《團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)-諧波電流向量反演法避雷器帶電檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》

ICS29.180

CCSK41T/CEC

中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)

T/CECXXXXX—XXXX

諧波電流向量反演法避雷器帶電檢測(cè)技術(shù)

導(dǎo)則

Guideforenergizedtestofmetal-oxidesurgearresterwithoutgapbasedonthird

harmoniccurrentvectorprocessing

（征求意見稿）

20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實(shí)施

中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布

T/CEC****-20**

II

T/CEC****-2020

諧波電流向量反演法避雷器帶電檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則

1范圍

本文件規(guī)定了諧波電流向量反演法避雷器帶電檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)原理、檢測(cè)要求、檢測(cè)

方法和步驟，以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理和分析的要求。

本文件適用于110（66）kV及以上交流無間隙金屬氧化物避雷器（以下簡(jiǎn)稱“避雷器”）

的阻性電流帶電檢測(cè)，35kV及以下避雷器可參考執(zhí)行。。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日

期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包

括所有的修改單）適用于本文件。

GB11032-2020交流無間隙金屬氧化物避雷器

GB26860-2011電力安全工作規(guī)程發(fā)電廠和變電站電氣部分

DL/T393-2021輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程

DL/T596-2021電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程

DL/T1498.3-2016變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)規(guī)范第3部分：電容型設(shè)備及金屬氧

化物避雷器絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置

JB/T10492-2011金屬氧化物避雷器用監(jiān)測(cè)裝置

3術(shù)語與定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

無間隙金屬氧化物避雷器metal-oxidesurgearresterwithoutgap

由非線性金屬氧化物電阻片串聯(lián)和（或）并聯(lián)組成且無并聯(lián)或串聯(lián)放電間隙的避雷器。

[來源：GB/T11032-2020第3.1條]

3.2

持續(xù)電流continuouscurrentofanarrester

施加持續(xù)運(yùn)行電壓時(shí)流過避雷器的電流，也稱為全電流，由容性電流分量（超前避雷器

端部電壓90o）和阻性電流分量（與端部電壓同相位）組成。

[來源：GB/T11032-2020第3.32條，有修改]

3.3

阻性電流檢測(cè)值resistivecurrenttestvalue

1

T/CEC****-20**

流過避雷器持續(xù)電流的阻性分量，主要由流過避雷器電阻片的泄漏電流組成，還有少量

避雷器內(nèi)部的有功電流（若有受潮）和流過避雷器外表面的有功電流（因表面污穢和水分引

起）。

3.4

容性電流capacitivecurrent

流過避雷器持續(xù)電流的容性分量，主要由避雷器的雜散電容引起的電容電流。

3.5

三次諧波電流thirdharmoniccurrent

避雷器端部施加工頻電壓時(shí)，因電阻片非線性特性而產(chǎn)生的三次諧波電流。

系統(tǒng)電壓的三次諧波含量較低，引起的避雷器三次諧波電流可忽略不計(jì)，詳見附錄A。

3.6

帶電檢測(cè)energizedtest

在運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)設(shè)備狀態(tài)量進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，一般采用便攜式檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行短時(shí)間的檢

測(cè)，有別于連續(xù)或周期性的在線監(jiān)測(cè)。

[來源：DL/T596-2021第3.4條]

3.7

容性電流補(bǔ)償法capacitivecurrentcompensationmethed

測(cè)量流過避雷器的持續(xù)電流和避雷器端部電壓信號(hào)，其中，端部電壓信號(hào)一般從避雷器

所在母線段的電壓互感器的二次側(cè)抽取，將避雷器端部電壓相位前移90°得到容性電流相位，

再將持續(xù)電流減去容性電流而得到流過避雷器的阻性電流。

3.8

諧波電流向量反演法避雷器帶電檢測(cè)thirdharmoniccurrentvectorprocessing

energizedtestofmetal-oxidesurgearresterwithoutgap

3.9通過避雷器持續(xù)電流中提取三次諧波電流向量，利用三次諧波與基波電流之間的“相

位對(duì)齊”關(guān)系和持續(xù)電流與基波電壓相位差約80°的關(guān)系，反演得到避雷器端部電壓的基波

相位，進(jìn)一步通過傳統(tǒng)的容性電流補(bǔ)償方法而得到避雷器阻性電流，達(dá)到免于提取電壓互感

器二次電壓信號(hào)的目的，使得試驗(yàn)更加簡(jiǎn)單、安全。

在線監(jiān)測(cè)on-linemonitoring

在不停電情況下，對(duì)電力設(shè)備狀況進(jìn)行連續(xù)或周期性的自動(dòng)監(jiān)視檢測(cè)。

[來源：DL/T596-2021第3.3條]

