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DL／T 2230-2021 交流电力系统雷电侵入波过电压监测导则.pdf

采样率宜大于或等于40/tr（采样数/s），t为过电压到达峰值的时间。对于雷电过电压（即大气过 电压），其波头陡、幅值高、持续时间短，要求采集卡的采样频率至少不低于20MHz。强雷区容易发 生多重雷击，可根据需要适当提高采样频率。

5.3.5采样深度及存储容量

在雷电冲击过电压测量中，记录长度应足够长，宜为4×10°个点以上（单相）。采样长度为 100ms～400ms，满足多脉冲雷电波过程采样要求，能够采集到大部分双脉冲雷电波响应波形以及少 部分三脉冲雷电波响应波形。

监测系统的带宽应能满足监测到雷电过电压波形上叠加的振荡。 监测系统需要足够的带宽来监测雷电侵入波的所有频率分量。带宽要求以振幅频率响应的频率限 制形式给出。其他方法确定的带宽也应满足转换后的要求。 系统的幅频响应应在3dB范围内从10Hz~2.5MHz保持平坦

为保证实时自动记录每次有效的雷电过电压波形数据GB／T 41510-2022 起重机械安全评估规范 通用要求.pdf，数据处理部件触发电平宜设置为1.3（标么值

5.4监测系统的整体性能要求

5.4.1.1绝缘电阻

5.4.1.2介质强度

监测系统各独立电路与外露的可导电部分之间，以及各独立电路之间，应能承受电压值不 kV、频率为50Hz的1min工频耐压试验。

5.4.1.3冲击电压水平

监测系统各独立电路与外露的可导电部分之间，以及各独立电路之间，应能承受1.2us/50μs 雷电冲击电压试验。开路试验电压为5kV。

5.4.2电磁兼容性能

5.4.2.1静电放电抗扰度

监测系统应能承受GB/T17626.2中规定的试验等级为4级的静电放电试验，在试验期间及试验后

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监测系统应能承受GB/T17626.3中规定的试验等级为3级的辐射电磁场干扰试验，在试验期间及 试验后系统应能正常工作。

5.4.2.3工频磁场抗扰度

监测系统应能承受GB/T17626.8中规定的试验等级为5级的工频磁场干扰试验，在试验期间及试 验后系统应能正常工作。

5.4.2.4脉冲磁场抗扰度

监测系统应能承受GB/T17626.9中规定的试验等级为5级的脉冲磁场干扰试验，在试验期间及试 验后系统应能正常工作

5.4.2.5浪涌（冲击）抗扰度

监测系统应能承受GB/T17626.5中规定的试验等级为4级的浪涌（冲击）干扰试验，在试验 式验后系统应能正常工作

5.4.2.6电快速瞬变脉冲*抗扰度

监测系统应能承受GB/T17626.4中规定的试验等级为4级的电快速瞬变脉冲*干扰试验，在 及试验后系统应能正常工作。

5.4.2.7射频场感应的传导骚扰抗扰度

监测系统应能承受GB/T17626.6中规定的试验等级为3级的射频场感应的传导骚扰试验，在 同及试验后系统应能正常工作。

5.4.3环境适应性能

按GB/T2423.1中规定的试验要求和试验方法进行，监测系统应能承受试验温度一25℃、试验时 间2h的低温试验，试验期间及试验后，监测系统应正常稳定工作，并保证测量的有效性

按GB/T2423.2中规定的试验要求和试验方法进行，监测系统应能承受试验温度70°℃、试验时间 2h的高温试验，试验期间及试验后，监测系统应正常稳定工作，并保证测量的有效性。

5.4.3.3恒定湿热

按GB/T2423.3中规定的试验要求和试验方法进行，监测系统应能承受温度十40C士2°℃、相对湿 度（93土3）%、持续时间48h的恒定湿热试验。试验期间及试验后，监测系统应能正常工作。

5.4.3.4交变湿热

按GB/T2423.4中规定的试验要求和试验方法进行，监测系统应能承受严酷等级为高温55C、 数为2次的交变湿热试验。试验期间及试验后，监测系统应能正常工作。

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5.4.4外壳防护性能

室内及遮蔽场所使用的监测系统，应符合GB/T4208中规定的外壳防护等级IP51的要求；户外便 用的监测系统，可根据当地环境条件提出特定要求，应至少不低于GB/T4208中规定的外壳防护等统 IP55的要求。

5.4.5监测系统的准确度要求

监测系统的测量准确度应满足如下要求，其中引起误差的主要环节为分压传感部件： a）冲击电压峰值监测误差：土15.0%以内； b）冲击时间参数（波前时间、截断时间等）监测误差：土15.0%以内； c） 监测系统的采样频率不低于20MHz； d）监测系统的频带下限不大于10Hz，频带上限不小于2.5MHz。

