CN117761478B - 一种多功能故障模拟实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电气绝缘设备故障诊断技术领域，公开了一种多功能故障模拟实验装置及方法。本装置主要包括高压电源系统、实验罐体、阻容分压器、充气系统和抽气系统；实验罐体包括注射器、气体端口、母线、盆式绝缘子和针板电极；注射器设在实验罐体顶端，用于注射金属微粒模拟沿面闪络实验；气体端口通过四通阀分别连接充气系统和抽气系统，充气系统用于提供混合气体，抽气系统用于抽真空以及清理回收实验气体；实验罐体内设有母线、针电极和板电极，针板电极用于模拟电晕放电或火花放电实验。本发明采用一套实验设备能同时模拟真实电晕放电、火花放电及沿面闪络多功能故障实验，节约时间、提高效率，结构简单、操作便捷，一机多用，降低成本。

Description

一种多功能故障模拟实验装置及方法

技术领域

本发明属于电气绝缘设备故障诊断技术领域，具体涉及一种多功能故障模拟实验装置及方法，尤其是一种含有金属微粒的沿面闪络、电晕放电与火花放电多功能故障模拟实验装置及方法。

背景技术

电晕放电是指气体介质在不均匀电场中的局部自持放电，是最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电。作为高压电气设备中常见的绝缘故障，电晕放电多由导体上的尖端或突起所致，可视为典型的局部放电形式。长时间的电晕放电将引起设备绝缘老化，甚至导致设备在正常运行电压下发生击穿。电晕放电条件下，气体绝缘介质将持续分解，产生的分解气体不仅会影响介质自身的绝缘特性，如扩散至绝缘材料处，还可能对绝缘材料造成损伤,因此，电晕放电是电力设备绝缘研究的重要内容。

火花放电是当高压电源的功率不太大时，高电压电极间的气体被击穿，出现闪光和爆裂声的气体放电现象。在通常气压下，当在曲率不太大的冷电极间加高电压时，若电源供给的功率不太大，就会出现火花放电。火花放电时，碰撞电离并不发生在电极间的整个区域内，只是沿着狭窄曲折的发光通道进行，并伴随爆裂声。由于气体击穿后突然由绝缘体变为良导体，电流猛增，而电源功率不够，因此电压下降，放电暂时熄灭，待电压恢复再次放电。在高压设备中如果火花放电一直存在，则会导致气体绝缘特性的破坏，导致高压设备无法正常工作，因此，火花放电也是高压绝缘不可忽视的研究内容。

闪络是指固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时，沿固体绝缘子表面放电的现象。沿面闪络是高电压领域的重要研究方向，也是高电压设备中的重要绝缘形式，由于在高压设备中克服闪络是薄弱环节，所以也是在设备设计过程中需克服的问题。在实际电力系统工作中，空气中会存在金属微粒落在绝缘子表面，这会引起放电现象，而放电通道通常出现在绝缘子表面，且会对绝缘子表面造成损伤，使得绝缘耐受水平下降，如果电压大于绝缘子所承受的最大电压，绝缘子就会失去绝缘特性，更易引发设备出现严重故障。因此，沿面闪络特性也是电力设备绝缘研究的重要内容。

中国专利CN106997023A公开了一种不同金属材料对SF₆局部突发性放电故障分解的影响实验装置及其方法，包括加压系统，SF₆放电气室，检测系统和金属材料突出物缺陷模型。加压系统的输出端与金属材料突出物缺陷模型连接，金属材料突出物缺陷模型放置在放电气室内，检测系统同时与放电气室以及加压系统连接。该专利的技术方案能良好的模拟SF₆电气绝缘设备中，不同金属突出物缺陷造成的火花放电故障状态，但是，该专利无法模拟金属微粒导致的沿面闪络现象。

中国专利CN208155941U公开了一种金属微粒无害化的实验装置，包括：SF₆混合气体充放与回收装置、金属腔体、电极模块、吸附装置、金属微粒捕捉装置；金属腔体分隔为左气室和右气室，两个气室都安装绝缘子，右气室安装有金属微粒捕捉装置，左气室安装有吸附装置；SF₆混合气体充放与回收装置连接到金属腔体的左气室和右气室，电极模块安装在金属腔体内，与金属腔体同轴。该专利能够根据需要调节混合气体的配比以及压强，同时又能够进行多种金属微粒实验，实现在不同混合气体环境下的金属微粒实验，但是该专利研究的是无害化处理金属微粒，并未研究金属微粒引起的沿面闪络故障以及不同状态的金属微粒对绝缘子沿面闪络的影响，也无法模拟电晕放电或火花放电故障，且该专利的金属腔体结构复杂，实验投入成本高。

