CN105629139B - 一种气体绝缘电气设备局部放电多源联合监测实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明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，包括：一工频交流电源系统；一气体放电室；至少四种人工绝缘缺陷模型；一多传感器联合检测系统：包括脉冲电流法传感器检测系统、超高频传感器检测系统、气相色谱质谱检测传感器检测系统与荧光光纤传感器检测系统四个部分；本发明能模拟SF6气体绝缘电气设备典型缺陷在工频交流条件下的不同气压、不同电场分布、不同气体种类的局部放电，采集设备局部放电的电、光、特高频、气体组分多源信息，能挖掘获取PD信号与绝缘联系最紧密最具机理性的有效特征量，为构建全面的、综合的完备SF6气体绝缘电气设备绝缘状态信息库的实验研究提供了一种简单易用的方法和实验平台。

Description

一种气体绝缘电气设备局部放电多源联合监测实验装置
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（GasInsulated Switchgear，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(Partial Discharge，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：
模型一，导电杆突出物缺陷模型，采用针—板电极；所述铝质针电极近似真实的气体绝缘电气设备中心导电杆，其直径为4mm，长度为40mm，其中针电极从圆形端部起始螺纹长度为20mm，针尖部分的长度为10mm，尖端曲率半径为0.4mm；所述的不锈钢材料的板电极近似真实气体绝缘电气设备外壳所述的板电极直径为120mm，厚度为12mm，板电极底端中心连接杆直径为4mm，长度为25mm，其下端部螺纹长度为15mm。
模型二，绝缘子表面金属附着物缺陷模型，采用尺寸相同的不锈钢板-板平行电极近似腔体中的电场分布，用柱状环氧树脂块近似气体绝缘电气设备内的支撑绝缘子，在用环氧树脂胶黏合电极和绝缘子时同时粘贴了一定的铜屑来近似模拟污秽缺陷。所述的板电极直径为120mm，厚度为12mm，上下两根电极连接杆直径为4mm，长度为25mm，其端部螺纹长度为15mm，板电极间距为25mm；所述圆柱形环氧树脂直径为60mm，高度约为25mm；所述粘接的铜屑的区域垂直长度15mm，宽1.5mm，铜屑直径都在100μm以内。
模型三，绝缘子空穴/裂缝缺陷模型：采用圆柱形环氧树脂与不锈钢板电极之间垫两块环氧树脂片形成气隙来模拟；所述板电极直径为120mm，厚度为12mm，上下两根电极连接杆直径为4mm，长度为25mm，其端部螺纹长度为15mm，板电极间距约为21mm；所述圆柱形环氧树脂直径为60mm，高度为20mm；所述气隙厚度为1mm。
模型四，自由金属微粒绝缘缺陷模型：采用不锈钢球-碗电极以及放置于半球形的碗电极内部的一定尺寸的铝箔来模拟；所述的球电极直径为30mm，碗电极外径为120mm，厚度均为2mm，所述的球电极及碗电极的电极连接杆直径为4mm，长度为35mm，其中螺纹长度为20mm；所述的矩形铝箔尺寸为2mm×2mm。
一多传感器联合检测系统：包括脉冲电流法传感器检测系统、超高频传感器检测系统、气相色谱质谱检测传感器检测系统与荧光光纤传感器检测系统四个部分；其中脉冲电流检测传感器基于IEC60270的并联检测法，由所述的气体放电室的高压端口处引导线与耦合电容高压端口相连，所述耦合电容的低压端则通过导线与检测阻抗连接到数字示波器上，所述的气体放电室的绝缘缺陷局部放电产生的脉冲信号经由检测阻抗放大后进入数字示波器进行显示，通过数字示波器检测局部放电的脉冲幅值信息；所述的超高频传感器检测系统由与所述的放电气室及试验电源系统非接触的超高频微带天线经电缆接入数字示波器中，对所述的人工绝缘缺陷的局部放电特高频信号进行检测，提取局部放电的超高频信息；所述的气相色谱质谱传感器检测系统经连接到气体放电室缸体的出气口部分的特氟龙导气管进行局部放电分解气体采集，通过气相色谱质谱联用仪检测出 