[发明专利]基于火箭引雷技术的配电线路雷电感应过电压模拟平台

说明书

技术领域

本发明涉及实验线路雷电感应测试相关技术领域，特别是涉及基于火箭引雷技术的配电线路雷电感应过电压模拟平台。

背景技术

雷电流、空间电磁场、线路过电压是雷击地面导致线路过电压过程中的三个重要因素，而雷电感应过电压试验是对于这些要素进行科学研究最为直接有效的手段，但是开展的难度也相对较大。目前雷电感应过电压的试验主要是在日本和美国的佛罗里达州进行，此外在南非和墨西哥也进行了一些试验，这些试验有些探讨了雷电流、感应电磁场和线路过电压三者之间的关系，有些只探讨了其中两者之间的关系。在这些试验之中，有些直接观察了自然产生的雷电，有些采用了火箭引雷的方式，还有些采用了烟囱引雷的方式。

1979年在Tampa，M.J.Master观察了自然雷电在输电线路附近产生的电场以及在输电线路上产生的过电压，首次在仿真计算程序中考虑了水平电场的影响，之前一般仅考虑雷电流产生的垂直于地面的电场对于感应过电压的影响。

1985年在NASA，M.Rubinstein观察了自然雷电在输电线路附近产生的电磁场以及在输电线路上产生的过电压，认为Master使用的计算程序中对于水平电场方向的处理存在问题，使用了自行研发的球形三维电场探头，对于低频电场具有比较好的响应。1986年在NASA，N.Georgiadis再次观察了自然雷电在输电线路附近产生的电磁场以及在输电线路上产生的过电压，不同于Rubinstein只测量线路一端的电压，Georgiadis测量了线路两端的电压，并且考虑了线路两端接匹配阻抗或者是开路共四种组合情况。1986年在NASA，M.Rubinstein还进行了一次引雷试验，测量了空间电磁场以及在线路两端产生的过电压，观测到的过电压波形可以分为震荡型和冲击型两种类型，其中震荡型和理论计算的结果符合较好，而对于冲击型目前还没有模型能够进行解释。1997年，F.Rachidi不仅仅考虑了雷电的回击过程，还考虑了雷电先导发展对于线路过电压的贡献，先导产生的分量当雷电方向和线路平行时更为明显，考虑了雷电先导过程的新计算模型和实际测量得到的结果符合的更好。

V.A.Rakov综合论述了从1992年到2002年十年间在Blanding基地进行的火箭引雷试验，以及测量得到的结果，而且在这一系列试验中采用了能够近距离测量大电场的电场传感器。1993年在Blanding，P.P.Barker进行了火箭引雷的试验，测量了雷电流波形，空间电磁场以及在线路上产生的过电压，P.P.Barker测量了线路中间产生的感应过电压而并非仅仅是线路两端的感应过电压，此外还考虑了避雷器的影响。Fernandez自1994年到1997年在Blanding基地进行的火箭引雷试验中还观察到当雷击点距离线路很近时，雷电流还会通过地面、杆塔最终传播到线路上。1997年在Blanding，D.Wang使用高速摄像系统以及雷电流测量元件，记录了火箭引雷的先导发展以及回击过程中的相关参数。而2003年同样在Blanding基地，R.C.Olsen III使用更加精确的高速摄像系统观测到了不同的变化规律。

1980到1981年间，Yokoyama在Fukui进行了烟囱引雷的试验，测量了在线路上产生的雷电过电压，讨论了在地线接地以及不接地时对于过电压的屏蔽作用。1981年到1984年，Yokoyama继续在Fukui进行烟囱引雷试验，这次不仅测量了线路上的电压，还测量烟囱底部的雷电流幅值，讨论了两者之间的关系。1984年到1988年，Yokoyama继续在Fukui进行烟囱引雷试验，测量了线路上的过电压以及烟囱底部的雷电流波形，和理论模型计算得到的结果进行比较，在模型中考虑杆塔的影响时，计算得到的结果更加符合实际测量得到的结果。1989年Asakawa在Fukui进行烟囱引雷试验，在测量中Asakawa使用了ALCS(用于测量雷电流波形)和ALPS(用于测量雷电流通道的发展情况)两套测量系统，发现了两种雷电流类型，一种幅值较小持续时间较长，另一种幅值较大持续时间较短，此外还讨论了雷电流明度和幅值之间的关系。1993年到1997年Mchishita在Fukui进行了烟囱引雷试验，测量了雷电流波形和线路上的过电压波形，建立了更为完善的雷击高塔建筑时的感应过电压计算模型，并和实际测量结果进行了比较。

从1978年到1981年，A.J.Eriksson在南非的一条10km长的线路上进行了雷电感应过电压的试验，测量了线路上的感应过电压。