综上，实际的电力设备可能发生单独一种故障，也可能多种故障并发，而现有技术中的装置及方法只能进行单一的火花放电或单一的沿面闪络实验模拟，无法同时模拟电晕放电、火花放电以及沿面闪络等多种实验故障，实验模拟结果的精度和效率有待进一步提高。

发明内容

本发明旨在针对现有技术中存在的技术问题，提供一种多功能故障模拟实验装置及方法，采用一套实验设备，能够同时模拟真实电晕放电、火花放电及沿面闪络多个功能故障实验，显著节约时间、提高使用效率，且结构简单、操作便捷，一机多用，显著降低了实验设备投入成本。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种多功能故障模拟实验装置，包括高压电源系统、多功能集成测试装置、以及混合气体充放与回收装置；所述多功能集成测试装置包括实验罐体和阻容分压器；所述混合气体充放与回收装置包括充气系统和抽气系统；

所述高压电源系统输出端并联连接所述实验罐体和阻容分压器；所述阻容分压器旁接一数字高压表；

所述实验罐体包括注射器、气体端口、母线、盆式绝缘子和针板电极；所述注射器设置在实验罐体顶端，用于向实验罐体内注射不同状态的金属微粒，模拟在不同金属微粒状态下的沿面闪络实验；所述气体端口通过四通阀分别连接充气系统和抽气系统，所述充气系统用于向实验罐体内充入混合气体，所述抽气系统用于对实验罐体抽真空以及清理回收实验气体；所述母线位于实验罐体腔体内，所述母线顶端穿过实验罐体顶端连接高压电源系统的高压端，底端连接针电极；所述针电极下端间隔设定距离固定放置有板电极，所述板电极底部连接高压电源系统的低压端；所述针电极和所述板电极构成所述针板电极，用于实现电晕放电或火花放电实验。

进一步地，所述充气系统包括气瓶、三通阀和四通阀；

所述气瓶有两个，包括盛放SF₆气体的第一气瓶和盛放N₂气体的第二气瓶；

两个所述气瓶的瓶口均设置有计量阀门，用于调控气体流出量；

两个所述计量阀门通过出气管连接三通阀的两个进气口，所述三通阀的出气口通过管道连接四通阀的第一端口，所述四通阀的第二端口和第三端口分别连接高量程气压表和实验罐体，所述高量程气压表用于检测所述实验罐体内的气体压强。

更进一步地，所述抽气系统包括依次连接的抽气阀、真空计和真空泵，所述抽气阀通过抽气管道与所述四通阀的第四端口连接，所述抽气阀用于控制所述抽气管道的通断，所述真空计用于检测实验罐体中的真空度，所述真空泵用于抽出实验罐体中的混合气体。

进一步地，所述注射器为若干个，均布在实验罐体顶端。

更进一步地，所述金属微粒包括两种状态：带胶层金属微粒和不带胶层金属微粒；

所述注射器包括注射筒体和注射活塞，通过手动推动注射活塞、利用气压作用力将金属微粒注射入实验罐体中，从而模拟在金属微粒条件下盆式绝缘子表面发生沿面闪络的实验；

所述注射器通过注射活塞的伸缩调整内部注射压力，所述带胶层金属微粒的注射压力大于所述不带胶层金属微粒的注射压力。

进一步地，所述实验罐体还包括观察窗，所述观察窗设置在所述实验罐体侧壁上，用于观察实验；

所述阻容分压器连接示波器，用于实时记录和显示实验时的电压电流数值以及波形。

进一步地，所述盆式绝缘子的材料为环氧树脂，所述针板电极的材料为耐高温的铜钨合金。

同时，本发明还提供了一种多功能故障模拟实验方法，采用如上所述的装置，模拟不带胶层金属微粒悬浮状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：通过抽气系统将实验罐体内部抽真空；