ppbv级的 SO2F2、SOF2、CO2、CF4、H2S、SO2等SF6气体的局部放电分解气体信息；所述的荧光光纤传感器检测系统由放置在所述的气体放电室内的荧光光纤传感器通过所述的气体放电室缸体下方的荧光光纤传感器通道出来接到光纤耦合器上，通过普通光纤连接到光纤适配器后接入光电倍增管一端口，所述的光电倍增管的另一端口接供电电源并且其最后一端口经电流连接到数字示波器上，通过数字示波器检测局部放电的光电信息；
在上述的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，所述的气体放电室从结构的由上到下，分别由高压导杆、高压套管、椭球形顶盖、法兰、不锈钢柱状腔体、人工绝缘缺陷模型、前后对称的石英观察窗、真空压力表球阀和真空压力表、真空泵球阀和真空泵、进样球阀和进样口、采样球阀、采样口、接地导电杆构成；在所述的椭球形顶盖中心处设置一个通孔，所述聚四氟乙烯高压套管包裹的所述的高压导杆和法兰经一次性封装成形从顶盖的通孔深入到缸体内部，通过法兰将顶盖的通孔密封，高压导电杆伸入缸体内部的端口采用螺纹结构；在所述的不锈钢柱状腔体上端口环形固接一法兰，其采用矩形密封槽配合“Ｏ”形橡胶圈密封结构，所述的法兰使螺钉提供足够的压紧力将椭球形顶盖固定在所述的不锈钢缸体的法兰上构建密封腔体；所述的不锈钢柱状腔体由圆柱体构成、上端部为可拆卸的所述的椭球形顶盖，下端部为焊接上的椭球形封头，所述的不锈钢柱状腔体结构可承受五个大气压以上的压力；
在所述的不锈钢柱状腔体左侧壁挖一通孔；在该通孔上焊接一根不锈钢钢管，所述的真空压力表通过真空压力球阀接在不锈钢管上用以监测所述气体放电室的真空度与气压 ，该不锈钢管上还接一个进样球阀，该进样球阀另一端进样口通过特氟龙导气管与钢瓶连通用以充气；
所述的不锈钢柱状腔体右侧壁该挖一通孔，该通孔上焊接一根不锈钢钢管，该不锈钢管上接一个进样球阀采样球阀与采样口，采样球阀的另一端采样口通过特氟龙导气管与所述的气相色谱质谱联用仪连通，进行局部放电分解气体采样；在所述的不锈钢柱状腔体的前后两个侧壁，分别设置两个石英玻璃观察窗，该石英玻璃夹在法兰之间，并用Ｏ形橡胶垫密封并用若干根螺杆以及螺钉压紧固定， 通过所述的石英观察窗可对局部放电发展过程进行观测；在所述的不锈钢柱状腔体的采样口正下方开一个光纤通孔，通过外部螺钉压紧通道内部垫橡胶圈确保密封性，构成所述的荧光光纤传感器连接外部通道；在所述的不锈钢柱状腔体的底盖中心处开一个通孔，所述的接地导电杆穿过该通孔胶封在所述的不锈钢柱状腔体底盖；所述接地导电杆伸出缸体的一端通过铜编带接地，其在缸体腔内的一端及采用螺纹结构；在所述的不锈钢柱状腔体的底盖外沿球面外侧中心对称且以斜度为10~15度固接至少三个支撑脚，三根所述支撑架用横杆相连， 对整个试验装置起支撑作用。
本发明具有如下优点：1. 本发明能模拟SF6气体绝缘电气设备工频交流条件下的局部放电，采集设备局部放电的电、光、特高频、气体组分多源信息，打破了现有SF6气体绝缘电气设备的故障模拟实验装置仅能对单一局部放电信号采集分析的局限性。利用本装置能挖掘获取PD信号与绝缘联系最紧密最具机理性的有效特征量，并且剔除模糊的、冗余的甚至相互冲突的信息，为构建全面的、综合的完备SF6气体绝缘电气设备绝缘状态信息库奠定基础。2、本发明装置的高耐压强度气体放电室及气压监测装置使得该装置成为一个综合性的气体放电试验平台，该装置可开展真空状态到不同气压状态下，不同气体的局部放电、击穿试验，具有很高的扩展性价值。3本发明的装置中可拆卸的绝缘缺陷模型架构，囊括了SF6气体绝缘电气设备常见缺陷，并提供了一个开发性的绝缘缺陷搭载平台，可同样对其他缺陷进行试验具有很好的前瞻性。4、本发明装置中专门设计了电极连接杆设置为螺纹结构以调节间距，可充分对不同电场均匀程度下的气体放电开展研究，有助于对气体绝缘电气设备局部放电机理的研究。5.本发明装置中超高频天线传感器、荧光光纤传感器、组分检测检测灵敏度高，具有与很好的选择性与精度。6.本发明装置的构造简单且有很高的安全性。本发明可广泛用于SF6气体绝缘电气设备局部放电多传感器联合检测实验模拟平台，为SF6气体绝缘电气设备的局部放电的多源信息提取的实验研究提供了一种简单易用的方法和实验平台。