3.10

監(jiān)測(cè)裝置monitoringdevice

避雷器用監(jiān)測(cè)器和避雷器用放電計(jì)數(shù)器的總稱。

[來源：JB/T10492-2011第3.3條]

3.11

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T/CEC****-2020

監(jiān)測(cè)器monitor

用來顯示避雷器的持續(xù)放電電流并記錄避雷器動(dòng)作（放電）次數(shù)的一種裝置。

[來源：JB/T10492-2011第3.1條]

3.12

放電計(jì)數(shù)器dischargecounter

記錄避雷器動(dòng)作（放電次數(shù)的一種裝置。

[來源：JB/T10492-2011第3.2條]

4檢測(cè)原理

4.1諧波電流向量反演法避雷器帶電檢測(cè)屬于容性電流補(bǔ)償法范疇，與現(xiàn)有方法區(qū)別在于

獲得基波電壓相位的途徑不同，通過從持續(xù)電流中提取三次諧波電流，利用三次諧波與基波

電流之間的“相位對(duì)齊”關(guān)系（見圖1）和持續(xù)電流與基波電壓相位差約80°的關(guān)系，反演

得到避雷器端部電壓的基波相位，達(dá)到免于提取電壓互感器二次電壓信號(hào)的目的，檢測(cè)原理

詳見附錄A。

圖1三次諧波電流與基波電流“相位對(duì)齊”原理圖

4.2帶電檢測(cè)應(yīng)包括持續(xù)電流采集、三次諧波電流提取、基波電壓相位反演、相間干擾補(bǔ)

償和容性電流補(bǔ)償計(jì)算等環(huán)節(jié)。

4.3帶電檢測(cè)裝置由硬件和軟件部分組成，應(yīng)包括持續(xù)電流采集單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大單

元、帶通濾波單元、控制和數(shù)據(jù)運(yùn)算單元和人機(jī)交互單元等功能部分，詳見附錄B。

5檢測(cè)要求

5.1檢測(cè)內(nèi)容

避雷器帶電檢測(cè)主要測(cè)量避雷器在運(yùn)行電壓下的以下參數(shù)：

（1）避雷器持續(xù)電流；

（2）避雷器阻性電流（或用阻性電流與持續(xù)電流的相角差表示）。

5.2檢測(cè)條件

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5.2.1應(yīng)注意避雷器外絕緣表面狀態(tài)的影響，在避雷器瓷套或復(fù)合外套表面干燥時(shí)進(jìn)行帶

電檢測(cè)，避免在空氣相對(duì)濕度超過80%的環(huán)境中進(jìn)行檢測(cè)，記錄檢測(cè)時(shí)的環(huán)境溫度、相對(duì)

濕度和運(yùn)行電壓。

5.2.2不應(yīng)在雨、雪中或雨、雪后立即進(jìn)行測(cè)量。

5.2.3發(fā)電廠、變電站站址附近及線路出線走廊有雷電活動(dòng)時(shí)應(yīng)停止測(cè)量。

5.3檢測(cè)周期

5.3.1帶電檢測(cè)周期參照DL/T596-2021等標(biāo)準(zhǔn)。

5.3.2安裝在線路終端塔上或電纜終端平臺(tái)的無間隙金屬氧化物避雷器，采用諧波電流向

量反演法帶電檢測(cè)的周期和要求等同于變電站內(nèi)避雷器。

5.3.3對(duì)于受天氣影響較大，周期性檢測(cè)難以滿足帶電檢測(cè)要求的，宜采用在線監(jiān)測(cè)手段。

5.4.5

6檢測(cè)方法和步驟

6.1檢測(cè)方法

6.1.1諧波電流向量反演法的避雷器帶電檢測(cè)回路由帶電檢測(cè)裝置和持續(xù)電流采集單元組

成，如圖2所示。

圖2諧波電流向量反演法的避雷器避雷器阻性電流帶電檢測(cè)回路示意圖

6.1.2持續(xù)電流測(cè)量有旁路監(jiān)測(cè)裝置（監(jiān)測(cè)器或放電計(jì)數(shù)器）測(cè)取法和電流互感器直接測(cè)

取法。

6.1.3旁路監(jiān)測(cè)裝置測(cè)取法是持續(xù)電流測(cè)量的常規(guī)方法，持續(xù)電流采集單元一般接于避雷

器監(jiān)測(cè)裝置兩端將其旁路，避雷器持續(xù)電流全部經(jīng)過采集單元，監(jiān)測(cè)裝置讀數(shù)顯示歸零。

6.1.4通過高精度的電流互感器可實(shí)現(xiàn)持續(xù)電流的無接觸式測(cè)量，不帶監(jiān)測(cè)裝置的35kV

以下中壓避雷器可采用這種方法，但對(duì)電流互感器的采集精度提出了很高的要求。

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T/CEC****-2020

6.1.5將采集的持續(xù)電流信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，采用抗干擾算法分離出持續(xù)電流中的工

