团体标准-谐波电流向量反演法避雷器带电检测技术导则编制说明

一、任务来源目前交流无间隙金属氧化物避雷器的试验主要有停电的直流泄漏试验和带电的阻性电流测量两种，后者以提取电压互感器二次信号的容性电流补偿法作为主流测试方法，还可以延伸到在线监测领域。容性电流补偿法的核心在于基波电压相位的采集，其中最成熟的方法是电压互感器二次电压抽取法，这是最直接的方法，通过抽取与避雷器同一条母线的电压互感器二次电压而获得避雷器端部电压相位，但存在一定的安全风险。为推进避雷器带电测试技术向简便、安全和准确的方向发展，标准申报单位提出谐波电流向量反演法避雷器带电检测方法，该方法是对容性电流补偿法的改进，通过测量避雷器全电流，高精度提取其中的三次谐波，通过三次谐波和基波的相位对齐关系，对全电流谐波向量进行反演，间接获得避雷器端部基波电压向量，这种方法不需提取电压互感器二次电压信号，操作更加简单，准确，且安全风险低，该方法还可以延伸到避雷器阻性电流在线监测领域，实现发电厂、变电站无间隙金属氧化物避雷器阻性电流的简便、安全、准确的测试，符合避雷器运维的发展方向，为规范和推进该技术在避雷器带电测试和在线监测的应用，起草单位申报了编制本标准。根据中国电力企业联合会中电联标准【2022】121号下达的2022年第一批中国电力企业联合会标准制修订计划，由广东电网有限责任公司电力科学研究院、上海大帆准测技术有限公司、国网陕西省电力有限公司电力科学研究院、国网新疆电力有限公司电力科学研究院、国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院、国网湖南省电力有限公司电力科学研究院等单位负责编制《避雷器谐波向量法带电测试技术导则》，计划编号为“T/CEC20221028”，技术归口为电力行业过电压与绝缘配合标准化技术委员会，计划完成年限为12个月。二、工作简况2022年4月，在项目计划下达前，广东电网有限责任公司电力科学研究院负责起草，在上海大帆准测技术有限公司的协助下，完成了标准大纲和初稿。2022年7月15日，电力行业过电压与绝缘配合标准化技术委员会在长沙组织召开了本标准第一次工作组会议，会议内容是讨论大纲和初稿，以及进一步编写的任务分配。电力行业过电压与绝缘配合标准化技术委员会委员、南方电网科学研究院有限责任公司蔡汉生主持了会议，中国电力企业联合会李璟延、中国电力科学研究院有限公司董晓辉和谭波、广东电网有限责任公司电力科学研究院李谦、国网陕西省电力公司电力科学研究院王森、南方电网电力科技股份有限公司肖磊石、国网湖南省电力有限公司电力科学研究院李欣和孙泽中、国网辽宁省电力有限公司徐凯、国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院李冠华、国网江西省电力有限公司电力科学研究院刘欣、国网新疆电力有限公司电力科学研究院丁杨、国网甘肃省电力公司姚永亮、国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院刘会斌、广东电网有限责任公司惠州供电局张云、上海大帆准测技术有限公司邵建康、武汉市康达电气有限公司胡晓晖、成都诺嘉伟业科技有限公司何华林、长高中新科技股份公司马伟君等代表参加了会议（详见本标准第一次工作组会议的会议纪要中的签到表），与会代表对标准框架、范围和主要内容进行讨论，通过了标准大纲/初稿的审定，并在初稿修改的基础上对编制任务进行了分工。会后，起草单位根据第一次工作组会议纪要提出的修改意见，完成了征求意见稿的编写，提交第二次工作组会议进行讨论。2022年9月8日，电力行业过电压与绝缘配合标准化技术委员会在扬州组织召开了本标准第二次工作组会议，会议内容是讨论征求意见稿。