:
i ref
I =()q + q + . + q
2 i
T
ref
The average discharge current is generally expressed in coulombs per second (C/s) or in
amperes (A).
60270 © IEC:2000 – 19 –
3.3.6
discharge power P
derived quantity that is the average pulse power fed into the terminals of the test object due to
apparent charge magnitudes q during a chosen reference time interval T :
i ref
P =()q u + q u + . + q u
1 1 2 2 i i
T
ref
where u , u . u are instantaneous values of the test voltage at the instants of occurrence t of
1 2 i i
the individual apparent charge magnitudes q . The sign of the individual values must be
i
observed
The discharge power is generally expressed in watts (W).
3.3.7
quadratic rate D
derived quantity that is the sum of the squares of the individual apparent charge magnitudes
q during a chosen reference time interval T divided by this time interval:
i ref
2 2 2
D =()q + q + . + q
m
1 2
T
ref
2 2
The quadratic rate is generally expressed in (coulombs) per second (C /s).
3.3.8
radio disturbance meter
quasi-peak measuring receiver for frequency band B in accordance with the provisions of
CISPR 16-1:1993
NOTE This type of instrument was earlier called a radio interference (or influence) meter.
3.3.9
radio disturbance voltage U
RDV
derived quantity that is the reading of a radio disturbance meter when used for indicating the
apparent charge q of partial discharges. For further information, see 4.5.6 and annex D
The radio disturbance voltage U is generally expressed in µV.
RDV
3.4
largest repeatedly occurring PD magnitude
largest magnitude recorded by a measuring system which has the pulse train response as
specified in 4.3.3
The concept of the largest repeatedly occurring PD magnitude is not applicable to tests with
direct voltage.
3.5
specified partial discharge magnitude
largest magnitude of any quantity related to PD pulses permitted in a test object at a specified
voltage following a specified conditioning and test procedure. For alternating voltage tests, the
specified magnitude of the apparent charge q is the largest repeatedly occurring PD
magnitude
NOTE The magnitude of any PD pulse quantity can vary stochastically in successive cycles and also show a
general increase or decrease with time of voltage application. The specified PD magnitude, the test procedure and
also the test circuit and instrumentation should therefore be appropriately defined by the relevant technical
committees.
60270 © IEC:2000 – 21 –
3.6
background noise
signals detected during PD tests, which do not originate in the test object
NOTE Background noise can be composed of either white noise in the measurement system, broadcast radio or
other continuous or impulsive signals. For further information, see annex G.
3.7
applied test voltages related to partial discharge pulse quantities
as defined in IEC 60060-1. The following voltage levels are of particular interest
3.7.1
partial discharge inception voltage U
i
applied voltage at which repetitive partial discharges are first observed in the test object,
when the voltage applied to the object is gradually increased from a lower value at which no
partial discharges are observed
In practice, the inception voltage U is the lowest applied voltage at which the magnitude of a
i
PD pulse quantity becomes equal to or exceeds a specified low value.
NOTE For tests with direct voltage, the determination of U needs special considerations. See clause 11.
i
3.7.2
partial discharge extinction voltage U
e
applied voltage at which repetitive partial discharges cease to occur in the test object, when
the voltage applied to the object is gradually decreased from a higher value at which PD pulse
quantities are observed
In practice, the extinction voltage U is the lowest applied voltage at which the magnitude of a
e
chosen PD pulse quantity becomes equal to, or less than, a specified low value.
NOTE For tests with direct voltage, the determination of U needs special considerations. See clause 11.
e
3.7.3
partial discharge test voltage
specified voltage, applied in a specified partial discharge test procedure, during which the test
object should not exhibit PD exceeding a specified partial discharge magnitude
3.8
partial discharge measuring system
system consisting of a coupling device, a transmission system and a measuring instrument
3.9
measuring system characteristics
The following definitions refer to measuring systems as specified in 4.3
3.9.1
transfer impedance Z(f)
ratio of the output voltage amplitude to a constant input current amplitude, as a function of
frequency f, when the input is sinusoidal

60270 © IEC:2000 – 23 –
3.9.2
lower and upper limit frequencies f and f
1 2
frequencies at which the transfer impedance Z(f) has fallen by 6 dB from the peak pass-band
value
3.9.3
midband frequency f and bandwidth ∆f
m
for all kinds of measuring systems, the midband frequency is defined by:
f + f
1 2
f =
m
and the bandwidth is defined by:
∆f = f – f
2 1
3.9.4
superposition error
caused by the overlapping of transient output pulse responses when the time interval between
input current pulses is less than the duration of a single output response pulse. Superposition
errors can be additive or subtractive depending on the pulse repetition rate of the input
pulses. In practical circuits, both types will occur due to the random nature of the pulse
repetition rate. However, since measurements are based on the largest repeatedly
occurring PD magnitude, usually only the additive superposition errors will be measured
NOTE Superposition errors can attain levels of 100 % or more depending on the pulse repetition rate and the
characteristics of the measuring system.
3.9.5
pulse resolution time T
r
shortest time interval between two consecutive input pulses of very short duration, of same
shape, polarity and charge magnitude for which the peak value of the resulting response will
change by not more than 10 % of that for a single pulse
The pulse resolution time is in general inversely proportional to the bandwidth ∆f of the
measuring system. It is an indication of the measuring system's ability to resolve successive
PD events.
NOTE It is recommended that the pulse resolution time be measured for the whole test circuit, as well as for the
measuring system, as superposition errors can be caused by the test object, for example reflections from cable
ends. The relevant technical committees should specify the procedure for handling superposition errors and
particularly, the allowable tolerances including their signs.
3.9.6
integration error
error in apparent charge measurement which occurs when the upper frequency limit of the PD
current pulse amplitude-spectrum is lower than
• the upper cut-off frequency of a wideband measuring system; or
• the mid-band frequency of a narrow-band measuring system.
See figure 5.
NOTE If required for a special type of apparatus, the relevant technical committees are urged to specify more
restrictive values for f and f to minimize the integration error.
1 2
60270 © IEC:2000 – 25 –
3.10
digital partial discharge instruments
considered in this standard are in general based on analogue measuring systems or
instruments for the measurement of apparent charge q, followed by a digital acquisition and
processing system. The digital part of a digital PD-instrument is used to process analogue
signals for further evaluation, to store relevant quantities and to display test results. See also
annex E.
NOTE A digital PD-instrument can also be based on a coupling device and a digital acquisition system without
the analogue signal processing front end. This standard does not provide specific information applicable to this type
of instrument.
3.11
scale factor k
factor by which the value of the instrument reading is to be multiplied to obtain the value of the
input quantity (IEC 60060-2:1994, 3.5.1)
4 Test circuits and measuring systems
4.1 General requirements
In this clause, basic test circuits and measuring systems for partial discharge quantities are
described, and information on the operating principle of these circuits and systems is provided.
The test circuit and measuring system shall be calibrated as specified in clause 5 and shall
meet the requirements specified in clause 7. The technical committee may also recommend a
particular test circuit to be used for particular test objects. It is recommended that the technical
committees use apparent charge as the quantity to be measured wherever possible, but other
quantities may be used in particular specific situations.
If not otherwise specified by the relevant technical committee, any of the test circuits
mentioned in 4.2 and any of the measuring systems as specified in 4.3 are acceptable. In each
case, the most significant characteristics of the measuring system (f , f , T , see 3.9.2
1 2 r
and 3.9.5) as applied, shall be recorded.
For tests with direct voltage, see clause 11.
4.2 Test circuits for alternating voltages
Most circuits in use for partial discharge measurements can be derived from one or other of
the basic circuits, which are shown in figures 1a to 1d. Some variations of these circuits are
shown in figures 2 and 3. Each of these circuits consists mainly of
– a test object, which can usually be regarded as a capacitor C (see, however, annex C);
a
– a coupling capacitor C , which shall be of low inductance design, or a second test object
k
C , which shall be similar to the test object C . C or C should exhibit a sufficiently low
a1 a k a1
level of partial discharges at the specified test voltage to allow the measurement of the
specified partial discharge magnitude. A higher level of partial discharges can be
tolerated if the measuring system is capable of distinguishing the discharges from the test
object and the coupling capacitor and measuring them separately;
– a measuring system with its input impedance (and sometimes, for balanced circuit arrange-
ments, a second input impedance);

60270 © IEC:2000 – 27 –
– a high-voltage supply, with sufficiently low level of background noise (see also clauses 9
and 10) to allow the specified partial discharge magnitude to be measured at the
specified test voltage;
– high-voltage connections, with sufficiently low level of background noise (see also
clauses 9 and 10) to allow the specified partial discharge magnitude to be measured at
the specified test voltage;
– an impedance or a filter can be introduced at high voltage to reduce background noise
from the power supply.
NOTE For each of the basic PD test circuits shown in figures 1 and 3, the coupling device of the measuring
system can also be placed at the high-voltage terminal side, so that the positions of the coupling device with C or
a
C are exchanged; then, optical links are used for the interconnection of the coupling device with the instrument, as
k
indicated in figure 1a.
Additional information and particular characteristics of the different test circuits are considered
in annexes B and G.
4.3 Measuring systems for apparent charge
4.3.1 General
Partial discharge measuring systems can be divided into the subsystems: coupling device,
transmission system (for example, connecting cable or optical link) and measuring instrument.
In general, the transmission system does not contribute to the circuit characteristics and will
thus not be taken into consideration.
4.3.2 Coupling device
The coupling device is an integral part of the measuring system and test circuit, with
components specifically designed to achieve the optimum sensitivity with a specific test circuit.
Different coupling devices may thus be used in conjunction with a single measuring instrument.
The coupling device is usually an active or passive four-terminal network (quadripole) and
converts the input currents to output voltage signals. These signals are transmitted to the
measuring instrument by a transmission system. The frequency response of the coupling
device, defined by output voltage to input current, is normally chosen at least so as to
effectively prevent the test voltage frequency and its harmonics from reaching the instrument.
NOTE 1 Though the frequency response of an individual coupling device is not of general interest, the magnitude
and frequency characteristics of the input impedance are of importance as this impedance interacts with C and C
k a
and is thus an essential part of the test circuit.
NOTE 2 Interconnection leads between the coupling device and the test object should be kept as short as
practical so as to minimize effects on the detection bandwidth.
4.3.3 Pulse train response of instruments for the measurement of apparent charge
Provided the amplitude frequency spectrum of the input pulses is constant at least within the
bandwidth ∆f of the measuring system (see figure 5), the response of the instrument is a
voltage pulse with a peak value proportional to the (unipolar) charge of the input pulse. The
shape, duration and the peak value of this output pulse are determined by the transfer
impedance Z(f) of the measuring system. Thus, the shape and duration of the output pulse
can be completely different from that of the input signal.