頻基波和三次諧波，得到其相位信息。

6.1.6利用避雷器阻性電流三次諧波與基波波形的“相位對(duì)齊”關(guān)系，推算出基波的相位

的3種可能結(jié)果；再根據(jù)基波電壓的相位與持續(xù)電流相位相差約85°的關(guān)系，確定符合這

個(gè)要求的某一個(gè)基波電壓相位結(jié)果。

6.1.7將上一步推算出來的基波電壓相位前移90°，得到容性電流相位。

6.1.8考慮到相間電容的干擾，通過精確測(cè)量避雷器相間電容并引入避雷器阻性電流相間

干擾補(bǔ)償校正，可固化到相間電容補(bǔ)償算法的軟件單元中，得到準(zhǔn)確的容性電流相位；

6.1.9根據(jù)得到的基波電壓相位，對(duì)持續(xù)電流進(jìn)行向量分解，即得到容性電流向量；用持

續(xù)電流減去容性電流，即可得到阻性電流。

6.1.10諧波電流向量反演法的避雷器帶電檢測(cè)方法也可應(yīng)用于避雷器在線監(jiān)測(cè)，詳見附錄

C。

6.2檢測(cè)步驟

6.2.1確認(rèn)待測(cè)避雷器運(yùn)行狀態(tài)正常，監(jiān)測(cè)裝置的持續(xù)電流指針顯示正常。

6.2.2按檢測(cè)方案要求布置檢測(cè)回路，做好安全圍欄和警示標(biāo)識(shí)。

6.2.3采用旁路監(jiān)測(cè)裝置測(cè)取法或電流互感器直接測(cè)取法測(cè)量持續(xù)電流時(shí)，測(cè)量線先接儀

器端，再逐相對(duì)持續(xù)電流進(jìn)行采集，三相避雷器的持續(xù)電流信號(hào)應(yīng)同時(shí)輸入帶電檢測(cè)儀器。

6.2.4采用旁路監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量方法時(shí)應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)裝置兩端進(jìn)行臨時(shí)短接，使得持續(xù)電流完全

流過測(cè)試儀器采集回路，采集回路接上后確認(rèn)監(jiān)測(cè)裝置三相電流讀數(shù)全部歸零。

6.2.5采用高精度電流互感器直接測(cè)量持續(xù)電流時(shí)，鉗口應(yīng)完全閉合，盡量讓避雷器接地

引下線垂直穿過鉗口平面，并使測(cè)量值保持穩(wěn)定。

6.2.6啟動(dòng)避雷器帶電檢測(cè)儀器，得到檢測(cè)結(jié)果。

6.2.7檢測(cè)完畢，逐相拆除臨時(shí)接線，確?，F(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)到檢測(cè)前的狀態(tài)。

6.2.8諧波電流向量反演法的避雷器帶電檢測(cè)方法應(yīng)用案例見附錄D。

6.3檢測(cè)安全注意事項(xiàng)

6.3.1帶電檢測(cè)過程嚴(yán)格遵守GB26860-2011等相關(guān)安全規(guī)程的要求，保證人身和設(shè)備安

全。

6.3.2持續(xù)電流測(cè)量的逐相接線和拆線作業(yè)過程，應(yīng)保持在避雷器底座以下并保證足夠距

離，并做好防感應(yīng)電措施，以防止觸電或感應(yīng)電壓傷人。

6.3.3接線順序及方法應(yīng)符合要求，檢測(cè)時(shí)應(yīng)先接儀器端，再接監(jiān)測(cè)裝置端；檢測(cè)后拆線

順序相反。

6.3.4帶電檢測(cè)結(jié)束后，進(jìn)行認(rèn)真檢查，確認(rèn)臨時(shí)接線已拆除，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)檢測(cè)前狀態(tài)。

7檢測(cè)數(shù)據(jù)處理和分析

7.1將避雷器阻性電流檢測(cè)結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判斷，判據(jù)同DL/T