雷电侵入波过电压监测系统的安装选点和部件的选取应根据现有电力系统高压设备的安装情况并 充分考虑监测系统的一般要求来进行。 雷电侵入波过电压监测系统可在发电厂、变电站110kV及以上设备区线路入口处或母线上安装： 也可在变压器套管处等适合安装雷电侵入波过电压监测系统的位置安装；110kV以下设备区可在母线 上安装。

基于不同原理的分压传感部件具有不同的现场使用和布置原则，设备外部的电场耦合分压方式及 光电场分压方式主要适用于变电站的支柱绝缘子、避雷器等开式一次设备上方有带电导线的位置安 装；设备内部的电场耦合分压方式适用于在GIS设备的手孔位置安装；容性设备分压方式主要适用于 具有末屏结构的互感器、高压套管等的末屏处安装；避雷器电阻片分压方式适用于在避雷器下端安 装。安装中信号传输电缆要根据不同的分压方式选择合适的阻抗匹配方式。监测系统与电力系统的连 接示意图见附录F。

电容型分压传感部件应采用始端匹配，若一端匹配不够完善，也可采用两端匹配。 当采用波阻抗为50Ω2或75Ω的同轴电缆作为传输部件时，为保证测量的带宽有足够的宽度， 应 采用源端串联电阻匹配的方式。 当采用有源放大器就近进行阻抗匹配转换时，可以采用源端串联电阻匹配，末端并联电阻匹配的 方式。

数据处理部件紧靠雷电过电压分压传感部件附近应有集中的接地极，接地端应用最短的宽铜带接 地连线与接地极连接。 因雷电过电压分压传感部件接地端通过的电流可能较大，应采用低阻抗的接地回路连接。 采用双层屏蔽电缆时，分压传感部件端内外屏蔽均应接地，监测装置端内层屏蔽宜悬空绝缘，外 层屏蔽可连接到数据处理部件外壳。若双层屏蔽电缆敷设在金属管内，一次端金属管也宜接地。通信

雷电过电压监测中可能会受到较强的电磁干扰，严重时可影响雷电过电压的准确测量，甚至危 及设备及人身的安全，为此，监测系统应按于扰来源采取妥善的抗干扰措施，抗干扰措施实例见附 录G。 雷电过电压监测中电磁干扰主要有三方面来源： a）信号传输电缆及触发信号电缆外皮中流过的暂态电流； b）各种高压放电产生的空间电磁波辐射； c）数据处理部件电源线引入的干扰

a）集中接地极宜紧靠分压传感部件，并以最短的连线相连，此连线应采用宽的铜带。 b）信号传输电缆紧靠地面敷设，使电缆外皮与接地线构成的回路面积尽量小。 C） 信号传输电缆应尽可能短，以减少衰减、变形和电磁干扰。 d） 当数据处理部件具有对称输入通道时，可采用平衡接线，使引入的干扰彼此抵消。 e）提高传输信号的电平可以提高信噪比。当被测信号的电平超过数据处理部件的允许输入限值 时，可使用适宜的衰减器或二次除法器

6.5.3监测设备的屏蔽

监测设备可采用如下屏蔽措施： a）为限制空间电磁波穿透分压器低压臂测量回路，分压器低压臂应有接地的金属屏蔽，信号传输 电缆与分压器低压臂及数据处理部件的连接均应采用同轴电缆。 b）为限制空间电磁波直接进入数据处理部件内部形成电磁干扰，应采用金属外壳等作为屏蔽。 c）对于灵敏度较高的数据采集系统，需要更完善的屏蔽措施，应采用金属网或金属板制成的全封 闭的双层或单层屏蔽室或屏蔽箱，将数据处理部件放在屏蔽室（箱）中，屏蔽箱应直接接地

6.5.4数据处理部件的隔离与滤波

为抑制电源引入的干扰，减少电源中点电位和监测点瞬态电位的影响，并保证在雷电过电压时装 本身绝缘可靠，避免记录通道间的串扰，数据处理部件供电电源宜采取如下隔离与滤波措施： a）数据处理部件可采用超级隔离变压器供电（一次侧线圈与二次侧线圈分别置于屏蔽盒内），此 屏蔽应与数据处理部件的屏蔽室（箱）相连。为了屏蔽的完整，若隔离变压器放在屏蔽室 （箱）外，它的二次绕组及出线应全部屏蔽；若放在屏蔽室（箱）内，则其一次绕组及连线应 全部屏蔽。 b）隔离变压器对抑制低频干扰较为有效，但高频干扰仍可通过绕组间的电容侵入数据处理部件， 为此，宜在屏蔽室（箱）或数据处理部件的电源入口处串接低通滤波器：以抑制高频干扰。