60270 © IEC:2000 – 29 –
Display of the individual output voltage pulses on the screen of an oscilloscope can assist in
recognizing the origin of partial discharges and in distinguishing them from disturbances (see
clause 10). The voltage pulses should be displayed either on a linear time-base which is
triggered by the test voltage, or on a sinusoidal time base synchronized with the test voltage
frequency or an elliptical time-base which rotates synchronously with the test voltage
frequency.
In addition, it is particularly recommended that an indicating instrument or recorder should be
used to quantify the largest repeatedly occurring PD magnitude. The reading of such
instruments, when used in testing with alternating voltage, should be based on an analogue
peak detection circuit, or digital peak detection by software, with a very short electrical charge
time constant and an electrical discharge time constant not larger than 0,44 s. Independent of
the type of display used in such instruments, the following requirements apply:
The response of the system to a pulse train consisting of equally large equidistant pulses q
with a known pulse repetition frequency N, shall be such that the reading R of the instrument
indicates magnitudes as given in the following table. The range and gain of the instrument is
assumed to be adjusted to read full scale or 100 % for N = 100. The calibrator used to produce
the pulses shall conform to the requirements of clause 5.
Table 1 – Pulse train response of PD instruments
N (1/s): 1 2 5 10 50
≥100
R (%): 35 55 76 85 94 95
min
R (%): 45 65 86 95 104 105
max
NOTE 1 This characteristic is necessary to establish compatibility of readings obtained with different types of
instruments. The requirement is to be fulfilled on all ranges. Instruments already in use at the date of issue of this
standard are not required to comply with these requirements; however, the actual values for R(N) should be given.
NOTE 2 The measured quantity can be indicated, for example, on pointer instruments, digital displays or
oscilloscopes.
NOTE 3 The specified response may be obtained either by analogue or by digital signal processing.
NOTE 4 The pulse train response defined in this subclause is not appropriate for direct voltage tests.
NOTE 5 The relevant technical committee may specify a different response tailored to a particular apparatus.
4.3.4 Wide-band PD instruments
In combination with the coupling device, this type of instrument constitutes a wide-band PD
measuring system which is characterized by a transfer impedance Z(f) having fixed values
of the lower and upper limit frequencies f and f , and adequate attenuation below f and
1 2 1
above f . Recommended values for f , f and ∆f are
2 1 2
30 kHz ≤ f ≤ 100 kHz;
f ≤ 500 kHz;
100 kHz ≤ ∆f ≤ 400 kHz.
NOTE Combinations of different coupling devices with the measuring instrument can alter the transfer
impedance. The overall response should, however, always fulfil the recommended values.

60270 © IEC:2000 – 31 –
The response of these instruments to a (non-oscillating) partial discharge current pulse is in
general a well-damped oscillation. Both the apparent charge q and polarity of the PD current
pulse can be determined from this response. The pulse resolution time T is small and is
r
typically 5 µs to 20 µs.
4.3.5 Wide-band PD instruments with active integrator
This type of instrument consists of a very wide-band amplifier followed by an electronic
integrator which is characterized by the time constant of its integrating capacitor and resistor
network. The response of the integrator to a PD pulse is a voltage signal increasing with the
instantaneous sum of charge. The final amplitude of the signal is thus proportional to the total
charge, assuming that the time constant of the integrator is much larger than the duration
of the PD pulse. In practice, time constants in the range of 1 µs are typical. The pulse
resolution time for consecutive PD pulses is less than 10 µs.
NOTE A corresponding upper limit frequency of some hundred kilohertz can be attributed to such instruments,
calculated from the time constant of the combination of the amplifier and active integrator.
4.3.6 Narrow-band PD instruments
These instruments are characterized by a small bandwidth ∆f and a midband frequency f ,
m
which can be varied over a wide frequency range, where the amplitude frequency spectrum of
the PD current pulse is approximately constant. Recommended values for ∆f and f are
m
9 kHz ≤ ∆f ≤ 30 kHz
50 kHz ≤ f ≤ 1 MHz.
m
It is further recommended that the transfer impedance Z(f) at frequencies of f ± ∆f should be
m
20 dB below the peak pass-band value.
NOTE 1 During actual apparent charge measurements, midband frequencies f > 1 MHz should only be applied
m
if the readings for such higher values do not differ from those as monitored for the recommended values of f .
m
NOTE 2 In general, such instruments are used together with coupling devices providing high-pass characteristics
f
within the frequency range of the instrument. If resonance coupling devices are used, has to be tuned and fixed
m
to the resonance frequency of the coupling device and the test circuit to provide a constant scale factor of the
circuit.
NOTE 3 Radio disturbance meters with quasi-peak response are not qualified under this standard for the
measurement of the apparent charge q, but they can be used for detection of PD.
The response of these instruments to a partial discharge current pulse is a transient
oscillation with the positive and negative peak values of its envelope proportional to the
apparent charge, independent of the polarity of this charge. The pulse resolution time T will
r
be large, typically above 80 µs.
4.4 Requirements for measurements with digital PD-instruments
The minimum requirement for a digital PD-instrument is to:
– display the value of the largest repeatedly occurring PD magnitude. The instrument shall
conform to the requirements of 4.3.3.

60270 © IEC:2000 – 33 –
Additionally, one or more of the following quantities may be evaluated and recorded:
– the apparent charge q occurring at time instant t ;
i
i
– the instantaneous value of the test voltage u as measured at the time instant t of
i i
occurrence of the individual apparent charge q ;
i
– the phase angle φ of occurrence of the PD pulse occurring at time t .
i i
4.4.1 Requirements for measurement of apparent charge q
The time between successive updates of the digital display shall not exceed 1 s.
The instrument response will normally include some level of continuous or base line noise. This
noise can be caused by background noise or by a large number of partial discharge pulses
whose magnitude is small compared with the highest level to be measured. Thus, a bipolar
sensitivity threshold may be introduced to prevent such signals from being recorded. If a
threshold level is used, this level shall be recorded.
Guidelines regarding the digital acquisition of the analogue response signals are provided in
annex E.
4.4.2 Requirements for measurement of test voltage magnitude and phase
If the digital instrument is stated to be able to record the voltage level of the power frequency
test voltage, it shall comply with the requirements of IEC 60060-2, 1994.
If the instrument is stated to be able to measure the phase angle of the test voltage, it shall be
suitably demonstrated that the phase displacement of the reading is within 5 degrees of the
true value.
4.5 Measuring systems for derived quantities
4.5.1 Coupling device
The provisions of 4.3.2 are also valid for measuring systems for derived quantities.
4.5.2 Instruments for the measurement of pulse repetition rate n
An instrument for the determination of the pulse repetition rate shall have a sufficiently short
pulse resolution time T to resolve the highest pulse repetition rate of interest. Magnitude
r
discriminators which suppress pulses below an adjustable, predetermined magnitude, may be
required to avoid counting of non-significant signals. Several discriminator levels can be
suitable to characterize PD, for example, in tests with direct voltage.
It is recommended that the counter input is connected to the output of a PD measuring system
as described in 4.3. If a pulse counter is used with a PD measuring system with oscillatory or
bi-directional response, suitable pulse shaping must be done to avoid obtaining
...

NORME CEI
INTERNATIONALE 60270
Troisième édition
2000-12
Techniques des essais à haute tension –
Mesures des décharges partielles

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Numéro de référence
CEI 60270:2000(F)
Numérotation des publications
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI sont numérotées à partir de
60000. Ainsi, la CEI 34-1 devient la CEI 60034-1.
Editions consolidées
Les versions consolidées de certaines publications de la CEI incorporant les
amendements sont disponibles. Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2
indiquent respectivement la publication de base, la publication de base incorporant
l’amendement 1, et la publication de base incorporant les amendements 1 et 2
Informations supplémentaires sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est constamment revu par la CEI
afin qu'il reflète l'état actuel de la technique. Des renseignements relatifs à cette
publication, y compris sa validité, sont disponibles dans le Catalogue des
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ments et corrigenda. Des informations sur les sujets à l’étude et l’avancement des
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Troisième édition
2000-12
Techniques des essais à haute tension –
Mesures des décharges partielles

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Pour prix, voir catalogue en vigueur

– 2 – 60270 © CEI:2000
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS .8
Articles
1 Domaine d’application.12
2 Références normatives .14
3 Définitions.14
4 Circuits d’essai et systèmes de mesure.24
4.1 Prescriptions générales .24
4.2 Circuits d’essai pour tension alternative.24
4.3 Systèmes de mesure de charge apparente.26
4.3.1 Généralités .26
4.3.2 Dispositif de couplage .26
4.3.3 Réponse des appareils de mesure de la charge apparente
à un train d’impulsions .26
4.3.4 Appareils de mesure de DP à large bande .28
4.3.5 Appareils de mesure de DP à large bande avec intégrateur actif .30
4.3.6 Appareils de mesure de DP à bande étroite .30
4.4 Prescriptions pour les mesures effectuées avec des appareils numériques de DP .30
4.4.1 Prescriptions pour la mesure de la charge apparente q .32
4.4.2 Exigences pour la mesure de la phase et de l’amplitude de
la tension d’essai .32
4.5 Systèmes de mesure pour les grandeurs dérivées.32
4.5.1 Dispositifs de couplage .32
4.5.2 Appareils de mesure du taux de répétition des impulsions n.32
4.5.3 Appareils de mesure du courant de décharge moyen I .34
4.5.4 Appareils de mesure de la puissance de décharge P.34
4.5.5 Appareils de mesure du débit quadratique D .34
4.5.6 Appareils de mesure de la tension de perturbation radioélectrique .34
4.6 Appareils à bande passante ultra large pour la détection des DP.36
5 Etalonnage d’un système de mesure dans le circuit d’essai complet .36
5.1 Généralités.36
5.2 Procédure d’étalonnage.36
6 Dispositifs d’étalonnage .38
6.1 Généralités.38
6.2 Dispositif d’étalonnage pour étalonnage du système de mesure dans le circuit
d’essai complet .38
6.3 Dispositifs d’étalonnage pour essais de détermination des caractéristiques
des systèmes de mesure.40

– 4 – 60270 © CEI:2000
Articles Pages
7 Maintien des caractéristiques des dispositifs d’étalonnage et des systèmes de mesure.40
7.1 Echéancier des essais.40
7.2 Maintien des caractéristiques des dispositifs d’étalonnage .42
7.2.1 Essais de type des dispositifs d’étalonnage.42
7.2.2 Essais de routine des dispositifs d’étalonnage.42
7.2.3 Essais de détermination des caractéristiques des dispositifs d’étalonnage .42
7.2.4 Essais de contrôle des caractéristiques des dispositifs d’étalonnage.42
7.2.5 Recueil de caractéristiques .44
7.3 Maintien des caractéristiques des systèmes de mesure.44
7.3.1 Essais de type des systèmes de mesure de DP .44
7.3.2 Essais de routine des systèmes de mesure.46
7.3.3 Essais de détermination des caractéristiques des systèmes de mesures.46
7.3.4 Contrôle des caractéristiques des systèmes de mesures.46
7.3.5 Contrôle des possibilités supplémentaires des systèmes de mesures
numériques .48
7.3.6 Recueil de caractéristiques .50
8 Essais.50
8.1 Prescriptions générales .50
8.2 Conditionnement de l’objet en essai .50
8.3 Choix des procédures d’essai.52
8.3.1 Détermination des tensions d’apparition et d’extinction des
décharges partielles .52
8.3.2 Détermination de l’amplitude des décharges partielles à une tension
d’essai spécifiée .52
9 Incertitude de mesure et sensibilité .54
10 Perturbations .54
11 Mesures de décharges partielles lors d’essais sous tension continue.56
11.1 Généralités.56
11.2 Grandeurs relatives aux décharges partielles .56
11.3 Tensions relatives aux décharges partielles.56
11.3.1 Tensions d'apparition et d'extinction des décharges .56
11.3.2 Tension d'essai de décharges partielles .58
11.4 Circuits d'essai et dispositifs de mesure .58
11.5 Essais .58
11.5.1 Choix des procédures d'essai.58
11.5.2 Perturbations .58
Annexe A (normative) Essai de détermination des caractéristiques d’un dispositif d'étalonnage .70
Annexe B (informative) Circuits d'essai.76
Annexe C (informative) Mesures sur des câbles, postes sous enveloppe métallique,
condensateurs de puissance et objets en essai comprenant des enroulements .80
Annexe D (informative) Utilisation de mesureurs de perturbations (interférences)
radioélectriques pour la détection des décharges partielles .82
Annexe E (informative) Directives sur l’acquisition numérique des grandeurs relatives
aux décharges partielles.86
Annexe F (informative) Méthodes non électriques de détection de DP .92
Annexe G (informative) Perturbations .94

– 6 – 60270 © CEI:2000
Pages
Figure 1 – Circuits d'essai fondamentaux pour la mesure des décharges partielles.62
Figure 2 – Circuit d'essai pour une mesure faite à la prise d'une traversée .64
Figure 3 – Circuit d'essai pour des objets auto-excités.64
Figure 4 – Connexions pour l'étalonnage du montage d'essai complet.68
Figure 5 – Relation correcte entre l’amplitude et la fréquence pour minimiser l’erreur
d’intégration pour un système de mesure à large bande .68
Figure A.1 – Etalonnage des calibrateurs d'impulsions .74
Figure D.1 – Variation de la lecture f(N) du mesureur de perturbations radioélectriques
du CISPR avec la fréquence de répétition N, pour des impulsions constantes .84
Figure E.1 – Signaux de tension de sortie U de deux dispositifs de mesure différents
out
pour la charge apparente (double impulsion) .90
Tableau 1 – Réponse des appareils de mesure de DP à un train d’impulsions .28
Tableau 2 – Essais demandés pour les dispositifs d’étalonnage .44
Tableau 3 – Essais nécessaires pour les systèmes de mesure .48

– 8 – 60270 © CEI:2000
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
TECHNIQUES DES ESSAIS À HAUTE TENSION –
MESURES DES DÉCHARGES PARTIELLES
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes
internationales. Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national
intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement
avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les
deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les
Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 60270 a été préparée par le comité d'études 42 de la CEI:
Techniques des essais à haute tension.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition parue en 1981 dont elle
constitue une révision technique.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
42/162/FDIS 42/165/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.
L’annexe A fait partie intégrante de cette norme.
Les annexes B, C, D, E, F et G sont citées seulement pour information.
Les termes définis à l’article 3 et utilisés dans toute cette norme sont en caractères romains
gras.
– 10 – 60270 © CEI:2000
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2008.
A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
Le contenu du corrigendum d'octobre 2001 a été pris en considération dans cet exemplaire.