步骤S2：通过充气系统向实验罐体提供设定比例、设定气压的混合气体；

步骤S3：通过注射器将不带有胶层的金属微粒注射入实验罐体中；

步骤S4：启动高压电源系统提供电压，此时，不带有胶层的金属微粒在电场的作用下会悬浮在混合气体介质中，实现模拟悬浮金属微粒状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障实验；

同时，调整高压电源系统的电压，观察盆式绝缘子表面所产生的沿面闪络现象、以及针板电极间产生的火花或电晕放电情况，并通过示波器所显示的图像对沿面闪络以及针板电极间的绝缘强度进行判断和评估；

步骤S5：实验结束后，断开高压电源系统，通过抽气系统将实验罐体中的混合气体抽出。

此外，本发明还提供了一种多功能故障模拟实验方法，采用如上所述的装置，模拟带胶层金属微粒附着状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：通过抽气系统将实验罐体内部抽真空；

步骤S2：通过充气系统向实验罐体提供设定比例、设定气压的混合气体；

步骤S3：调高注射器的注射压力，通过注射器将带胶层的金属微粒注射入实验罐体中；

步骤S4：启动高压电源系统提供电压，此时，带胶层的金属微粒在电场的作用下随机散落在盆式绝缘子表面，实现带胶层金属微粒附着状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障实验；

同时，通过调整高压电源系统的电压，观察窗盆式绝缘子表面所产生的沿面闪络现象、以及针板电极间产生的火花或电晕放电情况，并通过示波器所显示的图像对沿面闪络以及针板电极间的绝缘强度进行判断和评估；

步骤S5：实验结束后，断开高压电源系统，通过抽气系统将实验罐体中的混合气体抽出。

进一步地，所述方法还包括如下步骤：

在实验开始前和/或实验结束后，用酒精以及干净的纸巾擦拭实验罐体腔体及其内部的部件。

与现有技术相比，本发明所产生的有益效果是：

(1)本发明提供的多功能故障模拟实验装置，通过注射器向实验罐体中提供金属微粒，能够完成金属微粒在不同状态下的沿面闪络实验，通过针板电极模拟电晕放电和火花放电实验，通过混合气体充气系统方便控制调节混合气体所占的比例以及压强，保证实验所需的气体环境，通过抽气系统实现实验罐体在实验前的抽真空操作以及实验后的气体回收循环利用，提高资源利用率；整个实验罐体功能设计完善、结构简单易于实现、操作方法便捷，能够真实模拟电力系统中的电晕放电、火花放电及沿面闪络多个功能故障，一机多用，实验模拟工况更接近真实工况，实验模拟结果更准确、高效，同时，优化了实验设备、显著降低了实验设备投入成本，现在提高了实验效率和科研进度；

(2)本发明通过注射器注射不带胶层金属微粒，能够完成不带胶层金属微粒悬浮状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障实验；或者通过注射器注射带胶层金属微粒，能够完成带胶层金属微粒附着状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障实验，从而通过本发明的装置能够同时完成两种不同的放电实验、得到对应的实验数据，有利于加快科研进度；

(3)在现有技术的研究中多采用将金属微粒粘贴至绝缘子表面或部分洒落于绝缘子底部，而本申请中的金属微粒采用随机喷洒至气室的方法，与现有技术相比，本申请的方法和实验结果更接近实际工况，更具有指导意义；同时，本发明的阻容分压器连接示波器，利用示波器既能够读取波形判断发生什么类型的放电，又能够同步获取对应的电压电流数据，实时记录，操作便捷。

附图说明

图1为本发明实施例的多功能故障模拟实验装置的结构示意图；

图中标记说明：1-注射器；2-盆式绝缘子；3-观察窗；4-针电极；5-板电极；6-高量程气压表；7-四通阀；8-三通阀；9-计量阀门；10-气瓶，101-第一气瓶，102-第二气瓶；11-抽气系统；12-高压电源系统；13-实验罐体；14-阻容分压器；15-数字高压表；16-母线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

结合图1所示，本发明实施例提供了一种多功能故障模拟实验装置，包括高压电源系统12、多功能集成测试装置、以及混合气体充放与回收装置；

所述多功能集成测试装置包括实验罐体13和阻容分压器14；所述混合气体充放与回收装置包括充气系统和抽气系统11；所述高压电源系统12的输出端(高压端和低压端)并联连接所述实验罐体13和阻容分压器14，用于提供实验所需的持续电压；所述阻容分压器14旁接一数字高压表15，所述阻容分压器14用于测量实验过程中的瞬态电压，并通过所述数字高压表15进行显示；

