本发明涉及一种电气设备实验室试验系统，尤其是一种气体绝缘全封闭组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)交直流电压联合试验系统与方法。
背景技术：
气体绝缘全封闭组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)因具有占地面积小、良好的绝缘性能而在电网中得到广泛的应用，但是由于其全封闭结构的特点，一旦出现事故，造成的后果比分离敞开式设备严重得多，其故障修复较为复杂。而在实际应用中，GIS往往采用现场组装的方式进行安装，由于现场环境恶劣，组装周期短，易出现机械故障，如触头接触不良、自由金属微粒等绝缘缺陷。采用交流及冲击电压对GIS的绝缘缺陷进行检测已经是常规试验，但采用交流电压对自由金属微粒进行检测无法达到较佳的效果，而且，常规试验无法实现对不同类型绝缘缺陷的全面检测。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种GIS交直流电压联合试验系统与方法，可实现单独交流、单独直流和不同比例的交直流复合电压试验，为GIS在不同类型电压下的试验提供了试验装置，可实现对不同类型绝缘缺陷的全面检测。
技术方案：
一种GIS交直流电压联合试验系统，其特征在于，包括金属外壳筒体和内部连接导杆，金属外壳筒体两端密封并采用4块隔板将金属外壳筒体分隔为5个气室：一端气室设有由交流试验变压器和隔直电容串联构成的交流电源，并通过交流侧开关气室与中央位置的缺陷小室气室相连接；另一端气室设有由直流高压发生器和硅堆串联构成的直流电源，并通过直流侧开关气室与中央位置的缺陷小室气室相连接；直流侧开关通过交流避雷器接地，交流侧开关通过直流避雷器接地。
进一步的，所述缺陷小室设置有可植入不同类型的绝缘缺陷的手孔盖。
进一步的，所述隔板均为不通气的盆式绝缘子。
一种GIS交直流电压联合试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、针对GIS运行中的缺陷、故障，制作可放置于缺陷小室内的缺陷模型；
步骤2、回收缺陷小室中的SF6气体，并将两端气室气压降至安全范围；
步骤3、打开缺陷小室手孔盖，按照设置的试验方案，在缺陷小室内布置一种GIS缺陷模型；
步骤4、按照试验方案，在缺陷小室内充入设定气压的SF6气体，静置T小时，合上交流侧开关，断开直流侧开关，使交流试验变压器与试验回路单独相连，通过调节交流电压得到所需的试验电压，试验研究缺陷模型在不同交流电压作用下的绝缘缺陷击穿特性和局部放电特性；
步骤5、合上直流侧开关，断开交流侧开关，使直流高压发生器与试验回路单独相连，通过调节直流电压得到所需的试验电压，试验研究缺陷模型在不同直流电压作用下的绝缘缺陷击穿特性和局部放电特性；
步骤6、同时合上交流侧开关与直流侧开关，使交流试验变压器和直流高压发生器同时与试验回路相连，单独调节交流试验变压器和直流高压发生器的电压幅值，组成不同比例的交直流复合电压，试验研究缺陷模型在不同比例交直流负荷电压作用下的绝缘缺陷击穿特性和局部放电特性。
本发明的有益效果是：
第一、交、直流电源电压幅值可独立调节，能够实现交、直流电压联合试验。
第二、绝缘缺陷小室内可植入不同类型的绝缘缺陷，试验效率高。
第三、整体装置体积小、重量轻、结构紧凑。
第四、装置本体局部放电量可控、易于开展局部放电定量测量。
第五、装置可避免交、直流电压的交叉干扰、防止试验设备受损。
第六、可采用直流电压对自由金属微粒进行检测，检测更为有效，利用交流和直流的叠加可实现对不同类型绝缘缺陷的全面检测。
附图说明
图1是本发明一种GIS交直流电压联合试验系统的结构示意图；
附图的标记含义如下：
1：金属外壳筒体；2：导杆；3：交流侧开关；4：隔直电容器；5：交流试验变压器；6：直流侧开关；7：硅堆；8：直流高压发生器；9：盆式绝缘子；10：缺陷小室；11：交流避雷器；12：直流避雷器；13：手孔盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种GIS交直流电压联合试验系统，如图1所示，包括金属外壳筒体1和内部连接导杆2，金属外壳筒体1两端密封并采用4块隔板将金属外壳筒体1分隔为5个气室：一端气室设有由交流试验变压器5和隔直电容器4串联构成的交流电源，并通过交流侧开关3气室与中央位置的缺陷小室10气室相连接；另一端气室设有由直流高压发生器8和硅堆7串联构成的直流电源，并通过直流侧开关6气室与中央位置的缺陷小室10气室相连接；直流侧开关6通过交流避雷器11接地，交流侧开关3通过直流避雷器12接地。