– 12 – 60270 © CEI:2000
TECHNIQUES DES ESSAIS À HAUTE TENSION –
MESURES DES DÉCHARGES PARTIELLES
1 Domaine d’application
Cette Norme internationale s’applique à la mesure des décharges partielles qui se
produisent dans l’appareillage électrique, les composants ou les dispositifs soumis à des
essais sous tension alternative à fréquence industrielle jusqu’à 400 Hz ou sous tension
continue.
Cette norme:
– définit les termes utilisés;
– définit les grandeurs à mesurer;
– décrit les circuits d’essai et de mesure susceptibles d’être utilisés;
– définit les méthodes de mesure analogiques et numériques nécessaires aux applications
courantes;
– spécifie les méthodes d’étalonnage et les exigences relatives aux appareils de mesure
utilisés pour l’étalonnage;
– fournit des indications sur les procédures d’essai;
– donne quelques conseils concernant la séparation des décharges partielles des
perturbations externes.
Il convient d’utiliser les recommandations de cette norme dans les projets de spécifications
relatives à la mesure des décharges partielles pour des appareillages de puissance
spécifiques. Cette norme traite des mesures électriques des décharges partielles impulsion-
nelles (de courte durée), mais aussi des méthodes non électriques, utilisées principalement
pour la localisation des décharges partielles, voir annexe F.
Les diagnostics concernant le comportement d’appareillages spécifiques de puissance
peuvent être facilités par le traitement numérique de données de décharges partielles (voir
annexe E), mais aussi par des méthodes non électriques, utilisées principalement pour la
localisation des décharges partielles (voir annexe F).
Cette norme concerne d’abord les mesures électriques de décharges partielles effectuées
lors des essais sans tension alternative, mais les problèmes particuliers susceptibles de se
produire lors d’essais sous tension continue sont traités dans l’article 11.
La terminologie, les définitions, les circuits d’essai de base et les procédures sont souvent
utilisés lors d’essais à d’autres fréquences, mais des procédures d’essai et des
caractéristiques de systèmes de mesure particulières, qui ne sont pas traitées dans cette
norme, peuvent être nécessaires.
L’annexe A donne les exigences normatives relatives aux essais de détermination des
caractéristiques des dispositifs d’étalonnage.

– 14 – 60270 © CEI:2000
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale.
Pour les références datées, les amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications
ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fondés sur la présente
Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus
récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la
dernière édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de la CEI et de
l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur.
CEI 60060-1, Techniques des essais à haute tension – Première partie: Définitions et
prescriptions générales relatives aux essais
CEI 60060-2, Techniques des essais à haute tension – Partie 2: Systèmes de mesure
CISPR 16-1:1993, Spécifications des méthodes et des appareils de mesure des perturbations
radioélectriques et de l’immunité – Partie 1: Appareils de mesure des perturbations
radioélectriques et de l’immunité
3 Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les définitions suivantes s’appliquent.
3.1
décharge partielle (DP)
une décharge électrique localisée qui court-circuite partiellement l’intervalle isolant séparant
des conducteurs et qui peut être adjacente ou non à un conducteur
NOTE 1 En règle générale, les décharges partielles sont une conséquence de concentrations locales de
contraintes électriques dans l’isolation ou sur la surface de l’isolation. Généralement de telles décharges
apparaissent sous la forme d’impulsions ayant des durées très inférieures à 1 µs. Toutefois, des d écharges à
caractère plus continu peuvent aussi survenir, par exemple des décharges de faibles intensités (appelées: «pulse-
less») se produisant dans les diélectriques gazeux. Ce type de décharges ne sera normalement pas détecté par
les méthodes de mesure décrites dans la présente norme.
NOTE 2 L'«effet couronne» est une forme de décharge partielle qui se produit dans les milieux gazeux autour
des conducteurs placés loin de toute isolation solide ou liquide. Il convient que ce terme ne soit pas employé
comme terme général pour désigner n’importe quel type de .
DP
NOTE 3 Les décharges partielles sont souvent accompagnées d’une émission sonore, de lumière et de chaleur
ainsi que de réactions chimiques. Pour obtenir d’autres informations, voir l’annexe F.
3.2
impulsion de décharge partielle (impulsion de la DP)
une impulsion de courant ou de tension qui résulte d’une décharge partielle se produisant
dans l’objet en l’essai. L’impulsion est mesurée avec des circuits de détection adéquats
placés à cet effet dans le circuit d’essai
NOTE Une décharge partielle qui se produit dans l’objet en essai génère une impulsion de courant. Un détecteur
conforme aux prescriptions de la présente norme fournira en sortie un signal en courant ou en tension
proportionnel à la charge de l’impulsion de courant à son entrée.

– 16 – 60270 © CEI:2000
3.3
grandeurs relatives aux impulsions de décharges partielles
3.3.1
charge apparente q
d’une impulsion de DP qui, si elle était injectée en un temps très court entre les bornes de
l’objet en essai placé dans un circuit d’essai spécifié, donnerait la même lecture sur le
dispositif de mesure que l’impulsion de DP elle-même. La charge apparente est habituel-
lement exprimée en picocoulombs (pC)
NOTE La charge apparente n’est pas égale à la valeur de la charge mise en jeu à l’endroit où la décharge se
produit, valeur qui ne peut être mesurée directement.
3.3.2
taux de répétition des impulsions n
le rapport entre le nombre total d’impulsions de DP enregistrées pendant un intervalle de
temps choisi et la durée de cet intervalle.
NOTE En pratique, on ne considère que les impulsions dépassant une amplitude spécifiée ou comprises entre
des limites d’amplitudes spécifiées.
3.3.3
fréquence de répétition des impulsions N
le nombre d’impulsions de décharges partielles par seconde, dans le cas d’impulsions
régulièrement réparties
NOTE La fréquence de répétition des impulsions N est liée aux conditions d’étalonnage.
3.3.4
angle de phase φ et instant t d’occurrence d’une impulsion de DP
i i
l’angle de phase est:
φ = 360 (t /T)
i i
où t est le temps mesuré entre l’instant du passage par zéro du front montant de la tension
i
d’essai précédant la décharge et l’instant de l’impulsion de la décharge partielle. T est la
période de la tension d’essai
L’angle de phase est exprimé en degrés (°).
3.3.5
courant moyen de décharge I
grandeur dérivée qui est la somme des valeurs absolues des amplitudes des charges
apparentes individuelles q , pendant un intervalle de temps de référence choisi T , divisée
i réf
par la durée de cet intervalle:
I =()q + q + .+ q
2 i
T
ref
En général, le courant moyen de décharge est exprimé en coulombs par seconde (C/s) ou
en ampères (A).
– 18 – 60270 © CEI:2000
3.3.6
puissance de décharge P
grandeur dérivée qui est la puissance moyenne des impulsions envoyées entre les bornes de
l’objet en essai, due aux amplitudes q de charge apparente pendant un intervalle de temps
i
de référence donné T :
réf
P =()q u + q u + . + q u
1 1 2 2 i i
T
ref
où u , u . u sont les valeurs instantanées de la tension d’essai aux instants d’occurrence t
1 2 i i
des décharges individuelles de charge apparente q . On doit tenir compte du signe des
i
valeurs individuelles
La puissance de décharge s’exprime généralement en watts (W).
3.3.7
débit quadratique D
grandeur dérivée qui est la somme des carrés des amplitudes des charges apparentes
individuelles q pendant un intervalle de temps de référence choisi T , divisée par la durée
i réf
de cet intervalle de temps:
2 2 2
D =()q + q + . + q
m
1 2
T
ref
2 2
Le débit quadratique s’exprime généralement en (coulombs) par seconde (C /s).
3.3.8
mesureur de perturbations radioélectriques
capteur de mesure quasi-crête pour bande de fréquence B conforme aux recommandations
du CISPR 16-1:1993
NOTE Ce type d’appareil était précédemment connu sous la dénomination: mesureur de perturbations radio
électriques.
3.3.9
tension de perturbations radioélectriques U
TPR
grandeur dérivée qui est la lecture fournie par un mesureur de perturbations radio-
électriques lorsqu’il est utilisé pour quantifier la charge apparente q des décharges
partielles. Pour obtenir des renseignements supplémentaires, voir 4.5.6 et l’annexe D
La tension de perturbations radioélectriques U est généralement exprimé en µV.
TPR
3.4
amplitude de la plus grande décharge partielle répétitive
la plus grande amplitude enregistrée par un système de mesure ayant une réponse aux trains
d’impulsions en accord avec les spécifications de 4.3.3
La notion de la plus grande décharge partielle répétitive n’est pas utilisable pour les essais
sous tension continue.
3.5
amplitude de décharge partielle spécifiée
la plus grande amplitude d’une grandeur caractérisant les impulsions de DP autorisée dans
un objet en essai à une tension spécifiée, en appliquant une procédure spécifiée de condition-
nement et d’essai. Pour les essais sous tension alternative l’amplitude spécifiée pour la
charge apparente q est l’amplitude de la plus grande décharge partielle répétitive
NOTE L’amplitude de toute grandeur relative à une impulsion de DP peut varier de façon aléatoire lors des
périodes successives et, également, montrer une augmentation ou une diminution générale avec le temps
d’application de la tension. Il convient que la procédure d’essai, le circuit d’essai, l'instrumentation et l’amplitude
de DP spécifiée soient donc définis de façon appropriée par les comités d’études concernés.

