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配电线路绝缘水平低,易因过电压造成绝缘故障,其中由雷电放电引起的过电压事故率最高。目前针对配电线路的雷电过电压事故已开展了一些仿真计算研究,但缺乏与实测数据的对比分析。为了了解雷电过电压波形的幅值和序列特征,开展了配电线路雷电过电压在线监测并对监测的感应雷过电压波形根据波形特征进行分类,分类结果能为仿真计算和雷电防护提供参考。 根据配电线路的杆塔结构、线路负荷和雷电流波形特征进行设计过电压在线监测系统,系统主要由阻容分压器、采集卡、工控机等部件组成。在阻容分压器中加入阻尼电阻以减小测量回路电感引起的振荡,其大小通过MATLAB数值计算得到。针对采集卡输入阻抗相对较小时测量冲击电压波出现的反峰现象,通过 ATP-EMTP搭建仿真模型分析反峰现象的原因并给出了两级分压器与采集卡配合使用的方案。最终,对1.2/50μs和10/700μs冲击电压波测试表明监测设备的波形响应良好,满足配电线路过电压的监测要求。 对监测的典型雷电过电压波形结合雷电定位系统对波形类别进行验证。验证时,根据典型雷电过电压数据的监测时刻、冲击间隔时间和监测设备位置的经纬度,利用雷电定位系统查询过电压监测设备附近发生的雷电回击过程。通过对比雷电定位系统的查询结果与过电压数据的回击过程间隔时间、经纬度和极性,验证典型雷电过电压波形为雷击线路附近形成的感应雷过电压波形。对监测的感应雷过电压波形参数进行统计得出:单次雷电放电的回击次数为1~15次,正极性感应雷电压的概率约为95%,回击过程行成的最大感应过电幅值为37.95kV,幅值在0~10kV的概率为90%;单次冲击的持续时间为70μs~3ms,回击过程的间隔时间为3.5ms~400ms。 在线监测的电压波形是在工频瞬时电压的基础上叠加的冲击电压波形。正弦波形的变化会影响雷电冲击电压波形的变化特征,使冲击波呈现倾斜变化的姿态。为了直观的分析感应雷过电压波形的特征,对工频叠加冲击的电压波形进行去除正弦波形。对去除正弦波后的波形进行归纳、总结并分类,以便对波形有直观的了解。不同雷击形成的感应雷过电压的波形特征存在差异,针对局部的变化特征将感应雷过电压波形分为3类。3类波形的波前时间和半峰值时间相差不大,主要是后期振荡衰减过程不同,体现在振荡的负峰值占正峰值的比例和振荡衰减的时间不同,不同特征的感应过电压波形可能与雷击点位置、雷电流入射角和大地电导率有关。