所述实验罐体13用于电晕放电、火花放电、以及含有金属微粒沿面闪络多功能故障模拟实验，包括注射器1、气体端口、母线16、盆式绝缘子2和针板电极；所述注射器设置在实验罐体13顶端，用于向实验罐体13内注射不同状态(带胶层、不带胶层)下的金属微粒，模拟在不同金属微粒状态下的沿面闪络实验；所述气体端口通过四通阀7分别连接充气系统和抽气系统11，所述充气系统用于向实验罐体13内充入混合气体，所述抽气系统用于对实验罐体13抽真空、以及清理回收残余实验气体；所述母线16位于实验罐体13的腔体内，所述母线16的顶端穿过实验罐体13顶端连接高压电源系统12的高压端，底端连接针电极4，所述针电极4下端间隔设定距离固定放置有板电极5，所述板电极5底部通过导体连接高压电源系统12的低压端；所述针电极4和所述板电极5构成所述针板电极，用于模拟电晕放电或火花放电实验。

具体地，所述充气系统包括气瓶10、三通阀8和四通阀7；所述气瓶10有两个，包括盛放SF₆气体的第一气瓶101和盛放N₂气体的第二气瓶102；两个所述气瓶10的瓶口均设置有计量阀门9，用于调控气体流出量，以控制两种气体各自向实验罐体13中的充入量；两个所述计量阀门9通过出气管连接三通阀8的两个进气口，所述三通阀8的出气口通过管道连接四通阀7的第一端口，所述四通阀7的第二端口和第三端口分别连接高量程气压表6和实验罐体13，所述高量程气压表6用于检测所述实验罐体13内的气体压强。

所述充气系统通过计量阀门9和高量程气压表6，能够实现向实验罐体13充入设定比例、设定气压的混合气体，以满足不同实验的测试需求，且管路结构优化、易于实现和操作控制。

所述抽气系统包括依次连接的抽气阀、真空计和真空泵；所述抽气阀通过抽气管道与所述四通阀7的第四端口连接，用于控制所述抽气管道的通断，所述真空计用于检测实验罐体13中的真空度，所述真空泵用于抽出实验罐体中的混合气体。

所述抽气系统用于在实验前为实验罐体13抽真空，以保证实验罐体13中不同金属微粒条件下的实验正常进行，同时，在实验结束后清理回收实验罐体13内残余的实验气体，提高资源利用率、节约实验成本。

所述注射器1为若干个，均布在实验罐体13顶端，所述注射器1包括注射筒体和注射活塞，通过手动推动注射活塞，通过手动推动注射活塞、利用气压作用力将金属微粒注射入实验罐体13中，从而模拟在金属微粒条件下盆式绝缘子2表面发生沿面闪络的实验；所述注射器1通过注射活塞的伸缩调整内部注射压力，以满足不同状态下金属微粒所需的不同注射压力，并将金属微粒注入实验罐体13中。

所述实验罐体还包括观察窗3，所述观察窗3设置在所述实验罐体13的侧壁上，用于观察电晕放电、火花放电、以及含有金属微粒沿面闪络多功能故障模拟实验；

所述阻容分压器14连接示波器(未示出)，用于实时记录和显示实验时的电压电流数值以及波形，利用示波器读取波形判断发生什么类型的放电，并同步获取对应的电压电流数据。

所述盆式绝缘子2的材料为环氧树脂，所述针板电极的材料为耐高温的铜钨合金，由于铜钨合金的熔点较高，能够减少铜钨合金材质的针板电极在高温下所产生的金属粒子，进而避免针板电极对盆式绝缘子2的绝缘强度的影响。

本发明实施例提供的多功能故障模拟实验装置，通过注射器向实验罐体中提供金属微粒，能够完成金属微粒在不同状态下的沿面闪络实验，通过针板电极模拟电晕放电和火花放电实验，通过混合气体充气系统方便控制调节混合气体所占的比例以及压强，保证实验所需的气体环境，通过抽气系统实现实验罐体在实验前的抽真空操作以及实验后的气体回收循环利用，提高资源利用率；整个实验罐体功能设计完善、结构简单易于实现、操作方法便捷，能够真实模拟电力系统中的电晕放电、火花放电及沿面闪络多个功能故障，一机多用，优化了实验设备、显著降低了实验成本投入。