– 20 – 60270 © CEI:2000
3.6
bruit de fond
les signaux détectés pendant les essais de DP, qui n’ont pas leur origine dans l’objet en essai
NOTE Le bruit de fond peut être composé soit d’un bruit blanc du système de mesure, soit d’émissions radio, ou
soit d’autres signaux continus ou impulsionnels, voir annexe G.
3.7
tensions d’essai appliquées relatives aux grandeurs des impulsions de décharges partielles
définies conformément à la CEI 60060-1 Les niveaux de tensions définis ci-après présentent
un intérêt particulier
3.7.1
tension d’apparition des décharges partielles U
i
la tension appliquée à laquelle des décharges partielles répétitives sont observées pour la
première fois dans l’objet en essai, lorsque la tension appliquée à cet objet est augmentée
progressivement à partir d’une valeur basse pour laquelle de telles décharges partielles ne
sont pas observées
En pratique, la tension d’apparition U est la tension appliquée la plus basse pour laquelle
i
l’amplitude d’une grandeur de l’impulsion de DP devient égale ou supérieure à une valeur
faible spécifiée.
NOTE Pour les essais sous tension continue, la détermination de U nécessite une attention particulière. Voir
i
article 11.
3.7.2
tension d’extinction des décharges partielles U
e
la tension appliquée à laquelle des décharges partielles répétitives cessent d’être observées
dans l’objet en essai, lorsque la tension appliquée à cet objet est réduite progressivement à
partir d’une valeur supérieure pour laquelle de telles impulsions de DP sont observées
En pratique, la tension d’extinction U est la tension appliquée la plus basse à laquelle
e
l’intensité d’une grandeur relative aux impulsions de DP devient égale ou inférieure à une
valeur faible spécifiée.
NOTE Pour les essais sous tension continue, la détermination de U nécessite une attention particulière. Voir
e
article 11.
3.7.3
tension d’essai de décharges partielles
la tension spécifiée, appliquée dans le cadre d’une procédure d’essai spécifiée de décharge
partielle, pendant laquelle l’objet en essai ne doit pas présenter de DP dont l’amplitude
dépasse une valeur de décharges partielles spécifiée
3.8
système de mesure de décharges partielles
il comprend un dispositif de couplage, un système de transmission et un instrument de mesure
3.9
caractéristiques des systèmes de mesure
Les définitions suivantes font référence aux systèmes de mesure spécifiés en 4.3
3.9.1
impédance de transfert Z(f)
le rapport entre l’amplitude de la tension de sortie et l’amplitude d’un courant d’entrée
constant, en fonction de la fréquence f, lorsque le courant d’entrée est sinusoïdal

– 22 – 60270 © CEI:2000
3.9.2
fréquences limites inférieure et supérieure f et f
1 2
les fréquences pour lesquelles l’impédance de transfert Z(f) chute de 6 dB par rapport à la
valeur de crête au milieu de la bande passante
3.9.3
fréquence centrale f et bande passante Δf
m
pour tous les types de systèmes de mesure, la fréquence centrale est définie par:
f + f
1 2
f =
m
et la bande passante par:
Δf = f – f
2 1
3.9.4
erreur de superposition
causée par le chevauchement de réponses en sortie impulsionnelles transitoires, lorsque
l’intervalle de temps entre les impulsions de courant d’entrée est inférieur à la durée de la
réponse en sortie à une impulsion unique. Les erreurs de superposition peuvent s’ajouter
ou se soustraire en fonction de la fréquence de répétition des impulsions d’entrée. Dans la
pratique, les deux cas peuvent se produire à cause du caractère aléatoire de la fréquence de
répétition des impulsions. Toutefois, comme les mesures sont basées sur la mesure de la
plus grande décharge répétitive, habituellement seules les erreurs de superposition
positives seront mesurées
NOTE Les erreurs de superposition peuvent atteindre 100 % ou plus en fonction du taux de répétition des
impulsions et des caractéristiques du système de mesure.
3.9.5
temps de résolution des impulsions T
r
le plus court intervalle de temps entre deux impulsions d’entrée successives de très courte
durée, de forme, de polarité et d’amplitude identiques, pour lesquelles les valeurs de crête
des réponses ne changent pas de plus de 10 % par rapport à celle à une impulsion unique
Le temps de résolution des impulsions est généralement inversement proportionnel à la
bande passante Δf du système de mesure. C’est une indication de la capacité du système à
séparer des DP successives.
NOTE Il est recommandé de mesurer le pour l’ensemble du circuit d’essai
temps de résolution des impulsions
ainsi que pour le système de mesure, car les erreurs de superposition peuvent être causées par l’objet en essai,
par exemple par des réflexions provenant des extrémités des câbles. Il convient que les comités d’études
concernés spécifient la procédure pour maîtriser les erreurs de superposition et particulièrement les tolérances
admissibles, y compris leurs signes.
3.9.6
erreur d’intégration
erreur sur la mesure de la charge apparente qui se produit lorsque la limite de fréquence
supérieure du spectre d’amplitude de l’impulsion de courant de DP est plus petite que:
• la fréquence de coupure haute d’un système de mesure large bande; ou
• la fréquence centrale d’un système de mesure à bande étroite.
Voir figure 5.
NOTE Si nécessaire pour des appareils spéciaux, les comités d’études concernés sont fortement incités à

spécifier des valeurs pour f et f plus restrictives pour minimiser l’erreur d’intégration.
1 2
– 24 – 60270 © CEI:2000
3.10
appareils de mesure de décharges partielles numériques
les appareils considérés dans cette norme sont en général basés sur des systèmes ou des
appareils de mesure analogiques de la charge apparente q, suivis d’un système d’acquisition
et de traitement numérique. La partie numérique d’un appareil numérique de mesure de DP
est utilisée pour traiter des signaux analogiques en vue de leur utilisation future, pour
enregistrer les grandeurs significatives et pour présenter les résultats d’essai. Voir aussi
annexe E.
NOTE Un appareil de mesure de DP numérique peut aussi être basé sur un dispositif de couplage et un
système numérique d’acquisition sans le tiroir d’entrée de traitement analogique du signal. Cette norme ne fournit
pas d’informations spécifiques applicables à ce type d’appareil.
3.11
coefficient de conversion k
facteur par lequel il faut multiplier la valeur lue par l’appareil de mesure, pour obtenir la valeur
de la grandeur d’entrée (CEI 60060-2:1994, 3.5.1)
4 Circuits d’essai et systèmes de mesure
4.1 Prescriptions générales
Dans cet article, les circuits d’essai et les systèmes de mesure de base pour la mesure des
grandeurs relatives aux décharges partielles sont décrits et des informations sur le principe
de fonctionnement de ces circuits et de ces systèmes sont fournies. Les circuits d’essai et les
systèmes de mesure doivent être étalonnés conformément aux spécifications de l’article 5 et
doivent satisfaire aux prescriptions spécifiées par l’article 7. Le comité d'études concerné
peut également recommander un circuit d’essai particulier à utiliser pour des objets en essai
particuliers. Il est recommandé que le comité d'études utilise comme grandeur à mesurer la
charge apparente chaque fois que possible, mais d’autres grandeurs peuvent être utilisées
dans des situations spécifiques particulières.
Sauf indication contraire du comité d'études concerné, l’un quelconque des circuits
mentionnés en 4.2 et l’un quelconque des systèmes de mesure spécifiés en 4.3 sont
acceptables. Dans chaque cas, les caractéristiques principales du système de mesure (f , f ,
1 2
T , voir 3.9.2 et 3.9.5) utilisé doivent être consignées.
r
Pour les essais sous tension continue, voir l’article 11.
4.2 Circuits d’essai pour tension alternative
La plupart des circuits utilisés pour la mesure de décharges partielles peuvent être dérivés
de l’un des circuits de base représentés aux figures 1a à 1d. Des variantes de ces circuits
sont représentées aux figures 2 et 3. Chacun de ces circuits comprend principalement:
– un objet en essai qui peut généralement être considéré comme une capacité C (voir
a
cependant l’annexe C);
– un condensateur de couplage C , qui doit être conçu pour présenter une faible inductance,
k
ou un deuxième objet en essai C , semblable à l’objet en essai C . Il convient que C ou
a1 a k
C présentent un niveau suffisamment bas de décharges partielles à la tension d’essai
a1
spécifiée, pour permettre la mesure de l’amplitude spécifiée de décharges partielles.
Un plus fort niveau de décharges partielles peut être toléré si le système de mesure est
capable de distinguer les décharges de l’objet en essai de celles du condensateur de
couplage et de les mesurer séparément;
– un système de mesure avec son impédance d’entrée (et parfois, dans certaines confi-
gurations de circuits en pont, une deuxième impédance d’entrée);

– 26 – 60270 © CEI:2000
– une source haute tension ayant un niveau de bruit de fond suffisamment bas (voir aussi
articles 9 et 10) pour permettre de mesurer l’amplitude spécifiée de décharges
partielles à la tension d’essai spécifiée;
– des connexions haute tension ayant un niveau de bruit de fond suffisamment bas (voir
aussi articles 9 et 10) pour permettre de mesurer l’amplitude spécifiée de DP à la
tension spécifiée;
– une impédance ou un filtre peuvent être placés du côté de la haute tension pour réduire le
bruit de fond provenant de l’alimentation.
NOTE Pour chacun des circuits d’essai de DP de base illustrés aux figures 1 et 3, le dispositif de couplage du
système de mesure peut aussi être placé du côté de la borne haute tension, de façon à ce que les positions des
dispositifs de couplages par rapport à C ou C soient permutées; ensuite, des liaisons optiques sont utilisées pour
a k
relier le dispositif de couplage à l’appareil de mesure, comme le montre la figure 1a.
D’autres informations ainsi que les caractéristiques particulières des différents circuits d’essai
sont traitées dans les annexes B et G.
4.3 Systèmes de mesure de charge apparente
4.3.1 Généralités
Les systèmes de mesure peuvent être séparés en plusieurs sous-ensembles: dispositif de
couplage, système de transmission (par exemple câble de liaison ou liaison optique) et
appareil de mesure. En général, le système de transmission ne contribue pas aux caracté-
ristiques des circuits et ne sera donc pas pris en compte.
4.3.2 Dispositif de couplage
Le dispositif de couplage fait partie intégrante du système de mesure et du circuit d’essai, ses
composants étant spécifiquement conçus pour assurer une sensibilité optimale avec un circuit
d’essai spécifique. Différents dispositifs de couplage peuvent donc être utilisés en conjonction
avec un seul appareil de mesure.
Le dispositif de couplage est habituellement un réseau actif ou passif à quatre bornes
(quadripôle), qui convertit les courants d’entrée en signaux de tension de sortie. Ces signaux
sont transmis à l’appareil de mesure au moyen d’un système de transmission. La réponse en
fréquence du dispositif de couplage, définie par le rapport entre la tension de sortie et le
courant d’entrée, est choisie de manière à empêcher la fréquence d’alimentation et ses
harmoniques d’atteindre l’appareil mesureur.
NOTE 1 Bien que la réponse en fréquence d’un dispositif de couplage individuel ne soit pas d’intérêt général, les
caractéristiques en amplitude et en fréquence de l’impédance d’entrée sont importantes, car cette impédance
interagit avec C et C et constitue donc une partie essentielle du circuit d’essai.
k a
NOTE 2 Il convient que les câbles de liaison entre le système de couplage et l’objet en essai soient aussi courts
que possible afin de réduire les effets sur la bande passante de détection.
4.3.3 Réponse des appareils de mesure de la charge apparente à un train d’impulsions
A condition que l’amplitude du spectre de fréquence des impulsions à l’entrée soit constante
au moins à l’intérieur de la bande passante Δ du système de mesure, voir figure 5, la
f
réponse de l’appareil est une impulsion de tension dont la valeur de crête est proportionnelle
à la charge (unipolaire) de l’impulsion d’entrée. La forme, la durée et la valeur de crête de
cette impulsion de sortie sont déterminées par l’impédance de transfert Z(f) du système de
mesure. Par conséquent, la forme et la durée de l’impulsion de sortie peuvent être
complètement différentes de celles du signal d’entrée.