596-2021等標(biāo)準(zhǔn)。

7.1阻性電流帶電檢測(cè)結(jié)果異常時(shí)，應(yīng)首先排除環(huán)境因素影響，采取以下措施，反復(fù)測(cè)量，

排除試驗(yàn)方法和干擾等原因，確保阻性電流檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。

（1）在天氣干燥條件下檢測(cè)，消除避雷器表面泄漏的影響；

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（2）檢查試驗(yàn)接線是否正確；

（3）檢查持續(xù)電流采集線夾接觸是否良好。

7.2如確認(rèn)避雷器帶電檢測(cè)結(jié)果存在異常，應(yīng)安排避雷器停電退出運(yùn)行，并及時(shí)開展直流

泄漏試驗(yàn)確認(rèn)，通過測(cè)量得到的直流1mA電壓和75%直流1mA電壓下的泄漏電流，對(duì)避雷器

的狀態(tài)進(jìn)行最終判斷，決定是否退出運(yùn)行。

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附錄A

（資料性）

諧波電流向量反演法的避雷器帶電檢測(cè)原理

A.1避雷器帶電檢測(cè)方法原理及存在的問題

無間隙金屬氧化物避雷器是由電阻片串聯(lián)，外面封裝瓷外套或復(fù)合絕緣外套的絕緣材料

的組合體，其等值電路可看成右圖的電容C（主要是對(duì)地分布電容）和非線性電阻R（主要

是電阻片）的并聯(lián)，如圖A.1所示，其中，R為非線性元件，其伏安特性見圖2，原則上，

伏安特性曲線可以用多項(xiàng)式表示：

iAUi

ri（i=1，3，5.....）（A.1）

理論上，在系統(tǒng)正弦電壓下，只要避雷器電阻R存在非線性即i≥3，阻性電流中必然

存在三次諧波分量。

圖A.1無間隙金屬氧化物避雷器等值圖

圖A.2非線性元件R的伏安特性曲線

根據(jù)圖A.1，理論上，只要求得避雷器的容性電流分量，就可以通過持續(xù)電流進(jìn)行向量

相減，得到需要測(cè)量的避雷器阻性電流，這就是容性電流補(bǔ)償法的思想。

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容性電流補(bǔ)償法是避雷器阻性電流測(cè)量的主流方法，利用避雷器端部電壓（基波電壓）

作為基準(zhǔn)向量，超前移相90o得到電容電流相位，將持續(xù)電流減去電容電流，剩下的就是阻

性電流分量。

容性電流補(bǔ)償法，需要測(cè)量母線電壓作為基準(zhǔn)，因此，容性電流補(bǔ)償法的基礎(chǔ)，是獲取

基波電壓的相位。

現(xiàn)行的基波電壓相位采集方法主要有抽取電壓互感器二次電壓和空間電場(chǎng)的感應(yīng)板法

兩種途徑，最直接的方法是通過抽取與避雷器同一條母線的電壓互感器二次電壓，但測(cè)量較

復(fù)雜，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)；此外，空間電場(chǎng)的感應(yīng)板法采用電場(chǎng)耦合原理，以感應(yīng)電壓信

號(hào)取代電壓互感器二次電壓信號(hào)，實(shí)際測(cè)量對(duì)感應(yīng)板安裝位置較敏感，需要多次調(diào)整位置，

檢測(cè)結(jié)果分散性大，應(yīng)用不多。

電壓互感器二次電壓參考法最為成熟，是避雷器帶電檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)做法，通過電壓互感器

二次側(cè)測(cè)得高壓母線的相位，如圖1，但這種做法，給現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量帶來諸多不便，且存在二次

設(shè)備運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)。

在強(qiáng)調(diào)安全的大背景下，部分基層單位轉(zhuǎn)而采用提取站用檢修電源電壓信號(hào)作為參考電

壓的方法，或者完全不取參考電壓信號(hào)。

對(duì)于抽取站用檢修電源電壓信號(hào)的做法，經(jīng)過站用變繞組的低壓信號(hào)與運(yùn)行電壓存在相

角差，給檢測(cè)結(jié)果帶來原理性誤差。

基于容性電流補(bǔ)償原理的避雷器阻性電流檢測(cè)儀器，最初是日本LCD-4型，國(guó)內(nèi)已有

商業(yè)化的成熟產(chǎn)品。對(duì)于完全不取參考電壓信號(hào)的需求，個(gè)別儀器廠家提供這種方式的檢測(cè)

功能，其預(yù)設(shè)的功能是建立在默認(rèn)避雷器狀態(tài)良好的前提之下。

很顯然，提取站用電源電壓信號(hào)或者不取參考電壓信號(hào)的做法，因無法得到避雷器阻性

電流準(zhǔn)確值，自然無法對(duì)其早期缺陷進(jìn)行診斷，在實(shí)踐中多轉(zhuǎn)而對(duì)三相避雷器檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行