附图说明
图1为本发明装置的试验电路原理框图。
图2为本发明装置的气体放电室的结构示意图。
图3为图2的俯视图。
图4a为本发明利用的人工绝缘缺陷装置结构示意图（导电杆突出物缺陷）。
图4b为本发明利用的人工绝缘缺陷装置结构示意图（绝缘子表面金属附着物缺陷）。
图4c为本发明利用的人工绝缘缺陷装置结构示意图（绝缘子空穴/裂缝缺陷）。
图4d为本发明利用的人工绝缘缺陷装置结构示意图（自由金属颗粒缺陷）。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。
实施例1
图中：1、电源调压控制台，2、无局放工频试验变压器，3、无局放保护电阻，4、工频电容分压器，5、耦合电容，6、检测阻抗，7、气体放电室，8、人工绝缘缺陷模型，9、荧光光纤传感器，10、光纤耦合器，11、普通光纤，12、气相色谱质谱联用仪，13、光纤适配器，14、光电倍增管，15、超高频微带天线，16、数字存储示波器，17、高压导杆，18、高压套管，19椭球形顶盖，20、螺钉,21、法兰，22、不锈钢柱状腔体，23、真空压力表，24、真空压力表球阀，25、真空泵球阀，26、真空泵，27、进样球阀，28、进样口，29、采样球阀，30、采样口，31、人工绝缘缺陷，32、接地导电杆，33、支撑脚，34、石英玻璃观察窗，35、荧光光纤传感器通道。
由装置电路原理及结构示意图1～4知，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，主要由工频交流电源系统、气体放电室、人工绝缘缺陷模型、多传感器联合检测系统组成，主要包括：1、电源调压控制台，2、无局放工频试验变压器，3、无局放保护电阻，4、工频电容分压器，5、耦合电容，6、检测阻抗，7、气体放电室，8、人工绝缘缺陷模型，9、荧光光纤传感器，10、光纤耦合器，11、普通光纤，12、气相色谱质谱联用仪，13、光纤适配器，14、光电倍增管，15、超高频传感器，16、数字存储示波器高压套管。（图1-4）
所述的工频交流电源系统由电源调压控制台1、无局放工频试验变压器2、无局放保护电阻3、工频电容分压器构成4构成。实验室内工频交流市电220V/50Hz经导线与电源调压控制台1（市购产品，容量为10kVA）的输入端口（输出电压为0～250V）连接，经调压台调控由其输出端口接入无局放工频试验变压器2（市购产品，50kV/10kVA）输入端口，无局放工频试验变压器2的输出端口（高压端口）经导线接入通过保护电阻3（市购产品，10kΩ/0.5A）后其输出将电容分压器4（市购产品，50kV/1000:1，精度为1.0级）与气体放电室7并联接入；这样工频交流电源系统通过调压台调控给经导线连接的气体放电室内绝缘缺陷模型电极的局部放电提供连续调节工频交流电压。
所述的气体放电室从结构的由上到下，分别由高压导杆17、高压套管18、椭球形顶盖19、螺钉20、法兰21、不锈钢柱状腔体22、真空压力表球阀23、真空压力表24、真空泵球阀25、真空泵26、进样球阀27、进样口28、采样球阀29、采样口30、人工绝缘缺陷31、接地导电杆32、支撑脚33、石英玻璃观察窗34构成。