– 28 – 60270 © CEI:2000
L’affichage de la tension de sortie des impulsions individuelles sur l’écran d’un oscilloscope
peut faciliter la reconnaissance du type de décharges partielles et permettre de les
distinguer des perturbations (voir article 10). Il convient que les impulsions de tension soient
affichées soit sur une base de temps linéaire déclenchée par la tension d’essai, soit sur une
base de temps sinusoïdale synchronisée sur la fréquence de la tension d’essai, soit sur une
base de temps ellipsoïdale parcourue en synchronisme avec la fréquence de la tension
d’essai.
En outre, il est recommandé qu’un appareil indicateur ou enregistreur soit utilisé pour
quantifier l’amplitude de la plus grande décharge partielle répétitive. Il convient que la
lecture de tels appareils, quand ils sont utilisés sous tension alternative, soit réalisée grâce à
un circuit analogique de détection de crête ou à une détection numérique par programme
avec une constante de temps de charge très courte, et une constante de temps de décharge
inférieure à 0,44 s. Quel que soit le type d’affichage utilisé par de tels appareils, les
prescriptions suivantes s’appliquent:
La réponse du système à un train d’impulsions de courant équidistantes, de même durée,
d’amplitudes égales q et dont la fréquence de répétition N doit être telle que la lecture R
o
affichée par l’appareil indique des amplitudes conformes au tableau suivant. La gamme et le
gain de l’appareil seront réglés de façon que, si N = 100, la lecture se fasse à pleine échelle
ou 100 %. Le dispositif d’étalonnage utilisé pour générer ces impulsions doit être en accord
avec les prescriptions de l’article 5.
Tableau 1 – Réponse des appareils de mesure de DP à un train d’impulsions
N (1/s): 1 2 5 10 50
≥100
R (%): 35 55 76 85 94 95
min
R (%): 45 65 86 95 104 105
max
NOTE 1 Cette caractéristique est indispensable pour établir la cohérence entre les mesures effectuées avec
différents types d’appareils. Les prescriptions doivent être satisfaites sur toutes les gammes. Les appareils déjà en
service à la date de l’établissement de cette norme ne sont pas soumis à ces prescriptions, néanmoins il convient
R N
de donner les valeurs réelles de ( ).
NOTE 2 La grandeur mesurée peut être indiquée par des appareils à aiguille, des affichages numériques ou des
oscilloscopes.
NOTE 3 La réponse spécifiée peut être obtenue par un traitement du signal aussi bien analogique que
numérique.
NOTE 4 La réponse à un train d’impulsions définie dans ce paragraphe n’est pas appropriée aux essais sous
tension continue.
NOTE 5 Le comité d'études concerné peut spécifier une réponse différente adaptée à un type d'appareillage
particulier.
4.3.4 Appareils de mesure de DP à large bande
Utilisé avec un dispositif de couplage, un appareil de ce type constitue un système de mesure
de DP à large bande, caractérisé par une impédance de transfert Z(f) ayant des valeurs
fixes de fréquences limites inférieure et supérieure f et f , et une atténuation adéquate en
1 2
dessous de f et au-dessus de f . Les valeurs recommandées de f , f et ∆f sont les
1 2 1 2
suivantes:
30 kHz ≤ f ≤ 100 kHz;
f ≤ 500 kHz;
100 kHz ≤ ∆f ≤ 400 kHz.
NOTE La combinaison de différents dispositifs de couplage avec l’appareil de mesure peut modifier l’impédance
de transfert. Il convient que la réponse globale respecte toujours les valeurs recommandées.

– 30 – 60270 © CEI:2000
La réponse de ces appareils à une impulsion de courant (non oscillante) due à une décharge
partielle est, en général, une oscillation bien amortie. La charge apparente q et la polarité
de l’impulsion de courant de la DP peuvent être toutes deux déterminées à partir de cette
réponse. Le temps de résolution des impulsions T est petit, et typiquement de 5 µs à 20 µs.
r
4.3.5 Appareils de mesure de DP à large bande avec intégrateur actif
Ce type d’appareil est constitué d’un amplificateur à très large bande associé à un intégrateur
électronique caractérisé par la constante de temps de son circuit intégrateur formé d’une
capacité et d’une résistance. La réponse de l’intégrateur à une impulsion de DP est un signal
de tension augmentant avec la somme instantanée des charges. En supposant que la
constante de temps de l’intégrate
...

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
INTERNATIONAL
Troisième édition
STANDARD
Third edition
2000-12
Techniques des essais à haute tension –
Mesures des décharges partielles
High-voltage test techniques –
Partial discharge measurements
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 60270:2000
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CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
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Techniques des essais à haute tension –
Mesures des décharges partielles
High-voltage test techniques –
Partial discharge measurements
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– 2 – 60270 © CEI:2000
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS .8
Articles
1 Domaine d’application.12
2 Références normatives .14
3 Définitions.14
4 Circuits d’essai et systèmes de mesure.24
4.1 Prescriptions générales .24
4.2 Circuits d’essai pour tension alternative.24
4.3 Systèmes de mesure de charge apparente.26
4.3.1 Généralités .26
4.3.2 Dispositif de couplage .26
4.3.3 Réponse des appareils de mesure de la charge apparente
à un train d’impulsions .26
4.3.4 Appareils de mesure de DP à large bande .28
4.3.5 Appareils de mesure de DP à large bande avec intégrateur actif .30
4.3.6 Appareils de mesure de DP à bande étroite .30
4.4 Prescriptions pour les mesures effectuées avec des appareils numériques de DP .30
4.4.1 Prescriptions pour la mesure de la charge apparente q .32
4.4.2 Exigences pour la mesure de la phase et de l’amplitude de
la tension d’essai .32
4.5 Systèmes de mesure pour les grandeurs dérivées.32
4.5.1 Dispositifs de couplage .32
4.5.2 Appareils de mesure du taux de répétition des impulsions n.32
4.5.3 Appareils de mesure du courant de décharge moyen I .34
4.5.4 Appareils de mesure de la puissance de décharge P.34
4.5.5 Appareils de mesure du débit quadratique D .34
4.5.6 Appareils de mesure de la tension de perturbation radioélectrique .34
4.6 Appareils à bande passante ultra large pour la détection des DP.36
5 Etalonnage d’un système de mesure dans le circuit d’essai complet .36
5.1 Généralités.36
5.2 Procédure d’étalonnage.36
6 Dispositifs d’étalonnage .38
6.1 Généralités.38
6.2 Dispositif d’étalonnage pour étalonnage du système de mesure dans le circuit
d’essai complet .38
6.3 Dispositifs d’étalonnage pour essais de détermination des caractéristiques
des systèmes de mesure.40

60270 © IEC:2000 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 9
Clause
1 Scope . 13
2 Normative references . 15
3 Definitions. 15
4 Test circuits and measuring systems . 25
4.1 General requirements. 25
4.2 Test circuits for alternating voltages . 25
4.3 Measuring systems for apparent charge . 27
4.3.1 General. 27
4.3.2 Coupling device. 27
4.3.3 Pulse train response of instruments for the measurement
of apparent charge . 27
4.3.4 Wide-band PD instruments. 29
4.3.5 Wide-band PD instruments with active integrator . 31
4.3.6 Narrow-band PD instruments. 31
4.4 Requirements for measurements with digital PD-instruments. 31
4.4.1 Requirements for measurement of apparent charge q. 33
4.4.2 Requirements for measurement of test voltage magnitude and phase . 33
4.5 Measuring systems for derived quantities . 33
4.5.1 Coupling device. 33
4.5.2 Instruments for the measurement of pulse repetition rate n . 33
4.5.3 Instruments for the measurement of average discharge current I . 35
4.5.4 Instruments for the measurement of discharge power P. 35
4.5.5 Instruments for the measurement of quadratic rate D. 35
4.5.6 Instruments for the measurement of the radio disturbance voltage . 35
4.6 Ultra-wide-band instruments for PD detection . 37
5 Calibration of a measuring system in the complete test circuit. 37
5.1 General. 37
5.2 Calibration procedure. 37
6 Calibrators . 39
6.1 General. 39
6.2 Calibrators for the calibration of a measuring system in the complete test circuit. 39
6.3 Calibrators for performance tests on measuring systems . 41

– 4 – 60270 © CEI:2000
Articles Pages
7 Maintien des caractéristiques des dispositifs d’étalonnage et des systèmes de mesure.40
7.1 Echéancier des essais.40
7.2 Maintien des caractéristiques des dispositifs d’étalonnage .42
7.2.1 Essais de type des dispositifs d’étalonnage.42
7.2.2 Essais de routine des dispositifs d’étalonnage.42
7.2.3 Essais de détermination des caractéristiques des dispositifs d’étalonnage .42
7.2.4 Essais de contrôle des caractéristiques des dispositifs d’étalonnage.42
7.2.5 Recueil de caractéristiques .44
7.3 Maintien des caractéristiques des systèmes de mesure.44
7.3.1 Essais de type des systèmes de mesure de DP .44
7.3.2 Essais de routine des systèmes de mesure.46
7.3.3 Essais de détermination des caractéristiques des systèmes de mesures.46
7.3.4 Contrôle des caractéristiques des systèmes de mesures.46
7.3.5 Contrôle des possibilités supplémentaires des systèmes de mesures
numériques .48
7.3.6 Recueil de caractéristiques .50
8 Essais.50
8.1 Prescriptions générales .50
8.2 Conditionnement de l’objet en essai .50
8.3 Choix des procédures d’essai.52
8.3.1 Détermination des tensions d’apparition et d’extinction des
décharges partielles .52
8.3.2 Détermination de l’amplitude des décharges partielles à une tension
d’essai spécifiée .52
9 Incertitude de mesure et sensibilité .54
10 Perturbations .54
11 Mesures de décharges partielles lors d’essais sous tension continue.56
11.1 Généralités.56
11.2 Grandeurs relatives aux décharges partielles .56
11.3 Tensions relatives aux décharges partielles.56
11.3.1 Tensions d'apparition et d'extinction des décharges .56
11.3.2 Tension d'essai de décharges partielles .58
11.4 Circuits d'essai et dispositifs de mesure .58
11.5 Essais .58
11.5.1 Choix des procédures d'essai.58
11.5.2 Perturbations .58
Annexe A (normative) Essai de détermination des caractéristiques d’un dispositif d'étalonnage .70
Annexe B (informative) Circuits d'essai.76
Annexe C (informative) Mesures sur des câbles, postes sous enveloppe métallique,
condensateurs de puissance et objets en essai comprenant des enroulements .80
Annexe D (informative) Utilisation de mesureurs de perturbations (interférences)
radioélectriques pour la détection des décharges partielles .82
Annexe E (informative) Directives sur l’acquisition numérique des grandeurs relatives
aux décharges partielles.86
Annexe F (informative) Méthodes non électriques de détection de DP .92
Annexe G (informative) Perturbations .94

60270 © IEC:2000 – 5 –
Clause Page
7 Maintaining the characteristics of calibrators and measuring systems . 41
7.1 Schedule of tests . 41
7.2 Maintaining the characteristics of calibrators . 43
7.2.1 Type tests on calibrators . 43
7.2.2 Routine tests on calibrators . 43
7.2.3 Performance tests on calibrators . 43
7.2.4 Performance checks on calibrators. 43
7.2.5 Record of performance. 45
7.3 Maintaining the characteristics of measuring systems. 45
7.3.1 Type tests on PD measuring systems . 45
7.3.2 Routine tests on measuring systems. 47
7.3.3 Performance tests on measuring systems. 47
7.3.4 Performance checks for measuring systems . 47
7.3.5 Checks for additional capabilities of digital measuring systems . 49
7.3.6 Record of performance. 51
8 Tests . 51
8.1 General requirements. 51
8.2 Conditioning of the test object . 51
8.3 Choice of test procedure . 53
8.3.1 Determination of the partial discharge inception and extinction voltages. 53
8.3.2 Determination of the partial discharge magnitude at a specified
test voltage . 53
9 Measuring uncertainty and sensitivity. 55
10 Disturbances.55
11 Partial discharge measurements during tests with direct voltage . 57
11.1 General. 57
11.2 Quantities related to partial discharges. 57
11.3 Voltages related to partial discharges . 57
11.3.1 Partial discharge inception and extinction voltages . 57
11.3.2 Partial discharge test voltage. 59
11.4 Test circuits and measuring systems . 59
11.5 Tests . 59
11.5.1 Choice of test procedures. 59
11.5.2 Disturbances . 59
Annex A (normative)  Performance test on a calibrator. 71
Annex B (informative) Test circuits . 77
Annex C (informative) Measurements on cables, gas insulated switchgear, power
capacitors and on test objects with windings . 81
Annex D (informative) The use of radio disturbance (interference) meters for
the detection of partial discharges. 83
Annex E (informative) Guidelines to digital acquisition of partial discharge quantities. 87
Annex F (informative) Non-electrical methods of PD detection . 93
Annex G (informative) Disturbances. 95