图1中，缺陷小室10设置有可植入不同类型的绝缘缺陷的手孔盖13，所述隔板均为不通气的盆式绝缘子9。
金属外壳筒体1自图1中的左侧至右侧顺次设置有四个盆式绝缘子9，金属外壳筒体1被分割成5个独立的气室，5个独立的气室单独接地，可充入所需压力的SF6气体，整体装备体积小、重量轻、结构紧凑，且本体局部放电量可控、可开展局部放电定量测量。所述导杆2上自一端向另一端顺次设置有直流高压发生器8、硅堆7、直流侧开关6、交流侧开关3、隔直电容器4和交流试验变压器5。
直流侧开关用于切合直流电源，并通过交流避雷器接地，防止交流过电压对试验系统的侵袭和破坏。直流高压发生器通过高压硅堆、直流侧开关、交流避雷器与缺陷小室相连，交流试验变压器通过交流侧开关、隔直电容器、直流避雷器与缺陷小室相连，可避免交、直流电压的耦合干扰、防止试验设备受损。
直流高压发生器8是专门用来检测电力器件的电气绝缘强度和泄漏电流。硅堆7的作用是控制直流电压的输出极性，保证单一极性的电压施加到GIS试验单元(即缺陷小室10)，优选，硅堆7为高压硅堆7，电压范围是1kV～1000kV之间。隔直电容器4用于隔离直流电压作用到交流试验变压器上，直流避雷器12的作用是防止直流过电压对试验系统的侵袭和破坏。通过交流侧开关的切合控制交流电压的施加。交流避雷器11的作用是防止交流过电压对试验系统的侵袭和破坏。通过直流侧开关的切合控制直流电压的施加。优选，交流避雷器11、直流避雷器12均采用气体绝缘结构形式。
系统共包含5个独立气室，其中：交流试验变压器5、隔直电容器4同处于1个气室，交流侧开关3、直流避雷器12同处于1个气室，直流高压发生器8、高压硅堆7同处于1个气室，直流侧开关6、交流避雷器11同处于1个气室，缺陷小室10单独成1个气室，可单独对缺陷小室充放不同气压的SF6气体，可在缺陷小室内布置不同类型的绝缘缺陷，进而试验研究不同类型交、直流电压比例组成的复合电压对缺陷小室内不同类型绝缘缺陷击穿特性和局部放电特性的影响。每个气室单独接地，独立密封在金属外壳筒体1内，采用SF6气体绝缘。
相应的，一种GIS交直流电压联合试验方法，包括如下步骤：
步骤1、针对GIS运行中的缺陷、故障，制作可放置于缺陷小室10内的缺陷模型。一般的，针对GIS运行中常见的典型缺陷、故障，制作可放置于缺陷小室内的缺陷模型，主要包括自由金属微粒、悬浮电极、金属毛刺、绝缘气隙等。
步骤2、回收缺陷小室10中的SF6气体，并将两端气室气压降至安全范围；
步骤3、打开缺陷小室10手孔盖13，按照设置的试验方案(可根据实际情况自行设定)，在缺陷小室10内布置一种GIS缺陷模型，比如布置一种GIS典型绝缘缺陷模型。
步骤4、按照试验方案，在缺陷小室10内充入设定气压的SF6气体，静置T(比如48小时)小时，合上交流侧开关3，断开直流侧开关6，使交流试验变压器5与试验回路单独相连，通过调节交流电压得到所需的试验电压，试验研究缺陷模型在不同交流电压作用下的绝缘缺陷击穿特性和局部放电特性。
步骤5、合上直流侧开关6，断开交流侧开关3，使直流高压发生器8与试验回路单独相连，通过调节直流电压得到所需的试验电压，试验研究缺陷模型在不同直流电压作用下的绝缘缺陷击穿特性和局部放电特性。
步骤6、同时合上交流侧开关3与直流侧开关6，使交流试验变压器5和直流高压发生器8同时与试验回路相连，单独调节交流试验变压器5和直流高压发生器8的电压幅值，组成不同比例的交直流复合电压，试验研究缺陷模型在不同比例交直流负荷电压作用下的绝缘缺陷击穿特性和局部放电特性。
其中，断开交流侧开关3与直流侧开关6，重复步骤4-6，试验研究不同SF6气体压力下的缺陷模型击穿特性和局部放电特性；断开交流侧开关3与直流侧开关6，重复步骤3-6，试验研究不同GIS典型绝缘缺陷的击穿特性和局部放电特性，包括自由金属微粒、悬浮电极、金属毛刺和绝缘气隙。
本发明的有益效果是：
第一、交、直流电源电压幅值可独立调节，能够实现交、直流电压联合试验。
第二、绝缘缺陷小室内可植入不同类型的绝缘缺陷，试验效率高。
第三、整体装置体积小、重量轻、结构紧凑。
第四、装置本体局部放电量可控、易于开展局部放电定量测量。
第五、装置可避免交、直流电压的交叉干扰、防止试验设备受损。
第六、可采用直流电压对自由金属微粒进行检测，检测更为有效，利用交流和直流的叠加可实现对不同类型绝缘缺陷的全面检测。
以上对本发明所提供的GIS交直流电压联合试验系统及方法进行了详细介绍，本实施例说明的原理及实施方式仅用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，这些改变之处均在本发明的保护范围内，本实施例不应理解为对本发明的限制。