所述的椭球形顶盖19中心处设置一个孔径为200mm的通孔，所述聚四氟乙烯高压套管18包裹的所述的高压导杆17和法兰21经一次性封装成形从顶盖的通孔深入到缸体内部，通过法兰21将顶盖的通孔密封，高压导杆17伸入缸体内部的端口采用螺纹总长为20mm，螺距为1mm的螺纹结构；在所述的不锈钢柱状腔体上端口环形固接一直径为550mm、厚度为15mm的所述的法兰21，其采用矩形密封槽配合“Ｏ”形橡胶圈密封结构，所述的法兰使用12根螺杆直径为15mm的螺钉20提供足够的压紧力将直径为550mm、厚度为12mm的所述的椭球形顶盖19固定在所述的不锈钢缸体的法兰21上构建密封腔体；所述的不锈钢柱状腔体22由内径为500mm、厚度为10mm、高度为600mm的圆柱体构成、上端部为可拆卸的所述的椭球形顶盖19，下端部为焊接上的椭球形封头，所述的不锈钢柱状腔体22结构可承受五个大气压以上的压力；在所述的不锈钢柱状腔体22左侧壁距离底端300mm的中心位置处挖一孔径为20mm的通孔；在该通孔上焊接一根内径20mm、外径10mm、长400mm的不锈钢钢管，所述的真空压力表24通过真空压力球阀23接在距通孔200mm处的不锈钢管上用以监测所述气体放电室的真空度与气压，距通孔250mm处的该不锈钢管上再接一个进样球阀27，该进样球阀另一端进样口28通过特氟龙导气管与钢瓶连通用以充气；所述的不锈钢柱状腔体22右侧壁距离底端300mm处挖一孔径为20mm的通孔，该通孔上焊接一根内径20mm、外径10mm、长200mm的不锈钢钢管，距通孔200mm处的该不锈钢管上再接一个采样球阀29与采样口30，采样球阀29的另一端采样口30通过特氟龙导气管与所述的气相色谱质谱联用仪12连通，进行局部放电分解气体采样；在所述的不锈钢柱状腔体22的前后两个侧壁距离底部250mm的中心位置处，分别设置两个直径为100mm、厚度为6mm的石英玻璃观察窗34，该石英玻璃夹在法兰21之间，并用Ｏ形橡胶垫密封并用8根螺杆直径为15mm的螺钉19压紧固定， 通过所述的石英观察窗可对局部放电发展过程进行观测；在所述的不锈钢柱状腔体22的采样口30正下方80mm处开一个15mm光纤通孔，通过外部15mm的螺钉压紧通道内部垫橡胶圈确保密封性，构成所述的荧光光纤传感器通道35连接外部通道；在所述的不锈钢柱状腔体22的底盖中心处开一个12mm的通孔，所述的接地导电杆31穿过该通孔胶封在所述的不锈钢柱状腔体底盖；所述接地导电杆31伸出缸体的一端通过铜编带（市购品，25mm宽）接地，其在缸体腔内的一端及采用螺纹总长为20mm，螺距为1mm的螺纹结构；在所述的不锈钢柱状腔体的底盖外沿球面外侧中心对称且以斜度为10度的固接3个长度为400mm的支撑脚，三根所述支撑架距地面100mm处用横杆相连， 对整个试验装置起支撑作用。
所述的四种典型绝缘缺陷模型包括导电杆突出物缺陷模型（图4 a）、绝缘子表面金属附着物缺陷模型（图4 b）、绝缘子空穴/裂缝缺陷模型（图4 c）以及自由金属微粒绝缘缺陷模型（图4 d）。所述的导电杆突出物缺陷模型使用的是针—板电极；所述铝质针电极近似真实的气体绝缘电气设备中心导电杆，其直径为4mm，长度为40mm，其中针电极从圆形端部起始螺纹长度为20mm，针尖部分的长度为10mm，尖端曲率半径为0.4mm；所述的不锈钢材料的板电极近似真实气体绝缘电气设备外壳所述的板电极直径为120mm，厚度为12mm，板电极底端中心连接杆直径为4mm，长度为25mm，其下端部螺纹长度为15mm。所述的绝缘子表面金属附着物缺陷模型使用采用尺寸相同的不锈钢板-板平行电极近似腔体中的电场分布，用柱状环氧树脂块近似气体绝缘电气设备内的支撑绝缘子，在用环氧树脂胶黏合电极和绝缘子时同时粘贴了一定的铜屑来近似模拟污秽缺陷。所述的板电极直径为120mm，厚度为12mm，上下两根电极连接杆直径为4mm，长度为25mm，其端部螺纹长度为15mm，板电极间距为25mm；所述圆柱形环氧树脂直径为60mm，高度约为25mm；所述粘接的铜屑的区域垂直长度15mm，宽1.5mm，铜屑直径都在100μm以内。所述的绝缘子空穴/裂缝缺陷模型使用圆柱形环氧树脂与不锈钢板电极之间垫两块环氧树脂片形成气隙来模拟；所述板电极直径为120mm，厚度为12mm，上下两根电极连接杆直径为4mm，长度为25mm，其端部螺纹长度为15mm，板电极间距约为21mm；所述圆柱形环氧树脂直径为60mm，高度为20mm；所述气隙厚度为1mm。所述的自由金属微粒绝缘缺陷模型用采用不锈钢球-碗电极以及放置于半球形的碗电极内部的一定尺寸的铝箔来模拟；所述的球电极直径为30mm，碗电极外径为120mm，厚度均为2mm，所述的球电极及碗电极的电极连接杆直径为4mm，长度为35mm，其中螺纹长度为20mm；所述的矩形铝箔尺寸为2mm×2mm。