橫向比較，若出現(xiàn)較大偏差，則判定避雷器異常并進(jìn)行告警，然后停電進(jìn)行直流試驗(yàn)確認(rèn)。

另一方面，容性電流補(bǔ)償法有效的前提是，避雷器持續(xù)電流種僅包含自身的電容電流，

而實(shí)際變電站中，三相避雷器相互之間存在著相間耦合電容，當(dāng)然，相鄰設(shè)備也與避雷器有

耦合電容，實(shí)際耦合情況更加復(fù)雜。

可見，避雷器持續(xù)電流里還包含其它相避雷器和其它設(shè)備耦合來的電容電流，實(shí)際電容

電流的相位就非與其母線電壓相差90°，將母線電壓移相90°減去容性電流的處理，在實(shí)際

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下存在很大誤差。

對(duì)于常見的一字排列的三相避雷器，A、C相對(duì)B相的耦合干擾大小相等，方向相反，

其合成向量對(duì)B相的容性電流分量相位影響較小，如圖A.3所示。

圖A.3避雷器相間干擾原理示意圖

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不考慮其它干擾影響時(shí)，容性電流補(bǔ)償法的結(jié)果為A相偏大，B相居中，C相偏??；

而具體偏差多少，與現(xiàn)場(chǎng)的電容耦合干擾密切相關(guān)。

避雷器相間干擾的存在，給現(xiàn)場(chǎng)帶電檢測(cè)帶來了很大的困難和困擾，三相避雷器阻性電

流帶電檢測(cè)結(jié)果一致性較差，甚至出現(xiàn)C相阻性電流為負(fù)值的情況，而在測(cè)量實(shí)踐中，明

明知道數(shù)據(jù)不可信，卻沒有解決方案。

為此，主流儀器多采用“自動(dòng)邊補(bǔ)”功能，即人為地把A、C兩相數(shù)據(jù)相加取平均值，這

樣，大多數(shù)情況下數(shù)據(jù)就比較“平衡”了，但同時(shí)也把A、C相避雷器的真實(shí)狀態(tài)掩蓋了。

避雷器帶電檢測(cè)實(shí)踐中，不正確提取系統(tǒng)電壓信號(hào)、相間干擾和儀器準(zhǔn)確度等原因，給

阻性電流帶電檢測(cè)結(jié)果帶來或大或小的誤差，由于難以準(zhǔn)確測(cè)量阻性電流，大多不追求測(cè)量

準(zhǔn)確值，而轉(zhuǎn)為通過對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行橫向比較的間接方式，對(duì)異常的避雷器發(fā)出告警，再輔

以紅外檢測(cè)，最終通過停電直流試驗(yàn)確認(rèn)。

一方面，無法對(duì)避雷器早期缺陷進(jìn)行診斷，對(duì)于成批次存在家族性缺陷的避雷器，也難

以通過橫向比較來反映出缺陷的發(fā)展。

另一方面，在避雷器帶電檢測(cè)實(shí)踐中，不乏出現(xiàn)誤判、漏判等問題，嚴(yán)重影響了帶電檢

測(cè)技術(shù)對(duì)避雷器缺陷診斷的有效性。

A.2諧波電流向量反演法的避雷器帶電檢測(cè)原理

針對(duì)現(xiàn)行容性電流補(bǔ)償法在基波電壓相位采集中存在的風(fēng)險(xiǎn)和不足，本文件提出三次諧

波電流向量法則通過避雷器持續(xù)電流，提取其中的諧波向量（三次諧波），通過三次諧波和

基波的相位對(duì)齊關(guān)系進(jìn)行反演，間接獲得避雷器端部基波電壓向量，不需提取電壓互感器二

次電壓信號(hào)，操作更加簡(jiǎn)單，安全風(fēng)險(xiǎn)低。

1個(gè)50Hz基波對(duì)應(yīng)3個(gè)三次諧波的波形，其中的1個(gè)三次諧波過零點(diǎn)與基波過零點(diǎn)重

合，即“同相”，另兩個(gè)分別與基波相差120°和60°（或240°），亦即，通過測(cè)量三次

諧波的相位，可以推算出基波的相角有3種可能結(jié)果，如圖A.4所示。

而通常基波電壓與持續(xù)電流相位差接近90°，則我們可以很容易的確定符合這個(gè)要求

的基波電壓相位正確結(jié)果；得到基波電壓相位后，對(duì)持續(xù)電流進(jìn)行傅立葉分解，可得到超前

基波電壓90°的容性電流分量，再用持續(xù)電流減去容性電流即得到阻性電流。

上述原理即為基于三次諧波電流向量反演避雷器阻性電流的避雷器帶電檢測(cè)思路，該思

路的優(yōu)點(diǎn)，只需準(zhǔn)確提取避雷器持續(xù)電流，即可實(shí)現(xiàn)阻性電流和三次諧波電流的準(zhǔn)確提取。

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圖A.4三次諧波與基波的“相位對(duì)齊”關(guān)系