实施例2

本发明实施例提供了一种多功能故障模拟实验方法，采用实施例1所述的装置，模拟不带胶层金属微粒悬浮状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：将实验罐体13腔体及其内部的部件用酒精和干净的纸巾擦拭干净，以避免其他影响因素对实验产生不利的影响；

步骤S2：通过抽气系统11将实验罐体13内部抽成真空状态，目的是防止其他气体的存在；

步骤S3：通过充气系统向实验罐体13提供设定比例、设定气压的混合气体；

步骤S4：通过注射器1将不带有胶层的金属微粒注射入实验罐体13中；

步骤S5：启动高压电源系统12向实验罐体13内持续提供电压，此时，不带有胶层的金属微粒在电场的作用下会悬浮在混合气体介质中，实现模拟悬浮金属微粒状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障实验，对实际电力系统绝缘性能给予参考；

同时，通过调整高压电源系统12的电压，可以从观察窗3中观察盆式绝缘子2表面所产生的沿面闪络现象、以及针板电极间产生的火花或电晕放电情况，并通过与阻容分压器14连接的示波器所显示的图像对沿面闪络以及针板电极间的绝缘强度进行判断和评估；

步骤S6：实验结束后，断开高压电源系统12，通过抽气系统11将实验罐体13中的混合气体抽出；

步骤S7：混合气体完全抽出后，用酒精以及干净的纸巾擦拭实验罐体13腔体及其内部的部件，以便进行下一次实验。

实施例3

本发明实施例提供了一种多功能故障模拟实验方法，采用实施例1所述的装置，模拟带胶层金属微粒附着状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：将实验罐体13腔体及其内部的部件用酒精以及干净的纸巾擦拭干净，以避免其他影响因素对实验产生不利的影响；

步骤S2：通过抽气系统11将实验罐体13内部抽成真空状态，目的是防止其他气体的存在；

步骤S3：通过充气系统向实验罐体13提供设定比例、设定气压的混合气体；

步骤S4：调高注射器的注射压力，通过注射器1将带胶层的金属微粒注射入实验罐体13中；

步骤S5：启动高压电源系统12向实验罐体13内持续提供电压，此时，带胶层的金属微粒在电场的作用下随机散落在盆式绝缘子2表面，实现带胶层金属微粒附着状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障实验，对实际电力系统绝缘性能给予参考；

同时，通过调整高压电源系统12的电压，可以从观察窗3中观察盆式绝缘子2表面所产生的沿面闪络现象、以及针板电极间产生的火花或电晕放电情况，并通过与阻容分压器14连接的所显示的图像对沿面闪络以及针板电极间的绝缘强度进行判断和评估；

步骤S6：实验结束后，断开高压电源系统12，通过抽气系统11将实验罐体13中的混合气体抽出；

步骤S7：混合气体完全抽出后，用酒精以及干净的纸巾擦拭盆式实验罐体13腔体及其内部的部件，以便进行下一次实验。

本发明通过注射器注射不带胶层金属微粒，能够完成不带胶层金属微粒悬浮状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障实验，或者通过注射器注射带胶层金属微粒，能够完成带胶层金属微粒附着状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障实验，从而通过本发明的装置能够同时完成两种不同的放电实验、得到对应的实验数据，有利于加快科研进度。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能故障模拟实验装置，其特征在于，包括高压电源系统、多功能集成测试装置、以及混合气体充放与回收装置；所述多功能集成测试装置包括实验罐体和阻容分压器；所述混合气体充放与回收装置包括充气系统和抽气系统；

所述高压电源系统输出端并联连接所述实验罐体和阻容分压器；所述阻容分压器旁接一数字高压表；

所述实验罐体包括注射器、气体端口、母线、盆式绝缘子和针板电极；所述注射器设置在实验罐体顶端，用于向实验罐体内注射不同状态的金属微粒，模拟在不同金属微粒状态下的沿面闪络实验；

所述金属微粒包括两种状态：带胶层金属微粒和不带胶层金属微粒；带胶层的金属微粒在电场的作用下随机散落在盆式绝缘子表面；不带有胶层的金属微粒在电场的作用下会悬浮在混合气体介质中；