– 6 – 60270 © CEI:2000
Pages
Figure 1 – Circuits d'essai fondamentaux pour la mesure des décharges partielles.62
Figure 2 – Circuit d'essai pour une mesure faite à la prise d'une traversée .64
Figure 3 – Circuit d'essai pour des objets auto-excités.64
Figure 4 – Connexions pour l'étalonnage du montage d'essai complet.68
Figure 5 – Relation correcte entre l’amplitude et la fréquence pour minimiser l’erreur
d’intégration pour un système de mesure à large bande .68
Figure A.1 – Etalonnage des calibrateurs d'impulsions .74
Figure D.1 – Variation de la lecture f(N) du mesureur de perturbations radioélectriques
du CISPR avec la fréquence de répétition N, pour des impulsions constantes .84
Figure E.1 – Signaux de tension de sortie U de deux dispositifs de mesure différents
out
pour la charge apparente (double impulsion) .90
Tableau 1 – Réponse des appareils de mesure de DP à un train d’impulsions .28
Tableau 2 – Essais demandés pour les dispositifs d’étalonnage .44
Tableau 3 – Essais nécessaires pour les systèmes de mesure .48

60270 © IEC:2000 – 7 –
Page
Figure 1 – Basic partial discharge test circuits. 63
Figure 2 – Test circuit for measurement at a tapping of a bushing . 65
Figure 3 – Test circuit for measuring self-excited test objects. 65
Figure 4 – Connections for the calibration of the complete test arrangement . 69
Figure 5 – Correct relationship between amplitude and frequency to minimize integration
errors for a wide-band system. 69
Figure A.1 – Calibration of pulse calibrators . 75
Figure D.1 – Variation of CISPR radio disturbance meter reading f(N) with repetition
frequency N, for constant pulses. 85
Figure E.1 – Output voltage signals U of two different PD measuring systems
out
for apparent charge (double pulse) . 91
Table 1 – Pulse train response of PD instruments . 29
Table 2 – Tests required for calibrators. 45
Table 3 – Tests required for measuring systems . 49

– 8 – 60270 © CEI:2000
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
TECHNIQUES DES ESSAIS À HAUTE TENSION –
MESURES DES DÉCHARGES PARTIELLES
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes
internationales. Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national
intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement
avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les
deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les
Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 60270 a été préparée par le comité d'études 42 de la CEI:
Techniques des essais à haute tension.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition parue en 1981 dont elle
constitue une révision technique.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
42/162/FDIS 42/165/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.
L’annexe A fait partie intégrante de cette norme.
Les annexes B, C, D, E, F et G sont citées seulement pour information.
Les termes définis à l’article 3 et utilisés dans toute cette norme sont en caractères romains
gras.
60270 © IEC:2000 – 9 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
HIGH-VOLTAGE TEST TECHNIQUES –
PARTIAL DISCHARGE MEASUREMENTS
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 60270 has been prepared by IEC technical committee 42: High-
voltage test techniques.
This third edition cancels and replaces the second edition published in 1981 of which it
constitutes a technical revision.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
42/162/FDIS 42/165/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 3.
Annex A forms an integral part of this standard.
Annexes B, C, D, E, F and G are for information only.
bold roman type
Terms used throughout this standard which have been defined in clause 3: .

– 10 – 60270 © CEI:2000
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2008.
A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
Le contenu du corrigendum d'octobre 2001 a été pris en considération dans cet exemplaire.

60270 © IEC:2000 – 11 –
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
2008. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
The contents of the corrigendum of October 2001 have been included in this copy.

– 12 – 60270 © CEI:2000
TECHNIQUES DES ESSAIS À HAUTE TENSION –
MESURES DES DÉCHARGES PARTIELLES
1 Domaine d’application
Cette Norme internationale s’applique à la mesure des décharges partielles qui se
produisent dans l’appareillage électrique, les composants ou les dispositifs soumis à des
essais sous tension alternative à fréquence industrielle jusqu’à 400 Hz ou sous tension
continue.
Cette norme:
– définit les termes utilisés;
– définit les grandeurs à mesurer;
– décrit les circuits d’essai et de mesure susceptibles d’être utilisés;
– définit les méthodes de mesure analogiques et numériques nécessaires aux applications
courantes;
– spécifie les méthodes d’étalonnage et les exigences relatives aux appareils de mesure
utilisés pour l’étalonnage;
– fournit des indications sur les procédures d’essai;
– donne quelques conseils concernant la séparation des décharges partielles des
perturbations externes.
Il convient d’utiliser les recommandations de cette norme dans les projets de spécifications
relatives à la mesure des décharges partielles pour des appareillages de puissance
spécifiques. Cette norme traite des mesures électriques des décharges partielles impulsion-
nelles (de courte durée), mais aussi des méthodes non électriques, utilisées principalement
pour la localisation des décharges partielles, voir annexe F.
Les diagnostics concernant le comportement d’appareillages spécifiques de puissance
peuvent être facilités par le traitement numérique de données de décharges partielles (voir
annexe E), mais aussi par des méthodes non électriques, utilisées principalement pour la
localisation des décharges partielles (voir annexe F).
Cette norme concerne d’abord les mesures électriques de décharges partielles effectuées
lors des essais sans tension alternative, mais les problèmes particuliers susceptibles de se
produire lors d’essais sous tension continue sont traités dans l’article 11.
La terminologie, les définitions, les circuits d’essai de base et les procédures sont souvent
utilisés lors d’essais à d’autres fréquences, mais des procédures d’essai et des
caractéristiques de systèmes de mesure particulières, qui ne sont pas traitées dans cette
norme, peuvent être nécessaires.
L’annexe A donne les exigences normatives relatives aux essais de détermination des
caractéristiques des dispositifs d’étalonnage.

60270 © IEC:2000 – 13 –
HIGH-VOLTAGE TEST TECHNIQUES –
PARTIAL DISCHARGE MEASUREMENTS
1 Scope
This International Standard is applicable to the measurement of partial discharges which
occur in electrical apparatus, components or systems when tested with alternating voltages up
to 400 Hz or with direct voltage.
This standard
– defines the terms used;
– defines the quantities to be measured;
– describes test and measuring circuits which may be used;
– defines analogue and digital measuring methods required for common applications;
– specifies methods for calibration and requirements of instruments used for calibration;
– gives guidance on test procedures;
– gives some assistance concerning the discrimination of partial discharges from external
interference.
The provisions of this standard should be used in the drafting of specifications relating to
partial discharge measurements for specific power apparatus. It deals with electrical
measurements of impulsive (short-duration) partial discharges, but reference is also made to
non-electrical methods primarily used for partial discharge location (see annex F).
Diagnosis of the behaviour of specific power apparatus can be aided by digital processing of
partial discharge data (see annex E) and also by non-electrical methods that are primarily
used for partial discharge location (see annex F).
This standard is primarily concerned with electrical measurements of partial discharges made
during tests with alternating voltage, but specific problems which arise when tests are made
with direct voltage are considered in clause 11.
The terminology, definitions, basic test circuits and procedures often also apply to tests with
other frequencies, but special test procedures and measuring system characteristics, which are
not considered in this standard, may be required.
Annex A provides normative requirements for performance tests on calibrators.

– 14 – 60270 © CEI:2000
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale.
Pour les références datées, les amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications
ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fondés sur la présente
Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus
récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la
dernière édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de la CEI et de
l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur.
CEI 60060-1, Techniques des essais à haute tension – Première partie: Définitions et
prescriptions générales relatives aux essais
CEI 60060-2, Techniques des essais à haute tension – Partie 2: Systèmes de mesure
CISPR 16-1:1993, Spécifications des méthodes et des appareils de mesure des perturbations
radioélectriques et de l’immunité – Partie 1: Appareils de mesure des perturbations
radioélectriques et de l’immunité
3 Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les définitions suivantes s’appliquent.
3.1
décharge partielle (DP)
une décharge électrique localisée qui court-circuite partiellement l’intervalle isolant séparant
des conducteurs et qui peut être adjacente ou non à un conducteur
NOTE 1 En règle générale, les décharges partielles sont une conséquence de concentrations locales de
contraintes électriques dans l’isolation ou sur la surface de l’isolation. Généralement de telles décharges
apparaissent sous la forme d’impulsions ayant des durées très inférieures à 1 µs. Toutefois, des d écharges à
caractère plus continu peuvent aussi survenir, par exemple des décharges de faibles intensités (appelées: «pulse-
less») se produisant dans les diélectriques gazeux. Ce type de décharges ne sera normalement pas détecté par
les méthodes de mesure décrites dans la présente norme.
NOTE 2 L'«effet couronne» est une forme de décharge partielle qui se produit dans les milieux gazeux autour
des conducteurs placés loin de toute isolation solide ou liquide. Il convient que ce terme ne soit pas employé
comme terme général pour désigner n’importe quel type de .
DP
NOTE 3 Les décharges partielles sont souvent accompagnées d’une émission sonore, de lumière et de chaleur
ainsi que de réactions chimiques. Pour obtenir d’autres informations, voir l’annexe F.
3.2
impulsion de décharge partielle (impulsion de la DP)
une impulsion de courant ou de tension qui résulte d’une décharge partielle se produisant
dans l’objet en l’essai. L’impulsion est mesurée avec des circuits de détection adéquats
placés à cet effet dans le circuit d’essai
NOTE Une décharge partielle qui se produit dans l’objet en essai génère une impulsion de courant. Un détecteur
conforme aux prescriptions de la présente norme fournira en sortie un signal en courant ou en tension
proportionnel à la charge de l’impulsion de courant à son entrée.

60270 © IEC:2000 – 15 –
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this International Standard. For dated references, subsequent
amendments to, or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to
agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the possibility
of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated
references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of IEC
and ISO maintain registers of currently valid International Standards.
IEC 60060-1, High-voltage test techniques – Part 1: General definitions and test requirements.
IEC 60060-2, High-voltage test techniques – Part 2: Measuring systems
CISPR 16-1:1993, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and
methods – Part 1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus
3 Definitions
For the purpose of this International Standard, the following definitions apply.
3.1
partial discharge (PD)
localized electrical discharge that only partially bridges the insulation between conductors and
which can or can not occur adjacent to a conductor
NOTE 1 Partial discharges are in general a consequence of local electrical stress concentrations in the
insulation or on the surface of the insulation. Generally, such discharges appear as pulses having a duration of
much less than 1 µs. More continuous forms can, however, occur, such as the so-called pulse-less discharges in
gaseous dielectrics. This kind of discharge will normally not be detected by the measurement methods described in
this standard.
NOTE 2 "Corona" is a form of partial discharge that occurs in gaseous media around conductors which are
remote from solid or liquid insulation. "Corona" should not be used as a general term for all forms of PD.
NOTE 3 Partial discharges are often accompanied by emission of sound, light, heat, and chemical reactions.
For further information, see annex F.
3.2
partial discharge pulse (PD pulse)
current or voltage pulse that results from a partial discharge occurring within the object under
test. The pulse is measured using suitable detector circuits, which have been introduced into
the test circuit for the purpose of the test
NOTE A partial discharge which occurs in the test object produces a current pulse. A detector in accordance with
the provisions of this standard produces a current or a voltage signal at its output, proportional to the charge of the
current pulse at its input.
– 16 – 60270 © CEI:2000
3.3
grandeurs relatives aux impulsions de décharges partielles
3.3.1
charge apparente q
d’une impulsion de DP qui, si elle était injectée en un temps très court entre les bornes de
l’objet en essai placé dans un circuit d’essai spécifié, donnerait la même lecture sur le
dispositif de mesure que l’impulsion de DP elle-même. La charge apparente est habituel-
lement exprimée en picocoulombs (pC)
NOTE La charge apparente n’est pas égale à la valeur de la charge mise en jeu à l’endroit où la décharge se
produit, valeur qui ne peut être mesurée directement.
3.3.2
taux de répétition des impulsions n
le rapport entre le nombre total d’impulsions de DP enregistrées pendant un intervalle de
temps choisi et la durée de cet intervalle.
NOTE En pratique, on ne considère que les impulsions dépassant une amplitude spécifiée ou comprises entre
des limites d’amplitudes spécifiées.
3.3.3
fréquence de répétition des impulsions N
le nombre d’impulsions de décharges partielles par seconde, dans le cas d’impulsions
régulièrement réparties
NOTE La fréquence de répétition des impulsions N est liée aux conditions d’étalonnage.
3.3.4
angle de phase φ et instant t d’occurrence d’une impulsion de DP
i i
l’angle de phase est:
φ = 360 (t /T)
i i
où t est le temps mesuré entre l’instant du passage par zéro du front montant de la tensi
...