具體步驟如下：

（1）基于電流互感器的避雷器持續(xù)電流無接觸測(cè)量，通過帶通濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)持續(xù)電流

信號(hào)的提取。

（2）通過多種算法，濾除持續(xù)電流測(cè)量信號(hào)中的強(qiáng)干擾，得到避雷器電流的三次諧波

分量。

（3）根據(jù)基波與三次諧波波形的對(duì)應(yīng)性，1個(gè)50Hz基波對(duì)應(yīng)3個(gè)三次諧波的波形，其

中，1個(gè)三次諧波過零點(diǎn)與基波過零點(diǎn)重合（即“同相”），另兩個(gè)與基波相差120°和60°。

（4）從圖A.4的上圖看出，通過Step2得到的三次諧波相位，可以推算出基波的相角

3種可能的結(jié)果。

（5）根據(jù)基波電壓（即系統(tǒng)電壓）的相位與持續(xù)電流相位常相差接近90°，則很容易

地確定符合這個(gè)要求的基波電壓相位的正確結(jié)果。

（6）根據(jù)得到的基波電壓相位，對(duì)持續(xù)電流進(jìn)行傅利葉分解，即得到容性電流向量。

（7）最后用持續(xù)電流減去容性電流，即可得到阻性電流。

基于三次諧波“相位對(duì)齊”特性的電流分離法，是基于三次諧波電流向量反演的避雷器

阻性電流測(cè)量方法的核心。

A.3電網(wǎng)三次諧波的影響

低壓線路諧波含量大，而高壓線路上的諧波比較小，國(guó)標(biāo)GB/T14549-93《電能質(zhì)量公

用電網(wǎng)諧波》規(guī)定：110kV系統(tǒng)電壓波形總畸變率控制在2%，電壓等級(jí)越高，諧波含量更

低，所以，目前該方法更適用于高壓線路。

以下分析電網(wǎng)三次諧波的影響。

110kV避雷器運(yùn)行電壓約為63.5kV，規(guī)程規(guī)定的三次諧波含量不超過1.5%（220kV和

500kV更低），實(shí)測(cè)結(jié)果約為0.5%，考慮1.5%的最嚴(yán)重情形，三次諧波電壓約為950V。

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運(yùn)行電壓下，避雷器的伏安特性位于線性區(qū)，電壓和電流成比例，以110kV避雷器為

例（由35片電阻片串聯(lián)而成，220kV避雷器實(shí)際上看成兩節(jié)110kV避雷器），表A.1為現(xiàn)

場(chǎng)測(cè)量推算和實(shí)驗(yàn)室示波器測(cè)量結(jié)果，可以看出：三次諧波電壓產(chǎn)生的阻性電流（以三次諧

波為主）較基波電壓產(chǎn)生阻性電流小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，系統(tǒng)三次諧波電壓對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響可忽

略不計(jì)。

圖A.1電網(wǎng)三次諧波的影響測(cè)量結(jié)果

基波三次諧波（含量1.5%）

運(yùn)行電壓阻性電流電壓分量阻性電流

（以基波為主）（以三次諧波為主）

63.5kV現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)范圍30~50μA950V0.45~0.75μA

（整節(jié)110kV避雷（整節(jié)110kV避雷

器）器）

1.8kV（電阻片）實(shí)驗(yàn)室測(cè)量36μA27V（電阻片）阻性電流太小，示波器幾乎

測(cè)不到有效的值

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附錄B

（規(guī)范性）

帶電檢測(cè)儀器通用要求

B.1避雷器帶電檢測(cè)儀器包括硬件和軟件兩部分，一般由：（1）持續(xù)電流采集單元；（2）

信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大單元；（3）帶通濾波單元；（4）控制和數(shù)據(jù)運(yùn)算單元；（5）人機(jī)交互單

元等5個(gè)部分組成，其中主機(jī)應(yīng)包括后4個(gè)單元。

B.2持續(xù)電流采集單元有旁路監(jiān)測(cè)裝置采集單元和高精度電流互感器采集單元兩種模式，

前者接到監(jiān)測(cè)裝置兩端后，應(yīng)能將其完好地旁路，避雷器持續(xù)電流全部經(jīng)過采集單元，監(jiān)測(cè)

裝置顯示歸零；后者可實(shí)現(xiàn)持續(xù)電流的無接觸式獲取，適合不帶監(jiān)測(cè)裝置的35kV以下避雷

器帶電檢測(cè)，但對(duì)電流互感器精度的要求很高。

B.3信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大單元將采集的持續(xù)電流信號(hào)進(jìn)行帶通濾波和數(shù)字信號(hào)處理，采用抗干