电力行业过电压与绝缘配合标准化技术委员会委员、南方电网科学研究院有限责任公司蔡汉生主持了会议，中国电力企业联合会李璟延、中国电力科学研究院有限公司时卫东和张搏宇、南方电网科学研究院胡上茂、广东电网有限责任公司电力科学研究院李谦、国网陕西省电力公司电力科学研究院王森、南方电网电力科技股份有限公司肖磊石、国网湖南省电力有限公司电力科学研究院李欣、国网江西省电力有限公司电力科学研究院刘欣、国网河南省电力公司电力科学研究院郭磊和程思远、国网内蒙古东部电力有限公司李海明、华电电力科学研究院有限公司孟鹏、广东电网有限责任公司惠州供电局董玉玺、上海大帆准测技术有限公司邵建康等代表参加了会议（详见本标准第二次工作组会议的会议纪要中的签到表），与会代表对征求意见稿内容进行充分讨论并通过了审定。会后，起草单位根据第二次工作组会议纪要提出的修改意见，完成了最终征求意见稿提交中电联挂网征求意见。三、编制原则和思路本标准是申报单位开展谐波电流向量反演法避雷器带电检测研究项目成果的提炼和总结，针对目前主流的电压互感器二次电压抽取法测量较复杂，存在安全风险，避雷器相间干扰给测量带来较大影响等问题，通过对全电流谐波向量反演而间接获得基波电压向量，不需采集电压互感器二次电压信号，操作更加简单，准确，且安全风险低，符合避雷器运维试验简便、安全、准确的的发展方向。本标准即规定谐波电流向量反演法避雷器带电检测技术的检测原理、检测要求、检测方法和步骤，以及监测数据处理和分析的要求，同时针对在线监测的发展方向，还给出基于相同原理的避雷器在线监测系统的相关要求。编制的原则是紧紧围绕避雷器阻性电流这个反映避雷器运行状态评价的最重要参数的安全、简便和准确测量，以具有自主知识产权的的三次谐波电流向量反演的避雷器阻性电流方法作为基本点，采用硬件和算法的实现手段，对整个方法现场实施过程进行规范，对相应检测设备性能提出要求，为谐波电流向量反演法避雷器带电检测和在线监测的实践提供规范和指导。编制的思路围绕着谐波电流向量反演法避雷器带电检测（和在线监测）的各个环节，以如何免于抽取电压互感器二次信号和避雷器相间干扰的补偿两个关键点而展开。在信号和提取和处理方面，规范了避雷器持续电流的获取作业，通过硬件和软件算法实现持续电流的放大和滤波，通过抗干扰算法提取微弱的三次谐波电流；在软件算法方面，规范了三次谐波电流向量反演的避雷器阻性电流方法，以及通过测量微小的避雷器相间电容而植入相间干扰校正算法，为指导现场实操，规范了检测步骤、检测结果分析和异常处理方法，最后，给出现场应用案例。四、主要试验验证情况本标准方法和研发的相应设备分两个层面进行试验验证，首先是原理性验证，然后是现场检测验证。原理性验证主要针对两个方法在实验室进行，一是基于三次谐波电流向量的避雷器阻性电流反演方法，二是通过现场采用异频电流实现抗干扰实测的典型避雷器电压和排列的微弱相间干扰，在此基础上，采用补偿算法在实验室对10kV避雷器相间干扰进行补偿，原理性试验结果验证了两种方法的有效性和准确性，广东电网公司的相关科技项目总结报告中有详细的论述。对整个谐波电流向量反演法避雷器带电检测方法和开发的测量仪器的有效性的准确性，主要通过两个途径进行比对验证：（1）测量准确的方法，（2）现有的避雷器带电检测标杆仪器。如何确认谐波电流向量反演法带电检测结果是否准确有效，可行的途径是与容性电流补偿法的行业标杆仪器进行比对，但目前带电检测的问题比较多，因此选择与待测避雷器投产前采用试验变压器加压方法逐相测量的避雷器运行电压下的阻性电流测量的结果比对。考虑到避雷器投产前周围电磁干扰较小，单相试验变压器高低压绕组的相位偏差可不计，试验变压器二次侧电压可以正确反映避雷器端部基波电压的相位，且单相加压测量可以避免敞开式安装的避雷器相间干扰的影响，因此，避雷器阻性电流带电检测结果反映避雷器阻性电流真实的初始值，可作为带电检测结果的比对标准。选择了220kV和110kV变压器侧和线路侧避雷器，既有瓷外套，也有符合绝缘外套，具有一定的代表性，检测比对结果如附录D所示，实验验证结果达到预期的目标。