[发明专利]一种气体绝缘电气设备局部放电多源联合监测实验装置

说明书

技术领域

本发明属于六氟化硫（SF₆）气体绝缘电气设备的绝缘状态在线监测技术领域，具体涉及一种气体绝缘电气设备局部放电多传感器联合监测实验装置。

背景技术

以六氟化硫气体（SF₆）作为绝缘和灭弧介质的SF₆气体绝缘组合电器（GasInsulatedSwitchgear，简称GIS），因其可靠性高、维护量小、占地面积小、配置灵活等优点迅速发展并广泛应用于电力系统的高压和超/特高压领域，已逐渐成为现代变电站的首选设备和重要标志之一。然而，GIS设备内部结构部件由于制造和装配工艺不达标，设备本身存在缺陷，在运行电场和电动力等因素下，绝缘子内部纵向裂纹不断延伸、扩大，致使绝缘子内部发生贯穿性放电，最终导致GIS设备绝缘破坏，影响着设备的可靠运行。因此，十分有必要对SF₆气体绝缘电气设备的早期绝缘状况进行有效的评估和预警。

SF₆气体绝缘电气设备在运行电压、热、力等作用下的内绝缘时效老化和设备在装配过程中的各种潜伏性缺陷，会逐渐扩展致使内绝缘的电气强度下降而导致故障，前期潜伏性故障主要以局部放电(PartialDischarge，简称PD)的形式表现出来。由于GIS设备为金属全封闭结构，尚缺乏检测GIS的运行状况的有效手段，目前正处于研究阶段的单独通过监测PD发生的光信号、超声信号、特高频放电信号和SF₆分解特征组分的变化规律一种手段对设备内部放电故障的评估的方案均存在不足，短期内不可克服。所以研制气体绝缘电气设备局部放电多传感器联合监测实验装置，对于减少GIS设备运行故障带来的危害，保证电力系统安全稳定运行有着重大意义。

目前国内外在SF₆气体绝缘电气设备PD在线监测的研究主要集中于单一监测手段的实验及监测装置，如专利号为ZL2007100784930的“六氟化硫放电分解组分分析系统及其使用方法”、专利号为ZL201010157377.X的“超高频局部放电放电量监测采集方法、装置和系统”、以及专利号为ZL200910104566.8的“六氟化硫气体放电微量组分的红外检测装置及方法”等专利，都是基于单一局放信号的GIS在线监测装置，不能利用多源局放信息对设备的故障进行全面的诊断。

绝缘问题是造成组合电器故障的主要原因，因而准确辨识和评估GIS内部绝缘故障，是保障设备和系统经济运行的基本需要，也是实现GIS状态检修和设备全寿命周期经济管理的必要基础。而气体绝缘电气设备局部放电多传感器联合监测技术发展的必然趋势和最终走向，它不仅在学术上具有重要的科学研究意义，亦具有很好的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有的SF₆气体绝缘电气设备的故障模拟实验装置的监测信息量不足的问题，提供一种利用多传感器联合监测气体绝缘电气设备PD信号的实验模拟装置，该装置能在实验室中模拟交流条件下SF₆气体绝缘电气设备内不同绝缘缺陷模型引发PD的情况，并获取局部放电的声、光、超高频、气体组分等信息的特征量，为SF₆气体绝缘电气设备在线监测和绝缘状态评估打下实验基础。

本发明的技术方案是：

一种气体绝缘电气设备局部放电多传感器联合监测实验装置，其特征在于，包括：

一工频交流电源系统：电源系统具体包括电源调压控制台、无局放工频试验变压器、无局放保护电阻、工频电容分压器；实验室内市电220V/50Hz经导线与调压台的输入端口连接，经调压台调控由其输出端口接入工频试验变压器输入端口，试验变压器的输出端口经导线接入通过保护电阻后其输出将电容分压器与气体放电室并联接入；其中电容分压器经衰减探头后连入数字示波器可对加载在气体放电室的电压进行测量，而试验变压器通过调压台调控给经导线连接的气体放电室提供连续调节工频交流电压。

一气体放电室：工频交流供压系统的输出端经导线与气体放电室相连，导线通过高压套管连入气体放电室的内部的模拟绝缘缺陷，将试验电源电压加载到模拟绝缘缺陷的一端，绝缘缺陷的另一端经接地线与大地直接相连，这样电源可供给模拟绝缘缺陷局部放电的连续可调节的工频交流电压。

一人工绝缘缺陷模型：构建不少于四种典型的绝缘缺陷模型，分别为导电杆突出物缺陷、绝缘子表面金属附着物缺陷、绝缘子空穴/裂缝缺陷与自由金属颗粒缺陷，具体结构是：