擾算法，分離出持續(xù)電流中基波和三次諧波電流分量。

B.4控制和數(shù)據(jù)運(yùn)算單元利用三次諧波與基波波形的“相位對(duì)齊”關(guān)系，以及持續(xù)電流與

基波電壓相位相差接近90°的關(guān)系，確定符合要求的基波電壓相位；將精確測(cè)量得到的避

雷器相間電容引入避雷器阻性電流相間干擾補(bǔ)償校正算法中，得到準(zhǔn)確的容性電流相位；進(jìn)

一步對(duì)持續(xù)電流進(jìn)行向量分解，即得到容性電流向量；用持續(xù)電流減去容性電流，即可得到

阻性電流。

B.5由于所提取的參數(shù)特性對(duì)測(cè)量誤差和檢測(cè)結(jié)果的不確定性有很大的影響，基于三次諧

波電流向量反演的避雷器阻性電流測(cè)量技術(shù)對(duì)算法的性能有較高的要求，帶電檢測(cè)儀器的軟

件一般由5個(gè)模塊組成：

（1）三次諧波電流抗干擾提取算法；

（2）相間電容影響補(bǔ)償算法；

（3）三次諧波電流反演算法；

（4）容性電流補(bǔ)償計(jì)算模塊；

（5）人機(jī)交互模塊。

B.6避雷器帶電檢測(cè)儀器的主要性能指標(biāo)：

（1）持續(xù)電流測(cè)量范圍：至少包含0～5mARMS；

（2）準(zhǔn)確度：±（2%讀數(shù)+5μA）；

（3）阻性電流基波測(cè)量準(zhǔn)確度：±（2%讀數(shù)+5μA）。

B.7避雷器持續(xù)電流、阻性電流（或阻性電流與持續(xù)電流的相角差），以及功率損耗等結(jié)

果通過人機(jī)交互單元輸出顯示和打印。

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附錄C

（資料性）

諧波電流向量反演法避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

C.1避雷器在線監(jiān)測(cè)主要測(cè)量避雷器在運(yùn)行電壓下的以下參數(shù)：

（1）避雷器持續(xù)電流；

（2）避雷器阻性電流（或用阻性電流與持續(xù)電流的相角差表示）；

C.2避雷器在線監(jiān)測(cè)與帶電檢測(cè)的原理相同。

C.3避雷器在線監(jiān)測(cè)單元安裝在待測(cè)避雷器監(jiān)測(cè)裝置旁，主要功能是實(shí)現(xiàn)持續(xù)電流的采集，

可以三相避雷器共用一個(gè)在線監(jiān)測(cè)單元（需要布置測(cè)量線），也可以每只避雷器獨(dú)立安裝一

個(gè)在線監(jiān)測(cè)單元（兩個(gè)邊相的單元通過無線連接中間相的主單元，優(yōu)點(diǎn)是免布置測(cè)量線）。

回路示意圖如圖C.1所示。

圖C.1諧波電流向量反演法避雷器在線監(jiān)測(cè)回路示意圖

C.4采用旁路監(jiān)測(cè)裝置測(cè)取法或電流互感器直接測(cè)取法測(cè)量持續(xù)電流，在線監(jiān)測(cè)單元接線

預(yù)先接在監(jiān)測(cè)裝置兩端或在避雷器接地引下線上預(yù)先安裝高精度電流互感器，

C.5在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可設(shè)置每天測(cè)量次數(shù)和測(cè)量時(shí)間，采用旁路監(jiān)測(cè)裝置測(cè)取法測(cè)量時(shí)短暫

喚醒系統(tǒng)并啟動(dòng)持續(xù)電流測(cè)量，臨時(shí)短接監(jiān)測(cè)裝置，其余時(shí)間處于休眠狀態(tài)，不影響避雷器

監(jiān)測(cè)裝置正常工作。

C.6避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。

C.7在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般包括以下功能單元：

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（1）取能單元；

（2）信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大單元；

（3）帶通濾波單元；

（4）控制和數(shù)據(jù)運(yùn)算單元；

（5）通信系統(tǒng)；

（6）人機(jī)交互單元等部分組成。

C.8在線監(jiān)測(cè)單元電源可從避雷器持續(xù)電流取能，或通過交流供電，太陽能供電等方式取

能。

C.9實(shí)時(shí)采集的避雷器持續(xù)電流經(jīng)過與6.1.5~6.1.9相同的處理后，得到阻性電流經(jīng)過無

線傳輸或?qū)Ｓ猛ㄐ磐ǖ纻魉偷胶笈_(tái)顯示終端。

C.10其余部分功能和技術(shù)參數(shù)與附錄B相關(guān)部分相同。

C.11在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)安裝及調(diào)試，并保證其穩(wěn)定可靠工作。