五、采标GB11032-2020《交流无间隙金属氧化物避雷器》提出了无间隙金属氧化物避雷器全电流和阻性电流的要求，但没有提及对测量方法的要求。DL/T596-2021《电力设备预防性试验规程》规定了无间隙金属氧化物避雷器交流运行电压下的泄漏电流试验项目、周期、试验要求和测量结果的判断标准，但没有提及对测量方法的要求。容性电流补偿法作为无间隙金属氧化物避雷器带电检测最成熟的方法，尚未编制专门的行业标准，只有相关的电力行业标准提及带电检测的要求（包括DL/T393-2021《输变电设备状态检修试验规程》和DL/T1498.3-2016《变电设备在线监测装置技术规范第3部分：电容型设备及金属氧化物避雷器绝缘在线监测装置》），国网公司也编制了Q/GDW11369-2014《避雷器泄漏电流带电检测技术现场应用导则》，但没有提到本标准的三次谐波电流向量法反演的阻性电流带电测量最新技术。六、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系本标准与现行法律、法规和相关国家标准的关系不矛盾、不抵触。七、重大分歧意见的处理经过和依据无。八、主要技术内容本标准主要技术内容包括25932范围、28855规范性引用文件、29202术语和定义、检测原理20825、检测要求24303、检测方法和步骤29595、检测数据处理和分析8274等7章，还包含3个资料性附录和1个规范性附录，即谐波电流向量反演法避雷器带电检测原理（资料性附录）29355、带电检测仪器通用要求（规范性附录）19412、谐波电流向量反演法避雷器在线监测系统（资料性附录）31532和谐波电流向量反演法避雷器带电检测案例31322（资料性附录）。检测要求包括检测作业、检测内容、检测条件和检测周期等部分，其中检测作业包括带电检测方法应具备的基本环节、持续电流采集要求、带电检测仪器基本功能要求、相间干扰补偿要求、避雷器外绝缘表面影响，以及作业安全进行了规定。检测方法和步骤内容包括检测方法和监测步骤两个部分。谐波电流向量反演法避雷器带电检测案例提供了变电站变压器侧避雷器和线路侧避雷器等典型避雷器的带电检测的有效性验证。九、条文解释标准名称本标准立项申请和项目下达均取名为“避雷器谐波向量法带电测试技术导则”，经两次工作组会议充分讨论，建议取名为“谐波电流向量反演法避雷器带电检测技术导则”更能反映本标准涉及的技术特点，待进一步确定名称后，在报批前完成更名申请程序。第1章范围目前交流无间隙金属氧化物避雷器的试验主要有停电的直流泄漏试验和带电的阻性电流测量两种，后者以提取电压互感器二次信号的容性电流补偿法作为主流测试方法，还可以延伸到在线监测领域。容性电流补偿法作为成熟的方法，尚未编制相关的行业标准，本标准提出的基于避雷器持续电流提取的三次谐波电流向量反演得到避雷器阻性电流方法，是对容性电流补偿法的改进，主要解决现行主流容性电流补偿法避雷器阻性电流带电检测不提取电压互感器二次信号和相间干扰补偿问题，使得带电检测更加简单、安全和准确。本标准规定了谐波电流向量反演法避雷器带电检测（包括在线监测）技术的检测原理、检测要求、检测方法和步骤，以及监测数据处理和分析的要求。考虑到与标准题目相一致，正文只涉及避雷器带电检测内容，原理相同的在线监测系统则放到附录C，供参考。本标准一般用于带放电计数器或持续电流监测仪（以下简称“计数器”）的无间隙金属氧化物避雷器（以下简称“避雷器”）的阻性电流带电检测（和在线监测），原理上也适用于不带计数器的中压避雷器，因此，经讨论不要提计数器，改称为“110（66）kV及以上交流无间隙金属氧化物避雷器（以下简称“避雷器”）的阻性电流带电检测，35kV及以下避雷器可参考执行”。实际上，本标准还可用于安装在变电站外终端塔或电缆终端平台的同类型避雷器，因为无法取PT二次信号，这是目前避雷器带电测试的死角；此外，对于不带放电计数器的10kV配网无间隙金属氧化物避雷器，也可望通过高精度电流互感器的持续电流测量方式而解决带电检测的难题。