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Edition 3.1 2015-11
CONSOLIDATED VERSION
INTERNATIONAL
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NORME
INTERNATIONALE
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High-voltage test techniques – Partial discharge measurements

Techniques des essais à haute tension – Mesures des décharges partielles

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77, 86 and CISPR.
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Techniques des essais à haute tension – Mesures des décharges partielles

– 2 – IEC 60270:2000+AMD1:2015 CSV
© IEC 2015
CONTENTS
FOREWORD . 5
1 Scope . 7
2 Normative references. 7
3 Terms and definitions . 8
4 Test circuits and measuring systems . 12
4.1 General requirements . 12
4.2 Test circuits for alternating voltages . 13
4.3 Measuring systems for apparent charge . 13
4.3.1 General . 13
4.3.2 Coupling device . 13
4.3.3 Pulse train response of instruments for the measurement
of apparent charge . 14
4.3.4 Wide-band PD instruments . 14
4.3.5 Wide-band PD instruments with active integrator . 15
4.3.6 Narrow-band PD instruments . 15
4.4 Requirements for measurements with digital PD-instruments . 15
4.4.1 Requirements for measurement of apparent charge q . 16
4.4.2 Requirements for measurement of test voltage magnitude and phase . 16
4.5 Measuring systems for derived quantities . 16
4.5.1 Coupling device . 16
4.5.2 Instruments for the measurement of pulse repetition rate n . 16
4.5.3 Instruments for the measurement of average discharge current I . 16
4.5.4 Instruments for the measurement of discharge power P . 17
4.5.5 Instruments for the measurement of quadratic rate D . 17
4.5.6 Instruments for the measurement of the radio disturbance voltage. 17
4.6 Ultra-wide-band instruments for PD detection . 17
5 Calibration of a measuring system in the complete test circuit . 18
5.1 General . 18
5.2 Calibration procedure . 18
6 Calibrators . 19
6.1 General . 19
6.2 Calibrators for the calibration of a measuring system in the complete test circuit . 20
6.3 Calibrators for performance tests on measuring systems . 20
7 Maintaining the characteristics of calibrators and measuring systems . 20
7.1 Schedule of tests . 21
7.2 Maintaining the characteristics of calibrators . 21
7.2.1 Type tests on calibrators . 21
7.2.2 Routine tests on calibrators . 21
7.2.3 Performance tests on calibrators . 21
7.2.4 Performance checks on calibrators . 21
7.2.5 Record of performance . 22
7.3 Maintaining the characteristics of measuring systems . 22
7.3.1 Type tests on PD measuring systems . 22
7.3.2 Routine tests on measuring systems . 23
7.3.3 Performance tests on measuring systems . 23
7.3.4 Performance checks for measuring systems . 23

© IEC 2015
7.3.5 Checks for additional capabilities of digital measuring systems . 24
7.3.6 Record of performance . 24
8 Tests . 25
8.1 General requirements . 25
8.2 Conditioning of the test object . 25
8.3 Choice of test procedure . 25
8.3.1 Determination of the partial discharge inception and extinction voltages . 25
8.3.2 Determination of the partial discharge magnitude at a specified
test voltage . 26
9 Measuring uncertainty and sensitivity . 26
10 Disturbances . 27
11 Partial discharge measurements during tests with direct voltage . 27
11.1 General . 27
11.2 PD quantities related to partial discharges . 28
11.3 Voltages related to partial discharges. 28
11.3.1 Partial discharge inception and extinction voltages . 28
11.3.2 Partial discharge test voltage . 28
11.4 Test circuits and measuring systems. 29
11.5 Tests . 29
11.5.1 Choice of test procedures . 29
11.5.2 Disturbances . 29
Annex A (normative) Performance test on a calibrator . 36
Annex B (informative) Test circuits . 41
Annex C (informative) Measurements on cables, gas insulated switchgear, power
capacitors and on test objects with windings . 43
Annex D (informative) The use of radio disturbance (interference) meters
for the detection of partial discharges . 44
Annex E (informative) Guidelines to digital acquisition of partial discharge quantities
PD measuring instruments . 46
Annex F (informative) Non-electrical methods of PD detection . 52
Annex G (informative) Disturbances . 53
Annex H (informative) Evaluation of PD test results during tests with direct voltage . 56
Bibliography . 58

Figure 1 – Basic partial discharge test circuits . 31
Figure 2 – Test circuit for measurement at a tapping of a bushing . 32
Figure 3 – Test circuit for measuring self-excited test objects . 32
Figure 4 – Connections for the calibration of the complete test arrangement . 34
Figure 5 – Correct relationship between amplitude and frequency to minimize
integration errors for a wide-band system . 34
Figure 6 – Step voltage parameters of a calibrator . 35
Figure A.1 – Calibration of pulse calibrators . 38
Figure A.2 – Setup for performance tests of calibrators using the numerical integration . 39
Figure A.3 – Setup for performance tests of calibrators using the step voltage method . 40

– 4 – IEC 60270:2000+AMD1:2015 CSV
© IEC 2015
Figure A.4 – Impact of the series resistor R on the step voltage response appearing
s
across C using the circuit according to Figure A.3, where the oscilloscope
m
was connected to the calibrator via a 50 𝛀 measuring cable of 1 m long. . 40
Figure D.1 – Variation of CISPR radio disturbance meter reading f(N) with repetition
frequency N, for constant pulses . 45
Figure E.1 – Output voltage signals U of two different PD measuring systems
out
for apparent charge (double pulse) . 48
Figure E.2 – Block diagram of an analogue PD instrument equipped with an electronic
integrator . 49
Figure E.3 – Block diagram of digital PD instruments . 50
Figure E.4 – Example for a phase-resolved PD pattern . 51
Figure H.1 – Display modes of apparent pulses against measuring time. 56
Figure H.2 – Histograms of PD pulse count m against apparent charge intervals . 57

Table 1 – Pulse train response of PD instruments . 14
Table 2 – Tests required for calibrators . 21
Table 3 – Tests required for measuring systems . 24

© IEC 2015
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
HIGH-VOLTAGE TEST TECHNIQUES –
PARTIAL DISCHARGE MEASUREMENTS
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC itself does not provide any attestation of conformity. Independent certification bodies provide conformity
assessment services and, in some areas, access to IEC marks of conformity. IEC is not responsible for any
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Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of
patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
This consolidated version of the official IEC Standard and its amendment has been prepared
for user convenience.
IEC 60270 edition 3.1 contains the third edition (2000-12) [documents 42/162/FDIS and 42/165/
RVD] and its corrigendum 1 (2001-10), and its amendment 1 (2015-11) [documents 42/338/FDIS
and 42/340/RVD].
In this Redline version, a vertical line in the margin shows where the technical content is
modified by amendment 1. Additions are in green text, deletions are in strikethrough red text. A
separate Final version with all changes accepted is available in this publication.

– 6 – IEC 60270:2000+AMD1:2015 CSV
© IEC 2015
International Standard IEC 60270 has been prepared by IEC technical committee 42: High-
voltage test techniques.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 3.
Annex A forms an integral part of this standard.
Annexes B, C, D, E, F and G are for information only.
Terms used throughout this standard which have been defined in clause 3: bold roman type.
The committee has decided that the contents of the base publication and its amendment will
remain unchanged until the stability date indicated on the IEC web site under
"http://webstore.iec.ch" in the data related to the specific publication. At this date, the
publication will be
• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.
IMPORTANT – The 'colour inside' logo on the cover page of this publication indicates
that it contains colours which are considered to be useful for the correct understanding
of its contents. Users should therefore print this document using a colour printer.

© IEC 2015
HIGH-VOLTAGE TEST TECHNIQUES –
PARTIAL DISCHARGE MEASUREMENTS
1 Scope
This International Standard is applicable to the measurement of partial discharges which
occur in electrical apparatus, components or systems when tested with alternating voltages up
to 400 Hz or with direct voltage.
This standard
– defines the terms used;
– defines the quantities to be measured;
– describes test and measuring circuits which may be used;
– defines analogue and digital measuring methods required for common applications;
– specifies methods for calibration and requirements of instruments used for calibration;
– gives guidance on test procedures;
– gives some assistance concerning the discrimination of partial discharges from external
interference.
The provisions of this standard should be used in the drafting of specifications relating to
partial discharge measurements for specific power apparatus. It deals with electrical
measurements of impulsive (short-duration) partial discharges, but reference is also made to
non-electrical methods primarily used for partial discharge location (see annex F).
Diagnosis of the behaviour of specific power apparatus can be aided by digital processing of
partial discharge data (see annex E) and also by non-electrical methods that are primarily
used for partial discharge location (see annex F).
This standard is primarily concerned with electrical measurements of partial discharges made
during tests with alternating voltage, but specific problems which arise when tests are made
with direct voltage are considered in clause 11.
The terminology, definitions, basic test circuits and procedures often also apply to tests with
other frequencies, but special test procedures and measuring system characteristics, which are
not considered in this standard, may be required.
Annex A provides normative requirements for performance tests on calibrators.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this International Standard. For dated references, subsequent
amendments to, or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to
agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the possibility
of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated
references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of IEC
and ISO maintain registers of currently valid International Standards.
IEC 60060-1, High-voltage test techniques – Part 1: General definitions and test requirements.
IEC 60060-2, High-voltage test techniques – Part 2: Measuring systems

– 8 – IEC 60270:2000+AMD1:2015 CSV
© IEC 2015
CISPR 16-1:1993, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and
methods – Part 1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
partial discharge (PD)
localized electrical discharge that only partially bridges the insulation between conductors and
which can or can not occur adjacent to a conductor
NOTE 1 Partial discharges are in general a consequence of local electrical stress concentrations in the
insulation or on the surface of the insulation. Generally, such discharges appear as pulses having a duration of
much less than 1 µs. More continuous forms can, however, occur, such as the so-called pulse-less discharges in
gaseous dielectrics. This kind of discharge will normally not be detected by the measurement methods described in
this standard.
NOTE 2 "Corona" is a form of partial discharge that occurs in gaseous media around conductors which are
remote from solid or liquid insulation. "Corona" should not be used as a general term for all forms of PD.
NOTE 3 Partial discharges are often accompanied by emission of sound, light, heat, and chemical reactions.
For further information, see annex F.
3.2
partial discharge pulse (PD pulse)
current or voltage pulse that results from a partial discharge occurring within the object under
test. The pulse is measured using suitable detector circuits, which have been introduced into
the test circuit for the purpose of the test
NOTE A partial discharge which occurs in the test object produces a current pulse. A detector in accordance with
the provisions of this standard produces a current or a voltage signal at its output, proportional to the charge of the
current pulse at its input.
3.3
quantities related to partial discharge pulses
3.3.1
apparent charge q
of a PD pulse is that charge which, if injected within a very short time between the terminals of
the test object in a specified test circuit, would give the same reading on the measuring
instrument as the PD current pulse itself. The apparent charge is usually expressed in
picocoulombs (pC)
NOTE The apparent charge is not equal to the amount of charge locally involved at the site of the discharge,
which cannot be measured directly.
3.3.2
pulse repetition rate n
ratio between the total number of PD pulses recorded in a selected time interval and the
duration of this time interval
NOTE In practice, only pulses above a specified magnitude or within a specified range of magnitudes are
considered.
3.3.3
pulse repetition frequency N
number of partial discharge pulses per second, in the case of equidistant pulses
NOTE Pulse repetition frequency N is associated with the situation in calibration.