所述的多传感器联合检测系统包括脉冲电流法传感器检测系统、超高频传感器检测系统、气相色谱质谱检测传感器检测系统与荧光光纤传感器检测系统四个部分；其中脉冲电流检测传感器基于IEC60270的并联检测法，由所述的气体放电室7的高压端口处引导线与耦合电容5（市购产品，120kV/1000pF）高压端口相连，所述耦合电容5的低压端则通过导线与检测阻抗6（市购产品，3号）连接到数字存储示波器16上，所述的气体放电室的绝缘缺陷局部放电产生的脉冲信号经由检测阻抗6放大后进入数字存储示波器16进行显示，通过数字存储示波器16检测局部放电的脉冲幅值信息；所述的超高频传感器检测系统由与所述的放电气室及试验电源系统非接触的超高频微带天线15（实验室定制）经电缆接入数字存储示波器16中，对所述的人工绝缘缺陷的局部放电特高频信号进行检测，提取局部放电的超高频信息；所述的气相色谱质谱传感器检测系统经连接到气体放电室7缸体的出气口部分的特氟龙导气管进行局部放电分解气体采集，通过气相色谱质谱联用仪12（市购产品，岛津GC/MS-QP2010Ultra）检测出 ppbv级的 SO2F2、SOF2、CO2、CF4、H2S、SO2等SF6气体的局部放电分解气体信息；所述的荧光光纤传感器检测系统由放置在所述的气体放电室7内的荧光光纤传感器9通过所述的气体放电室7的采样口30的荧光光纤传感器通道35出来接到光纤耦合器10上，通过普通光纤连11接到光纤适配器13后接入光电倍增管14一端口，所述的光电倍增管14的另一端口接供电电源并且其最后一端口经电流连接到数字存储示波器16上，通过数字存储示波器16检测局部放电的光电局放信息。
实施例2
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，同实施例1，其中：所述的电源调压控制台1的容量为50kVA，输入电压为380V，输出电压为0～400V。所述的无局放试验变压器2为100kV/50kVA的。所述的保护电阻3为100kΩ/0.3A。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一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：
模型一，导电杆突出物缺陷模型，采用针—板电极；铝质针电极近似真实的气体绝缘电气设备中心导电杆，其直径为4mm，长度为40mm，其中针电极从圆形端部起始螺纹长度为20mm，针尖部分的长度为10mm，尖端曲率半径为0.4mm；不锈钢材料的板电极近似真实气体绝缘电气设备外壳，所述的板电极直径为120mm，厚度为12mm，板电极底端中心连接杆直径为4mm，长度为25mm，其下端部螺纹长度为15mm；
模型二，绝缘子表面金属附着物缺陷模型，采用尺寸相同的不锈钢板-板平行电极近似腔体中的电场分布，用柱状环氧树脂块近似气体绝缘电气设备内的支撑绝缘子，在用环氧树脂胶黏合电极和绝缘子时同时粘贴了一定的铜屑来近似模拟污秽缺陷；所述的板电极直径为120mm，厚度为12mm，上下两根电极连接杆直径为4mm，长度为25mm，其端部螺纹长度为15mm，板电极间距为25mm；圆柱形环氧树脂直径为60mm，高度约为25mm；粘接的铜屑的区域垂直长度15mm，宽1.5mm，铜屑直径都在100μm以内；
模型三，绝缘子空穴/裂缝缺陷模型：采用圆柱形环氧树脂与不锈钢板电极之间垫两块环氧树脂片形成气隙来模拟；所述板电极直径为120mm，厚度为12mm，上下两根电极连接杆直径为4mm，长度为25mm，其端部螺纹长度为15mm，板电极间距约为21mm；圆柱形环氧树脂直径为60mm，高度为20mm；所述气隙厚度为1mm；