其他行业的相同运行状态的避雷器带电检测可参照执行。第2章规范性引用文件本标准的采标主要来自国内标准，如GB11032-2020《交流无间隙金属氧化物避雷器》、DL/T596-2021《电力设备预防性试验规程》，规定了无间隙金属氧化物避雷器带电检测的周期、要求和测量结果判断标准。容性电流补偿法作为无间隙金属氧化物避雷器带电检测最成熟的方法，DL/T393-2021《输变电设备状态检修试验规程》和DL/T1498.3-2016《变电设备在线监测装置技术规范第3部分：电容型设备及金属氧化物避雷器绝缘在线监测装置》提及带电检测的要求，国网公司也编制了Q/GDW11369-2014《避雷器泄漏电流带电检测技术现场应用导则》。增加JB/T10492-2011《金属氧化物避雷器用监测装置》以规范计数器和全电流监测仪，统称为监测装置。第3章术语和定义3.2持续电流习惯称为全电流，为了与GB11032-2020《交流无间隙金属氧化物避雷器》一致取GB11032-2020的定义，即为施加持续运行电压时流过避雷器的电流，由容性电流分量（超前避雷器端部电压90º）和阻性电流分量（与端部电压同相位）组成。避雷器放电计数器带有全电流在线检测装置的不能替代阻性电流带电测试，应定期记录全电流在线检测装置读数（至少每1个月一次），发现异常应及时进行阻性电流带电测试或停电直流泄漏电流试验。3.3避雷器劣化、损坏或故障的主要原因是发热，尤以电阻片在正常运行工况或者劣化工况下的发热为主，在避雷器的泄漏电流中，反映有功损耗（主要是电阻片）的阻性电流，成为判断避雷器状态的基本参量，因此，在不停电条件下准确、简便地测量阻性电流，成为避雷器带电测试和在线监测的关键。阻性电流为首次定义，指流过避雷器持续电流的阻性分量，主要由流过避雷器电阻片的泄漏电流组成，还有少量避雷器内部的有功电流（若有受潮）和流过避雷器外的有功电流（因表面污秽和水分引起），这部分电流也是带电检测和在线监测的测量对象。严格来说，我们关注的阻性电流应不包括避雷器外表面的有功电流，而带电测试结果不可避免包含了这部分电流，因此称为“阻性电流检测值”比较科学。3.4容性电流为首次定义，指流过避雷器持续电流的容性分量，主要由避雷器的杂散电容引起的电容电流，通常认为主要由避雷器对地分布电流引起，但对于敞开式变电站的一字型排列避雷器来说，相间电容的干扰不可忽略，常导致两个边相的阻性电流测量结果偏大或偏小，成为避雷器带电检测的最大误差源之一，本标准对相间电容精确测量后的相间干扰补偿算法进行了规定。3.5三次谐波电流为首次定义，指避雷器端部施加工频电压时，因电阻片非线性特性而产生的三次谐波电流。在这项带电检测技术中，三次谐波电流充当了求取基波电压相位的桥梁作用，由于避雷器施加基波电压时，流过电阻片的电流出现三次谐波分量，且与基波电流存在“相位对齐”的关系，正是利用这一关系，反演得到所需要的基波电压相位信息，与传统容性电流补偿法抽取电压互感器二次信号而得到基波电压相位的做法殊途同归。正因为关注三次谐波相位，因而目的不是精确测量三次谐波电流的幅值，而是精确测量其相位。需要指出的是，大家普遍关心，系统电压里面本身含有三次谐波分量，也将在避雷器上产生三次谐波电流，会不会对测量结果有影响，为此，在附录A中专门论述了系统电压的三次谐波含量较低，引起的避雷器三次谐波电流可忽略不计。3.6带电检测的术语取自DL/T596-2021《电力设备预防性试验规程》并与其一致，通常习惯称为“带电测试”，指的是在运行状态下对设备状态量进行的现场检测，一般采用便携式检测设备进行短时间的检测，有别于连续或周期性的在线监测。3.7为作比较，增加传统避雷器带电检测容性电流补偿法的术语定义。3.8引入本标准的谐波电流向量反演法避雷器带电检测术语，简单介绍了原理和与传统容性电流补偿法的关系。