C.12敞開式變電站的避雷器阻性電流測(cè)量易受相間干擾的影響，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝和調(diào)試

過程中應(yīng)注意相間干擾的影響，應(yīng)通過補(bǔ)償?shù)确绞脚懦?/p>

C.13在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝后調(diào)試時(shí)，持續(xù)電流采用旁路監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)量時(shí)系統(tǒng)喚醒時(shí)應(yīng)對(duì)

監(jiān)測(cè)裝置兩端進(jìn)行可靠臨時(shí)短接，三相監(jiān)測(cè)裝置讀數(shù)全部歸零。采用高精度電流互感器直接

測(cè)量持續(xù)電流時(shí)，鉗口應(yīng)完全閉合，盡量讓避雷器接地引下線垂直穿過鉗口平面，并使測(cè)量

值保持穩(wěn)定。

C.14在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)初運(yùn)行時(shí)，應(yīng)人工測(cè)量與待測(cè)避雷器同一母線的電壓互感器二次電壓信

號(hào)，輸入在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過算法對(duì)預(yù)設(shè)的避雷器相間電容對(duì)阻性電流影響的補(bǔ)償度進(jìn)行校

正，并儲(chǔ)存校正結(jié)果作為原始參數(shù)。

C.15在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果的判據(jù)可參照第7部分的帶電檢測(cè)。

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附錄D

（資料性）

諧波電流向量反演法避雷器導(dǎo)則帶電檢測(cè)案例

D.1試品情況

利用人工加壓測(cè)量避雷器阻性電流作為基準(zhǔn)，選擇有代表性的廣東電網(wǎng)公司惠州供電局

220kV和110kV變壓器避雷器和線路側(cè)避雷器進(jìn)行諧波電流向量反演法避雷器帶電檢測(cè)驗(yàn)

證，試品分別為：

（1）220kV東澎變電站新安裝的220kV變壓器高壓側(cè)避雷器和中壓側(cè)避雷器各一組；

（2）500kV惠州變電站變電站新安裝的兩組220kV線路側(cè)避雷器；

（3）110kV新墟變電站新安裝的一組110kV線路側(cè)避雷器。

D.2測(cè)量方案

采用三次諧波電流向量反演法，測(cè)量結(jié)果與待測(cè)避雷器投產(chǎn)前采用試驗(yàn)變壓器加壓方法

逐相測(cè)量的避雷器運(yùn)行電壓下的阻性電流測(cè)量（采用容性電流補(bǔ)償法的傳統(tǒng)主流儀器，基波

電壓信號(hào)取自試驗(yàn)變壓器的二次側(cè)）的結(jié)果比對(duì)。

考慮到避雷器投產(chǎn)前周圍電磁干擾較小，單相試驗(yàn)變壓器高低壓繞組的相位偏差可不

計(jì)，試驗(yàn)變壓器二次側(cè)電壓可以正確反映避雷器端部基波電壓的相位，且單相加壓測(cè)量可以

避免敞開式安裝的避雷器相間干擾的影響，因此，避雷器阻性電流測(cè)量結(jié)果反映避雷器阻性

電流真實(shí)的初始值，可作為帶電檢測(cè)結(jié)果的比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。

D.3檢測(cè)結(jié)果及分析

測(cè)量結(jié)果如表D.1~表D.5所示，可以看出，三次諧波電流向量反演法測(cè)量結(jié)果與逐項(xiàng)

加壓的容性電流補(bǔ)償法測(cè)量結(jié)果一致，帶電檢測(cè)可以準(zhǔn)確地反映避雷器的阻性電流狀況。

表D.1惠州局220kV東澎站3號(hào)變中避雷器

阻性電流峰值

全電流RMS全電流RMS全電流RMS

測(cè)試方法/阻性電流峰值/阻性電流峰值/阻性電流峰值

Peak(uA)A相Peak(uA)B相Peak(uA)C相

停

諧波向量法儀器逐相加壓測(cè)試

電510/80512/82515/82

帶

諧波向量法儀器三相帶電測(cè)試

電564/75505/80522/79

表D.2惠州局220kV東澎站3號(hào)變高避雷器

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阻性電流峰值

全電流RMS全電流RMS全電流RMS

阻性電流峰值阻性電流峰值阻性電流峰值

測(cè)試方法///

Peak(uA)A相Peak(uA)B相Peak(uA)C相

停

諧波向量法儀器逐相加壓測(cè)試

電587/87581/86577/86

帶

諧波向量法儀器三相帶電測(cè)試

電624/82553/86560/83

表D.3惠州局110kV新墟站110kV鎮(zhèn)田甲線-3T新墟支線避雷器