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3.3.4
phase angle φ and time t of occurrence of a PD pulse
i i
is
φ = 360 (t /T)
i i
where t is the time measured between the preceding positive going transition of the test
i
voltage through zero and the partial discharge pulse and T is the period of the test voltage
The phase angle is expressed in degrees (°).
3.3.5
average discharge current I
derived quantity and the sum of the absolute values of individual apparent charge magnitudes
q during a chosen reference time interval T divided by this time interval:
i ref
I = ( q + q + . + q )
2 i
T
ref
The average discharge current is generally expressed in coulombs per second (C/s) or in
amperes (A).
3.3.6
discharge power P
derived quantity that is the average pulse power fed into the terminals of the test object due to
apparent charge magnitudes q during a chosen reference time interval T :
i ref
P = ( q u + q u + . + q u )
1 1 2 2 i i
T
ref
where u , u . u are instantaneous values of the test voltage at the instants of occurrence t of
1 2 i i
the individual apparent charge magnitudes q . The sign of the individual values must be
i
observed
The discharge power is generally expressed in watts (W).
3.3.7
quadratic rate D
derived quantity that is the sum of the squares of the individual apparent charge magnitudes
q during a chosen reference time interval T divided by this time interval:
i ref
2 2 2
D = (q + q + . + q )
m
1 2
T
ref
2 2
The quadratic rate is generally expressed in (coulombs) per second (C /s).
3.3.8
radio disturbance meter
quasi-peak measuring receiver for frequency band B in accordance with the provisions of
CISPR 16-1:1993
NOTE This type of instrument was earlier called a radio interference (or influence) meter.
3.3.9
radio disturbance voltage U
RDV
derived quantity that is the reading of a radio disturbance meter when used for indicating the
apparent charge q of partial discharges. For further information, see 4.5.6 and annex D
The radio disturbance voltage U is generally expressed in µV.
RDV
– 10 – IEC 60270:2000+AMD1:2015 CSV
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3.4
largest repeatedly occurring PD magnitude
largest magnitude recorded by a measuring system which has the pulse train response as
specified in 4.3.3
The concept of the largest repeatedly occurring PD magnitude is not applicable to tests with
direct voltage.
3.5
specified partial discharge magnitude
largest magnitude of any quantity related to PD pulses permitted in a test object at a specified
voltage following a specified conditioning and test procedure. For alternating voltage tests, the
specified magnitude of the apparent charge q is the largest repeatedly occurring PD
magnitude
NOTE The magnitude of any PD pulse quantity can vary stochastically in successive cycles and also show a
general increase or decrease with time of voltage application. The specified PD magnitude, the test procedure and
also the test circuit and instrumentation should therefore be appropriately defined by the relevant technical
committees.
3.6
background noise
signals detected during PD tests, which do not originate in the test object
NOTE Background noise can be composed of either white noise in the measurement system, broadcast radio or
other continuous or impulsive signals. For further information, see annex G.
3.7
applied test voltages related to partial discharge pulse quantities
as defined in IEC 60060-1. The following voltage levels are of particular interest
3.7.1
partial discharge inception voltage U
i
applied voltage at which repetitive partial discharges are first observed in the test object,
when the voltage applied to the object is gradually increased from a lower value at which no
partial discharges are observed
In practice, the inception voltage U is the lowest applied voltage at which the magnitude of a
i
PD pulse quantity becomes equal to or exceeds a specified low value.
NOTE For tests with direct voltage, the determination of U needs special considerations. See clause 11.
i
3.7.2
partial discharge extinction voltage U
e
applied voltage at which repetitive partial discharges cease to occur in the test object, when
the voltage applied to the object is gradually decreased from a higher value at which PD pulse
quantities are observed
In practice, the extinction voltage U is the lowest applied voltage at which the magnitude of a
e
chosen PD pulse quantity becomes equal to, or less than, a specified low value.
NOTE For tests with direct voltage, the determination of U needs special considerations. See clause 11.
e
3.7.3
partial discharge test voltage
specified voltage, applied in a specified partial discharge test procedure, during which the test
object should not exhibit PD exceeding a specified partial discharge magnitude
3.8
partial discharge measuring system
system consisting of a coupling device, a transmission system and a measuring instrument

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3.9
measuring system characteristics
The following definitions refer to measuring systems as specified in 4.3
3.9.1
transfer impedance Z(f)
ratio of the output voltage amplitude to a constant input current amplitude, as a function of
frequency f, when the input is sinusoidal
3.9.2
lower and upper limit frequencies f and f
1 2
frequencies at which the transfer impedance Z(f) has fallen by 6 dB from the peak pass-band
value
3.9.3
midband frequency f and bandwidth Df
m
for all kinds of measuring systems, the midband frequency is defined by:
f + f
1 2
f =
m
and the bandwidth is defined by:
Df = f – f
2 1
3.9.4
superposition error
caused by the overlapping of transient output pulse responses when the time interval between
input current pulses is less than the duration of a single output response pulse. Superposition
errors can be additive or subtractive depending on the pulse repetition rate of the input
pulses. In practical circuits, both types will occur due to the random nature of the pulse
repetition rate. However, since measurements are based on the largest repeatedly
occurring PD magnitude, usually only the additive superposition errors will be measured
NOTE Superposition errors can attain levels of 100 % or more depending on the pulse repetition rate and the
characteristics of the measuring system.
3.9.5
pulse resolution time T
r
shortest time interval between two consecutive input pulses of very short duration, of same
shape, polarity and charge magnitude for which the peak value of the resulting response will
change by not more than 10 % of that for a single pulse
The pulse resolution time is in general inversely proportional to the bandwidth Df of the
measuring system. It is an indication of the measuring system's ability to resolve successive
PD events.
NOTE It is recommended that the pulse resolution time be measured for the whole test circuit, as well as for the
measuring system, as superposition errors can be caused by the test object, for example reflections from cable
ends. The relevant technical committees should specify the procedure for handling superposition errors and
particularly, the allowable tolerances including their signs.
3.9.6
integration error
error in apparent charge measurement which occurs when the upper frequency limit of the PD
current pulse amplitude-spectrum is lower than
• the upper cut-off frequency of a wideband measuring system; or
• the mid-band frequency of a narrow-band measuring system.
See figure 5.
– 12 – IEC 60270:2000+AMD1:2015 CSV
© IEC 2015
NOTE If required for a special type of apparatus, the relevant technical committees are urged to specify more
restrictive values for f and f to minimize the integration error.
1 2
3.10
digital partial discharge instruments
considered in this standard are in general based on analogue measuring systems or
instruments for the measurement of apparent charge q, followed by a digital acquisition and
processing system. The digital part of a digital PD-instrument is used to process analogue
signals for further evaluation, to store relevant quantities and to display test results. See also
annex E.
instruments which perform a digital acquisition and evaluation of the PD data
Note 1 to entry: A digital PD-instrument can also be based on a coupling device and a digital acquisition system
without the analogue signal processing front end. This standard does not provide specific information applicable to
this type of instrument.
The A/D conversion of the PD pulses captured from the terminals of the test object can be done either directly or
after the apparent charge pulses have been established employing either an analogue band-pass filter amplifier or
an active integrator (see Annex E).
3.11
scale factor k
factor by which the value of the instrument reading is to be multiplied to obtain the value of the
input quantity (IEC 60060-2:1994, 3.5.1)
3.12
accumulated apparent charge q
a
sum of the apparent charge q of all individual pulses exceeding a specified threshold level, and
occurring during a specified time interval ∆t
3.13
PD pulse count m
total number of PD pulses which exceed a specified threshold level within a specified time
interval ∆t
3.14
PD pattern
display of the apparent charge q versus the phase angle φ of the PD pulses recorded during a
i
specified time interval ∆t
4 Test circuits and measuring systems
4.1 General requirements
In this clause, basic test circuits and measuring systems for partial discharge quantities are
described, and information on the operating principle of these circuits and systems is provided.
The test circuit and measuring system shall be calibrated as specified in clause 5 and shall
meet the requirements specified in clause 7. The technical committee may also recommend a
particular test circuit to be used for particular test objects. It is recommended that the technical
committees use apparent charge as the quantity to be measured wherever possible, but other
quantities may be used in particular specific situations.
If not otherwise specified by the relevant technical committee, any of the test circuits
mentioned in 4.2 and any of the measuring systems as specified in 4.3 are acceptable. In each
case, the most significant characteristics of the measuring system (f , f , T , see 3.9.2
1 2 r
and 3.9.5) as applied, shall be recorded.
For tests with direct voltage, see clause 11.

© IEC 2015
4.2 Test circuits for alternating voltages
Most circuits in use for partial discharge measurements can be derived from one or other of
the basic circuits, which are shown in figures 1a to 1d. Some variations of these circuits are
shown in figures 2 and 3. Each of these circuits consists mainly of
– a test object, which can usually be regarded as a capacitor C (see, however, annex C);
a
– a coupling capacitor C , which shall be of low inductance design, or a second test object
k
C , which shall be similar to the test object C . C or C should exhibit a sufficiently low
a1 a k a1
level of partial discharges at the specified test voltage to allow the measurement of the
specified partial discharge magnitude. A higher level of partial discharges can be
tolerated if the measuring system is capable of distinguishing the discharges from the test
object and the coupling capacitor and measuring them separately;
– a measuring system with its input impedance (and sometimes, for balanced circuit arrange-
ments, a second input impedance);
– a high-voltage supply, with sufficiently low level of background noise (see also clauses 9
and 10) to allow the specified partial discharge magnitude to be measured at the
specified test voltage;
– high-voltage connections, with sufficiently low level of background noise (see also
clauses 9 and 10) to allow the specified partial discharge magnitude to be measured at
the specified test voltage;
– an impedance or a filter can be introduced at high voltage to reduce background noise
from the power supply.
NOTE For each of the basic PD test circuits shown in figures 1 and 3, the coupling device of the measuring
system can also be placed at the high-voltage terminal side, so that the positions of the coupling device with C or
a
C are exchanged; then, optical links are used for the interconnection of the coupling device with the instrument, as
k
indicated in figure 1a.
Additional information and particular characteristics of the different test circuits are considered
in annexes B and G.
4.3 Measuring systems for apparent charge
4.3.1 General
Partial discharge measuring systems can be divided into the subsystems: coupling device,
transmission system (for example, connecting cable or optical link) and measuring instrument.
In general, the transmission system does not contribute to the circuit characteristics and will
thus not be taken into consideration.
4.3.2 Coupling device
The coupling device is an integral part of the measuring system and test circuit, with
components specifically designed to achieve the optimum sensitivity with a specific test circuit.
Different coupling devices may thus be used in conjunction with a single measuring instrument.
The coupling device is usually an active or passive four-terminal network (quadripole) and
converts the input currents to output voltage signals. These signals are transmitted to the
measuring instrument by a transmission system. The frequency response of the coupling
device, defined by output voltage to input current, is normally chosen at least so as to
effectively prevent the test voltage frequency and its harmonics from reaching the instrument.
NOTE 1 Though the frequency response of an individual coupling device is not of general interest, the magnitude
and frequency characteristics of the input impedance are of importance as this impedance interacts with C and C
k a
and is thus an essential part of the test circuit.
NOTE 2 Interconnection leads between the coupling device and the test object should be kept as short as
practical so as to minimize effects on the detection bandwidth.

– 14 – IEC 60270:2000+AMD1:2015 CSV
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4.3.3 Pulse train response of instruments for the measurement of apparent charge
Provided the amplitude frequency spectrum of the input pulses is constant at least within the
bandwidth Df of the measuring system (see figure 5), the response of the instrument is a
voltage pulse with a peak value proportional to the (unipolar) charge of the input pulse. The
shape, duration and the peak value of this output pulse are determined by t
...