3.9在线监测的术语取自DL/T596-2021《电力设备预防性试验规程》，指在不停电情况下，对电力设备状况进行连续或周期性的自动监视检测。考虑到避雷器在线监测是发展方向，基于本标准的技术开发了在线监测系统（见附录C）。避雷器带电检测和在线监测是在不停电和不影响避雷器运行的条件下，对流过避雷器的阻性电流进行间断或连续测量，符合电力设备运行状态检测的不停电、简便的发展方向。3.10~3.12对避雷器监测装置（包括持续电流监测器和放电计数器）进行定义，均引自JB/T10492-2011《金属氧化物避雷器用监测装置》，以规范标准正文中计数器和全电流监测仪。第4章检测原理4.1强调本标准涉及的谐波电流向量反演法避雷器带电检测不是新的方法，原理上还是属于容性电流补偿法范畴，与现有取电压互感器二次信号的方法，区别在于获得基波电压相位的途径不同。本章概括避雷器谐波电流向量反演法带电检测的原理，给出了三次谐波电流与基波电流“相位对齐”原理图，详见附录A。4.2与4.1的原理呼应，规定了谐波电流向量反演法带电检测的技术环节和装置的基本要求。技术环节应包括持续电流采集、三次谐波电流提取（信号转换和放大、带通滤波等）、基波电压相位反演、相间干扰补偿和容性电流补偿计算等。带电检测装置由硬件和软件部分组成，应包括持续电流采集单元、信号转换和放大单元、带通滤波单元、控制和数据运算单元和人机交互单元等功能部分，详见附录B。第5章检测要求5.1检测内容避雷器带电检测的目标就是运行电压下的阻性电流，有时用阻性电流与持续电流的相角差表示。而持续电流（即全电流）则在避雷器计数器中实时显示，可以作为带电检测结果的比对。5.2检测条件5.2.1~5.2.2规定带电检测条件的要求。避雷器外绝缘表面状态对避雷器的阻性泄漏电流由较大的影响，为保证测量结果的准确性，应注意避雷器外绝缘表面状态的影响，带电检测应在避雷器瓷套或复合外套表面干燥时进行，避免在空气相对湿度超过80%的环境中进行检测；记录检测时的环境温度、相对湿度和运行电压；也不应在雨、雪中或雨、雪后立即进行测量。5.2.3规定与带电检测作业安全相关的检测条件要求。考虑到避雷器作为雷电侵入波保护的主要配置，在检测过程中可能流过较大的暂态电流，尤其是线路侧避雷器，因此，规定发电厂、变电站站址附近及线路出线走廊有雷电活动时应停止检测。5.3检测周期5.3.1本标准着重规定避雷器谐波电流向量反演法带电检测的技术要求，没有专门对带电检测周期进行规范，统一参照DL/T596-2021等标准执行。电力行业标准、国网、南网和其他大型发电集团的企业标准对不同电压等级避雷器的带电检测周期规定有所不同，大多基于标准起草单位的生产实践规定的，本标准在避雷器带电检测周期方面并没有做硬性规定，建议按DL/T596-2021《电力设备预防性试验规程》、DL/T393-2021《输变电设备状态检修试验规程》或企业标准的预防性试验周期要求进行。建议在交接验收试验时就人工加压进行运行电压下的阻性电流检测，或者投运之后立即安排进行带电检测，将检测结果作为基础数据（也就是“初始值”），以便进行历史变化趋势比较。连续雷击引起的雷电侵入波对线路侧避雷器短时间的能量吸收能力是一个较严苛的考验，可能加速电阻片的劣化，已经发生过多次连续雷击过程之后线路侧避雷器在运行电压下加速劣化导致的热崩溃事故，时间十分钟到数小时，但避雷器电阻片劣化的累积效应更为普遍，因此，建议适当缩短雷雨季节的带电测试周期（比如确认线路遭受连续雷击过程后），尤其是避雷器持续电流监测装置的读数异常，应及时安排进行带电检测，必要时进行停电直流泄漏试验。对于避雷器的技术监督，建议分三个层次，首先城规运维的红外热成像检测，发现异常，则安排带电检测，如果仍异常，则要停电进行直流泄漏电流试验。5.3.2安装在线路终端塔上或电缆终端转架空线路的平台上的无间隙金属氧化物避雷器，是带电检测的死角，原因是附近没有电压互感器二次端，无法测量电压互感器二次信号，致使目前的容性电流补偿法的带电测试仪器无法应用。