所述气体端口通过四通阀分别连接充气系统和抽气系统，所述充气系统用于向实验罐体内充入混合气体，所述抽气系统用于对实验罐体抽真空以及清理回收实验气体；所述母线位于实验罐体腔体内，所述母线顶端穿过实验罐体顶端连接高压电源系统的高压端，底端连接针电极；所述针电极下端间隔设定距离固定放置有板电极，所述板电极底部连接高压电源系统的低压端；所述针电极和所述板电极构成所述针板电极，用于实现电晕放电或火花放电实验。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充气系统包括气瓶、三通阀和四通阀；

所述气瓶有两个，包括盛放SF6气体的第一气瓶和盛放N2气体的第二气瓶；

两个所述气瓶的瓶口均设置有计量阀门，用于调控气体流出量；

两个所述计量阀门通过出气管连接三通阀的两个进气口，所述三通阀的出气口通过管道连接四通阀的第一端口，所述四通阀的第二端口和第三端口分别连接高量程气压表和实验罐体，所述高量程气压表用于检测所述实验罐体内的气体压强。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述抽气系统包括依次连接的抽气阀、真空计和真空泵，所述抽气阀通过抽气管道与所述四通阀的第四端口连接，所述抽气阀用于控制所述抽气管道的通断，所述真空计用于检测实验罐体中的真空度，所述真空泵用于抽出实验罐体中的混合气体。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述注射器为若干个，均布在实验罐体顶端。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述注射器包括注射筒体和注射活塞，通过手动推动注射活塞、利用气压作用力将金属微粒注射入实验罐体中，从而模拟在金属微粒条件下盆式绝缘子表面发生沿面闪络的实验；

所述注射器通过注射活塞的伸缩调整内部注射压力，所述带胶层金属微粒的注射压力大于所述不带胶层金属微粒的注射压力。

6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述实验罐体还包括观察窗，所述观察窗设置在所述实验罐体侧壁上，用于观察实验；

所述阻容分压器连接示波器，用于实时记录和显示实验时的电压电流数值以及波形。

7.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述盆式绝缘子的材料为环氧树脂，所述针板电极的材料为铜钨合金。

8.一种多功能故障模拟实验方法，采用如权利要求1所述的装置，模拟不带胶层金属微粒悬浮状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：通过抽气系统将实验罐体内部抽真空；

步骤S2：通过充气系统向实验罐体提供设定比例、设定气压的混合气体；

步骤S3：通过注射器将不带有胶层的金属微粒注射入实验罐体中；

步骤S4：启动高压电源系统提供电压，此时，不带有胶层的金属微粒在电场的作用下会悬浮在混合气体介质中，实现模拟悬浮金属微粒状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障实验；

同时，调整高压电源系统的电压，观察盆式绝缘子表面所产生的沿面闪络现象、以及针板电极间产生的火花或电晕放电情况，并通过示波器所显示的图像对沿面闪络以及针板电极间的绝缘强度进行判断和评估；

步骤S5：实验结束后，断开高压电源系统，通过抽气系统将实验罐体中的混合气体抽出。

9.一种多功能故障模拟实验方法，采用如权利要求1所述的装置，模拟带胶层金属微粒附着状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：通过抽气系统将实验罐体内部抽真空；

步骤S2：通过充气系统向实验罐体提供设定比例、设定气压的混合气体；

步骤S3：调高注射器的注射压力，通过注射器将带胶层的金属微粒注射入实验罐体中；

步骤S4：启动高压电源系统提供电压，此时，带胶层的金属微粒在电场的作用下随机散落在盆式绝缘子表面，实现带胶层金属微粒附着状态下的沿面闪络、电晕放电以及火花放电的多功能故障实验；

同时，通过调整高压电源系统的电压，观察窗盆式绝缘子表面所产生的沿面闪络现象、以及针板电极间产生的火花或电晕放电情况，并通过示波器所显示的图像对沿面闪络以及针板电极间的绝缘强度进行判断和评估；

步骤S5：实验结束后，断开高压电源系统，通过抽气系统将实验罐体中的混合气体抽出。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

在实验开始前和/或实验结束后，用酒精以及干净的纸巾擦拭实验罐体腔体及其内部的部件。