附 录A （资料性） 在线实测雷电过电压波形分析

A.1 雷电侵入波过电压监测系统实测雷电过电压

由图A.1波形可以看出，A相过电压幅值最高，超出雷电过电压监测系统记录量程。单就A相波 形分析得到，其波头为2μs，整个波过程持续时间为50us～80μs，可断定A相过电压为雷击过电压。 B、C两相为感应雷电过电压，B、C相最高电压幅值分别达到3.98（标幺值）、2.31（标幺值）。B、C 两相感应过电压在数值上的差别可能是因为导线悬挂的高度不同而引起的。 对现场采集的雷电过电压波形分析表明，分压传感部件能对雷电冲击信号进行传递。 图A.2是一组实测雷电过电压双脉冲波形。

图A.2雷电过电压双脉冲波形

图A.3是一组实测雷电过电压波形。

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图A.3变电站雷电侵入波过电压监测系统实测数据波形

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避雷器电阻片分压传感部件如图B.1所示。避雷器包括主体电阻片（Z1）和放电计数器阀 在放电计数器阀片与大地之间接入采样电阻片（Z3），利用Z1、Z2和Z3串联回路的分压， 玉侧雷电侵入波过电压的监测。

图B.1 避雷器电阻片分压传感部件结构

除满足本文件规定的性能指标外，避雷器电阻片分压传感部件还应满足如下要求： a）采样电阻片与避雷器主体电阻片同配方、同直径时（即新避雷器生产同时在厂内定制采样电阻 片），避雷器电阻片分压传感部件满足本文件规定要求；否则，由于避雷器及采样电阻片伏安 特性曲线的非线性关系，当两者的变化趋势不同时，会导致分压比的非线性，因此，需要对避 雷器动作后的采样数据进行修正以满足本文件要求。 b）当采样电阻片（Z3）上的分压信号电平超过数据处理部件的允许输入限值时，可进行二次分 压或使用适宜的衰减器或二次除法器，但不应明显改变采样电阻片上的电压信号。

套管末屏容性设备分压传感部件的误差分析

其中，C为套管等值电容，而C，为接入末屏接地处的低压臂电容器单元。如果在系统运行过程 中，套管主电容的变化量为△C，当AC很小时，可认为仍满足首末端匹配，新分压比k'为：

C*△C*C C*△C

附录D （资料性） 数据处理部件记录性能测试参考波形

a）工频叠加标准过电压波形

.1 工频叠加标准过电压波形及过电压波形放大

图D.2工频叠加振铃波形及振铃波形放大图

b）振铃波形放大图（上升时间t=0.5μs，振荡周期T=10μs）

银川某电厂2×660MW燃煤机组工程输煤系统安装施工组织设计2 工频叠加振铃波形及振铃波形放大图（续）

a）工频叠加标准雷电过电压波形

注：t=1.67×t=1.2（1±30%）μs，t为30%峰值和90%峰值两点之间所对应的时间间隔；t=50（1±20%） 图D.3工频叠加标准雷电过电压波形及雷电过电压波形放大图

图D.3工频叠加标准雷电过电压波形及雷电过电压波形放大图

附录E （资料性） 雷电侵入波过电压分层模式识别

电力系统中的各类过电压发生机理、发展过程、波形特点皆不尽相同，根据过电压能量的来源不 司 般分为雷电过电压及内部过电压。目前，对过电压的分类如图E.1所示，

某某工程钢结构施工方案图E.1过电压分类示意图

分层识别与传统识别算法最大的区别在于，分层识别并不像传统识别算法那样试图一次将过电压 类型进行识别，而是采用逐层分类识别的方式，一层层进行细分。每个层次的分类器之间互相独立， 每一层次的分类器只需要以上一层次的识别结果为依据，提取本层所需要的特征量作为输入进行识别 判定，并输出结果。 分层识别算法，根据需要识别的过电压类型的电磁暂态过程特征，综合考虑时域、频域、小波变 换、S变换等多种数学方法，提取信号特征量，筛选出独立反映各种过电压电磁暂态过程特征的过电压 特征量，考虑本层分类器对识别算法的要求，综合筛选建立适合于该分类器的识别算法，对上述确定 的需要识别的过电压类型，建立过电压类型识别诊断系统进行识别。 由于不同类型的过电压在电网中发生概率差别很大，综合考虑数据处理部件的安装对象及工程实 用性，主要对图E.1中几种过电压进行识别。需要添加其他类型的过电压进行识别时，只需要对相应 的分类器进行改进即可，而不必对整个系统框架进行修改。图E.2为过电压分层识别系统示意图，该 图中的每个分类器，其内部结构如图E.3所示。

应雷过电压发生时，其波形主要特征为：在短时间内，三相电压幅值急剧拾升，三相波形呈单 冲，相序保持不变，三相波形高度相似，并逐渐回落到正常电压。 E.4为雷击10kV系统输电线路附近时，变电站内过电压监测系统所记录的感应雷过电压实测波 图可知，波形的幅值约为27kV，波头较陡，波前上升时间约为30us，波尾波形有一定的振