由于本标准的避雷器谐波电流向量反演法带电检测免抽取电压互感器二次电压信号，对于的安装在线路终端塔上或电缆终端平台的无间隙金属氧化物避雷器，可以实现带电检测全覆盖，本标准的方法也就有了很好的用武之地，因此可以规定带电检测的周期和要求等同于变电站内避雷器。5.3.3对于受天气影响较大，带电检测条件难以满足周期性检测要求的，条件成熟可以直接上避雷器谐波电流向量反演法在线监测。第6章检测方法和步骤6.1检测方法6.1.1基于三次谐波电流向量反演的避雷器带电检测方法，由于免于抽取电压互感器二次信号，使得其测量回路变得非常简单，考虑到检测仪器集成了所有的硬件处理和软件分析单元，带电检测过程只需采集全电流（或称为持续电流），作业量比现行的容性电流补偿法减少了一半，图2给出了检测接线图。6.1.2~6.1.4介绍了持续电流（常称为全电流）采集方法。有旁路计数器测取法和电流互感器直接测取法，前者为持续电流测量的常规方法，持续电流采集单元一般接于避雷器计数器两端将其旁路，避雷器持续电流全部经过采集单元，计数器显示归零；后者比较少用，因为持续电流量级较小（mA级），需要高精度的电流互感器，虽然可实现持续电流的无接触式测量，不带计数器的35kV以下中压避雷器可采用这种方法，但技术门槛较高，不仅对电流互感器的采集精度要求很高，而且也抬高了成本。6.1.5为了反演得到需要的基波电压相位，需要三次谐波电流相位这个“桥梁”，本标准的方法采用软硬件技术，首先将全电流采集单元采集的全电流信号转换成电压信号并加以适当放大，然后采用强干扰选频带通滤波技术对三次谐波进行带通滤波，采用抗干扰算法，分离出全电流中微弱的三次谐波向量，得到三次谐波分量的幅值和相位信息。6.1.6简要介绍了基波电压相位的获取过程。利用避雷器阻性电流三次谐波与基波波形的“相位对齐”关系，推算出基波的相位的3种可能结果；再根据基波电压的相位与持续电流相位相差约85°的关系，确定符合这个要求的基波电压相位，详细的反演过程见附录A以及图A.4。6.1.7~6.1.8简要介绍了考虑避雷器相间干扰因素的容性电流补偿过程。敞开式变电站的避雷器因为排列方式（以一字型排列为主）而引入了相间干扰，导致两个边相避雷器阻性电流偏大或偏小，对中间相避雷器来说，两个边相避雷器的干扰基本抵消；目前的容性电流补偿法仪器对于避雷器相间干扰的处理办法多采用“自动边补”功能，即人为地把A、C两相数据相加取平均值，这样，大多数情况下数据就比较“平衡”了，但同时也把A、C相避雷器的真实状态掩盖了，带电检测实践表明，相间干扰补偿在目前的效果并不理想。考虑到相间电容的干扰，本标准的方法通过抗工频和高频干扰能力强的异频法精确测量避雷器微小的相间电容，并引入避雷器阻性电流相间干扰算法中进行补偿校正（固化到相间电容补偿算法的软件单元中），得到准确的容性电流相位；最后根据得到的基波电压相位，对持续电流进行向量分解，即得到容性电流向量；用持续电流减去容性电流，即可得到阻性电流。为更好地补偿相间干扰的影响，提高阻性电流测量精度，建议采用本方法的首次测试宜抽取与待测避雷器同一母线的电压互感器二次电压信号，通过算法对预设的避雷器相间电容对阻性电流影响的补偿度进行校正，并储存校正结果作为原始参数。首次测试抽取的电压互感器二次电压信号接入放置在现场电压互感器二次端子箱旁边的二次电压采集盒，经过电压隔离单元后，无线发射到设备场地的避雷器测试点；测试仪接受到无线传回的电压互感器二次电压信号后，通过算法对预设的避雷器相间电容对阻性电流的影响的补偿度进行校正，并储存校正结果。以后在周围设备、环境未有变动的情况下，由于其外部耦合电容不变化，故无需再取PT信号，取三相全电流后，直接调用校正参数进行测试。