模型四，自由金属微粒绝缘缺陷模型：采用不锈钢球-碗电极以及放置于半球形的碗电极内部的一定尺寸的铝箔来模拟；球电极直径为30mm，碗电极外径为120mm，厚度均为2mm，所述的球电极及碗电极的电极连接杆直径为4mm，长度为35mm，其中螺纹长度为20mm；矩形铝箔尺寸为2mm×2mm；
一多传感器联合检测系统：包括脉冲电流法传感器检测系统、超高频传感器检测系统、气相色谱质谱检测传感器检测系统与荧光光纤传感器检测系统四个部分；其中脉冲电流检测传感器基于IEC60270的并联检测法，由所述的气体放电室的高压端口处引导线与耦合电容高压端口相连，所述耦合电容的低压端则通过导线与检测阻抗连接到数字示波器上，所述的气体放电室的绝缘缺陷局部放电产生的脉冲信号经由检测阻抗放大后进入数字示波器进行显示，通过数字示波器检测局部放电的脉冲幅值信息；所述的超高频传感器检测系统由与放电气室及试验电源系统非接触的超高频微带天线经电缆接入数字示波器中，对所述的人工绝缘缺陷的局部放电特高频信号进行检测，提取局部放电的超高频信息；所述的气相色谱质谱传感器检测系统经连接到气体放电室缸体的出气口部分的特氟龙导气管进行局部放电分解气体采集，通过气相色谱质谱联用仪检测出ppbv级的SO2F2、SOF2、CO2、CF4、H2S、SO2气体的局部放电分解气体信息；所述的荧光光纤传感器检测系统由放置在所述的气体放电室内的荧光光纤传感器通过所述的气体放电室缸体下方的荧光光纤传感器通道出来接到光纤耦合器上，通过普通光纤连接到光纤适配器后接入光电倍增管一端口，所述的光电倍增管的另一端口接供电电源并且其最后一端口经电流连接到数字示波器上，通过数字示波器检测局部放电的光电信息。
2.根据权利要求1所述的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，所述的气体放电室从结构的由上到下，分别由高压导杆、高压套管、椭球形顶盖、法兰、不锈钢柱状腔体、人工绝缘缺陷模型、前后对称的石英观察窗、真空压力表球阀和真空压力表、真空泵球阀和真空泵、进样球阀和进样口、采样球阀、采样口、接地导电杆构成；在所述的椭球形顶盖中心处设置一个通孔，聚四氟乙烯高压套管包裹的所述的高压导杆和法兰经一次性封装成形从顶盖的通孔深入到缸体内部，通过法兰将顶盖的通孔密封，高压导电杆伸入缸体内部的端口采用螺纹结构；在所述的不锈钢柱状腔体上端口环形固接一法兰，其采用矩形密封槽配合“O”形橡胶圈密封结构，所述的法兰使螺钉提供足够的压紧力将椭球形顶盖固定在不锈钢缸体的法兰上构建密封腔体；所述的不锈钢柱状腔体由圆柱体构成、上端部为可拆卸的所述的椭球形顶盖，下端部为焊接上的椭球形封头，所述的不锈钢柱状腔体结构可承受五个大气压以上的压力；
在所述的不锈钢柱状腔体左侧壁挖一通孔；在该通孔上焊接一根不锈钢钢管，所述的真空压力表通过真空压力球阀接在不锈钢管上用以监测所述气体放电室的真空度与气压，该不锈钢管上还接一个进样球阀，该进样球阀另一端进样口通过特氟龙导气管与钢瓶连通用以充气；
所述的不锈钢柱状腔体右侧壁挖一通孔，该通孔上焊接一根不锈钢钢管，该不锈钢管上接一个采样球阀与采样口，采样球阀的另一端采样口通过特氟龙导气管与所述的气相色谱质谱联用仪连通，进行局部放电分解气体采样；在所述的不锈钢柱状腔体的前后两个侧壁，分别设置两个石英玻璃观察窗，该石英玻璃夹在法兰之间，并用O形橡胶垫密封并用若干根螺杆以及螺钉压紧固定，通过所述的石英观察窗可对局部放电发展过程进行观测；在所述的不锈钢柱状腔体的采样口正下方开一个光纤通孔，通过外部螺钉压紧通道内部垫橡胶圈确保密封性，构成所述的荧光光纤传感器连接外部通道；在所述的不锈钢柱状腔体的底盖中心处开一个通孔，所述的接地导电杆穿过该通孔胶封在所述的不锈钢柱状腔体底盖；所述接地导电杆伸出缸体的一端通过铜编带接地，其在缸体腔内的一端及采用螺纹结构；在所述的不锈钢柱状腔体的底盖外沿球面外侧中心对称且以斜度为10～15度固接至少三个支撑脚，三根支撑架用横杆相连，对整个试验装置起支撑作用。
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