雷电过电压特性对绝缘配合、事故溯源、设备绝缘风险评估和维护具有重要意义，但目前用于站内设备雷电冲击耐压试验的波形为IEC60060-1中规定的1.2/50μs标准双指数波，然而大量研究发现站内设备所承受的雷电侵入波过电压与IEC标准推荐的双指数波显著不同，同时发现在不同波形作用下设备的耐压特性存在较大差异。鉴于此，本文对站内实测雷电波形的幅值及波形参数进行统计分布研究，并进一步探究不同波形参数对空气间隙击穿特性的影响规律。本文的研究成果可为绝缘配合、事故溯源及绝缘风险评估提供数据和方法支撑。论文开展的主要研究工作及重要结论如下：
　　(1)基于站内实测雷电侵入波过电压，采用傅里叶波形预处理方法对波形进行降噪及滤波处理，并根据波形相似度原理证明该波形处理方法的有效性；根据预处理后的波形特征，定义波头时间、振荡主频及衰减常数三个波形参数，并提出峰值-零点匹配算法提取波形参数，为后续波形参数统计分析提供有效波形。
　　(2)运用统计学研究方法对波形参数样本个体进行有效性检验，得到10kV雷电侵入波过电压的幅值和波形参数的统计分布规律，站内实测的雷电侵入波过电压波形并非IEC标准规定的1.2/50μs双指数波，波形表现为在原有正弦波的基础上按照随机相位叠加衰减振荡波，使用假设检验法和KS检验法，辨识得到幅值及波形参数概率密度分布。统计研究表明：10kV雷电侵入波过电压的幅值分布在[12,42]kV区间内，概率密度服从Burr(16.93,11.19,0.43)分布；波头时间分布在[8.3,167.0]μs区间内，其累积概率服从BiDoseResp分布；振荡主频分布在[2,22]kHz区间内，99.25%的振荡频率小于15kHz，概率密度服从Generalized Parato(-0.18,1.80,4.77)分布；波形的衰减常数分布在[0.01,0.90]范围内，均值为0.39，概率密度服从Beta(1.34,2.05)分布。幅值概率密度模型可作为统计法绝缘配合方法中的过电压概率曲线，波形参数统计分布结果可为获得击穿概率曲线试验提供用于试验的波形和数据。
　　(3)基于波形的统计分析结果，开展典型波形参数下空气间隙击穿试验研究。设计正交试验(L934)9组，采用5mm针-板间隙开展波头时间、振荡主频以及衰减常数对空气间隙U50%击穿电压的影响试验。研究发现，波头时间及振荡主频对击穿电压的影响显著，衰减常数对击穿电压影响不显著。波头时间是影响空气间隙U50%击穿电压的首要因素，随着波头时间的增大U50%击穿电压呈现先增大后减小的趋势，存在一个波头时间转折点，波头时间的转折点与振荡主频有关。振荡主频对击穿电压的影响程度弱于波头时间，随着振荡主频增大击穿电压呈现先增大后减小趋势，存在一个振荡频率转折点，并且转折点频率与波头时间有关。衰减常数对击穿电压的影响最小，随着衰减常数增大，击穿电压逐渐降低，当衰减常数超过0.25后减小趋势趋于饱和。采用支持向量机模型(SVM)可较好地根据波形参数(波头时间、振荡主频、衰减常数)对U50%击穿电压进行预测，模型精度为96.71%。