6.1.9避雷器在线监测是带电检测的发展方向，基于三次谐波电流向量反演的避雷器带电检测方法原理可拓展应用到避雷器在线监测，本标准起草单位已完成了避雷器在线监测系统的开发并挂网试运行，产品具有免取电压互感器二次信号、免于安装（三相直接挂上去，通过无线连接，相间无引线）等优点，由于本标准申报限于带电检测，因此将在线监测系统作为附录C进行介绍。6.2检测步骤6.2.1带电检测前，首先确认待测避雷器处于正常运行状态，放电计数器所带的全电流指针显示正常，并获取阻性电流的历史测量数据，尤其是上次测量值和初始值。6.2.2按检测方案要求布置检测回路，做好安全围栏和警示标识。带电测试开始工作前，工作负责人向工作班成员交代工作范围，并用围栏做好标识，工作过程中还应相互提醒，避免整个试验过程可能走错工作间隔，造成人员伤亡和电网事故。避免现场存在交叉作业的情况，造成人员伤亡和试验中止或设备损坏。在试验现场附近如有别的施工在进行，而且影响到试验安全时，不得开始试验，应同相关单位协调，要求其暂停工作，必须确认符合安全要求时才能开始试验。6.2.3~6.2.5提出旁路计数器测取法和电流互感器直接测取法测量持续电流的要求。一是测量线先接仪器端，再逐相对持续电流进行采集，三相避雷器的持续电流信号应同时输入带电检测仪器；二是采用旁路计数器测量方法时应对计数器两端进行临时短接，采集回路接上后确认三相计数器读数全部归零；三是采用高精度电流互感器直接测量持续电流时，钳口应完全闭合，尽量让避雷器接地引下线垂直穿过钳口平面，并使测量值保持稳定。准确提取避雷器全电流的主流方法是临时短接计数器两端，将所有的持续电流全部旁路通过带电检测仪器，判断标准是目测计数器显示归零。当然可采用高精度穿心电流互感器进行持续电流的无接触测量，为保证测量准确，要求钳口应完全闭合，尽量让避雷器接地引下线垂直穿过钳口平面，并使测量值保持稳定，由于持续电流很小（mA级），对电流互感器的采集精度提出了很高的要求，因此这种方法不是主流，但理论上可为解决不带计数器避雷器的带电检测问题提供了解决方案和途径，主要指不带放电计数器的发电厂、变电站内10kV及以下电压等级的避雷器，以及配电网避雷器。6.2.8附录D给出本标准方法应用的案例，为检验本方法的有效性和准确性，选择新建工程避雷器，利用人工加压测量避雷器阻性电流作为基准，选择有代表性的220kV和110kV变压器避雷器和线路侧避雷器进行避雷器三次谐波电流向量法带电检测验证。6.3检测安全注意事项6.3.1规定带电检测过程的安全要求。作为带电作业，应严格遵守GB26860-2011《电力安全工作规程发电厂和变电站电气部分》的要求，首先避免现场存在交叉作业的情况，工作负责人在检测开始前向工作班成员交代工作范围，并用围栏做好安全警示标识，检测过程中应相互提醒，避免可能走错工作间隔，造成人员伤亡和电网事故。6.3.2~6.3.4带电检测过程的最大风险点在于采集避雷器持续电流的过程的接线和拆线环节，临近带电场所，待测避雷器低压端仍有较高电压，且有较高的感应电压，对全电流采集的接线和拆线过程可能导致触电或者感应电伤人，为此，采集电流信号时应保持在避雷器底座以下并保证足够距离，并做好防感应电措施，以防止触电或感应电压伤人；接线和拆线顺序及方法应符合要求，检测时应先接仪器端，再接计数器端；检测后拆线顺序相反；带电检测结束后，进行认真检查，确认临时接线已拆除，试验现场恢复检测前状态。第7章检测数据处理和分析7.1本标准着重规定避雷器谐波电流向量反演法带电检测的技术要求，没有专门对带电检测结果分析标准进行规范，统一参照DL/T596-2021等标准要求执行。建议将检测结果与历史数据进行对照，对检测结果进行判断，参考电力行业标准DL/T596-2021《电力设备预防性试验规程》、国网和南网的企业标准，建议当检测值与初始值或上次检测值比较，当阻性电流增加50%时应该分析原因，适当缩短检测周期以加强监测，并辅以红外热成像检测，及时跟踪避雷器的运行状况；当阻性电流较初始值或上次检测值增加1倍时，应停电检查。避雷器直流泄漏电流具有可比性，不同的避雷器型号影响不大，因此国标GB11032-2020《交流无间隙金属氧化物避雷器》规定了75%直流1mA参考电压下的泄漏电流为50μA的不合格判据，而不同型号和厂家的避雷器交流运行电压下的阻性电流偏差较大，通常厂家给出管理值，但很宽泛，因此，不同避雷器阻性电流带电检测结果是否有效，主要基于历史数据和检测经验。建议带电检测结果与初始值或上次测量值比较，不应有明显变化；另一方面，避雷器相间检测结果之间，也不应有明显偏差，一致性较好。7.2给出带电检测结果异常、错误或者与历史测量数据有较大偏差等处理方法，首先应首先排除环境因素影响，采取以下措施，确保阻性电流检测结果准确性，建议采用以下措施：（1）在天气干燥条件下检测，消除避雷器表面泄漏的影响；（2）检查试验接线是否正确；（3）检查持续电流采集线夹接触是否良好；（4）准确读取阻性电流测试仪的测量数据，记录时应填写至表单正确位置；（5）试验后将测量结果与初始值及历年预防性试验数据进行比较、计算，排除试验方法和干扰等原因之后，经反复测量，对避雷器的状态进行最终判断。7.3对于避雷器的技术监督，建议分三个层次，首先城规运维的红外热成像检测，发现异常，则安排带电检测，如果仍异常，则要停电进行直流泄漏电流试验。避雷器停电后，应及时开展直流泄漏试验确认，通过测量得到的直流1mA电压和75%直流1mA电压下的泄漏电流，准确判断避雷器的状态，决定是否退出运行。附录A避雷器谐波电流向量反演法带电检测原理资料性附录。从无间隙金属氧化物避雷器的模型，提出三次谐波电流的产生，以及如何利用这个“桥梁”反演得到容性电流补偿法需要的基波电压相位，详细解释反演的步骤，最后论证相间电容的影响和校正方法。与现行的主流容性电流补偿法一样，本标准的方法仍需要也仅需要测量避雷器全电流（标准中成为“持续电流”，与GB11032-2020一致），但其目的有两个，一是全电流本身，二是通过软硬件结合的途径从全电流中分离出其中的三次谐波电流部分，这部分电流是由于避雷器电阻片的非线性所引起。三次谐波电流和基波电流（与基波电压同相位）的相位存在“对齐”关系，通过这关系得到基波电压在一个周波内可能的3个过零点，而测量的持续电流与基波电压相位大致为80°~90°之间，这样就可以得到符合要求的基波电压相位，从而间接获得避雷器端部基波电压向量。基于上述原理，避雷器三次谐波电流向量法带电检测可免于通过测量电压互感器二次电压来获取避雷器端部基波电压相位。从原理上，只要获得避雷器端部基波电压，即可将相位前移90°得到容性电流相位，再将持续电流与容性电流进行向量相减，最终得到阻性电流。然而，敞开式变电站的避雷器挨得比较近，以一字型排列为主，这样，在运行电压下，流过避雷器的电容电流受到其他两相的干扰，即另外两相通过相间电容引入了一个增量，中间相受两个边相的影响大致可以抵消，这样，简单通过基波电压相位前移90°求得的阻性电流，往往呈现A相偏大，B相正常，C相偏小甚至为负值的情形，成为避雷器阻性电流带电检测的另一个大的问题，造成系统性误差。针对相间干扰的问题，通过精确测量避雷器相间电容并引入避雷器阻性电流相间干扰补偿校正，可以得到较为准确的容性电流相位，从而解决上述问题。原理上，避雷器谐波电流向量反演法带电检测不需要获取避雷器端部基波电压相位，考虑到避雷器相间干扰对测量的影响，提取基波电压信号有助于通过算法修正而达到更好地补偿相间干扰影响的目的，初次应用该方法时，建议测量与待测避雷器同一母线的电压互感器二次电压信号，并计算出相间耦合电容参数，储存作为原始参数，往后的测试不再需要进行重复测量。顺便指出，GIS内的无间隙金属氧化物避雷器由于屏蔽较好，相间干扰几乎不存在，可不考虑，一般三相阻性电流带电检测结果基本一致。最后，就大家关心的系统电压里面本身含有三次谐波分量，也将在避雷器上产生三次谐波电流，会不会对测量结果有影响的问题，专门论述了系统电压的三次谐波含量较低，引起的避雷器三次谐