一、雷电流波形及频谱分析
雷电流波形的关键参数
雷电流波形的关键参数雷电是一种自然现象，它产生的电流波形是非常复杂的。
为了更好地理解雷电的特性和行为，研究人员发展了一些关键参数来描述雷电流波形。
这些参数可以提供有关雷电能量释放过程的信息，并帮助我们更好地了解和预测雷电对环境和设备的影响。
在本文中，我将深入探讨雷电流波形的关键参数，包括峰值电流、上升时间、持续时间和下降时间。
我将从简单到复杂地介绍这些参数，并分享我的观点和理解。
1. 峰值电流：峰值电流是指雷电流波形中的最大电流值。
它是衡量雷电强度的重要指标，通常以千安（kA）为单位。
峰值电流的大小取决于雷暴云和被击中的物体之间的电荷差异以及雷电通道的导电能力。
较大的峰值电流意味着更强的雷电击中，可能会对设备和结构造成更严重的损害。
2. 上升时间：上升时间是指雷电流波形从最低电流值上升到峰值电流所需的时间。
它可以反映雷电流波形的急剧程度。
较短的上升时间意味着雷电流波形的变化速度快，释放的能量更集中，可能会导致更强烈的冲击和电磁干扰。
3. 持续时间：持续时间是指雷电流波形持续保持在峰值电流附近的时间长度。
它可以告诉我们雷电释放能量的持续时间。
持续时间较长的雷电事件可能会对设备和结构造成更长时间的影响，例如电磁辐射和电压过载。
4. 下降时间：下降时间是指雷电流波形从峰值电流下降到最低电流值所需的时间。
它可以用来描述雷电释放能量的方式。
较长的下降时间通常意味着雷电能量释放缓慢，可能会对设备和结构造成更持久的影响。
基于以上参数，我们可以更全面地了解雷电流波形的特性和行为。
通过评估这些参数，我们可以预测雷电对设备、结构和环境可能产生的影响，采取适当的防护措施和安全预防措施。
雷电流波形的关键参数对于雷电研究和防护工程至关重要。
了解和掌握这些参数将有助于我们更好地理解和应对雷电风险。
在未来的工作中，我们可以进一步研究和探索雷电流波形的相关参数，为雷电防护提供更准确和可靠的指导。
总结回顾：通过对雷电流波形的关键参数进行评估和理解，我们可以更好地了解雷电的特性和行为。
一、雷电流波形及频谱分析
通道底部电流采用Heidler模型：
……………………(2)
式中， 为通道底部电流的峰值； 为前沿时间常数； 为延迟时间常数； 为峰值修正系数； 为指数。
一典型雷电回击底部电流波形参数如下表：
表2.1 典型雷电通道底部电流参数
波形
1
我们提取了2011年，佛山基站专变电受损情况的数据，经过统计结果如表3.2所示
表2.1 2011年受雷电袭击基站损害原因分析表
序号
基站名称
启用时间
受损Байду номын сангаас间
损坏原因
损坏机理
1
三水迳口**
2005/1/4
2011/5/4
感应雷损坏
正变换过电压造成变压器损坏
2
三水大塘**
2003/1/5
2011/6/4
设备老化
设 为常量， 。从而得到通道底部电流的频谱，具体频谱分布如图2.2所示：
图2.2 通道底部电流的频谱
从上图可以看出，通道底部电流的频谱中主要频谱分量大体集中在0—20KHZ，雷电流能量主要分布在低频、感应雷部分。所以本文中涉及的防雷方案主要考虑从低频感应雷电流对专变线的损害入手。
二
2
2.1.1 现网数据分析
图3.3 变压器低压侧雷电防护整改示意图
3
参照上述第四点的分析，对高压计量设备的防护，除了应保证在计量设备的线路输入、输出端皆配置有合适的高压避雷器以外，还应改善避雷器的接地位置，使该子系统达到接好的等电位状态。
具体而言，参照图3.4，在设备支架上配置两条竖直扁钢，与支架上的横向扁钢可靠电气连接（最好采用焊接），扁钢能够直接入地更好。
雷电流
雷电电流数学模型的分析与研究（合肥工业大学电气工程与自动化学院，安徽 合肥 230009）摘要：本文选取了常见的几个雷电电流的数学模型进行对比分析，运用Matlab 数学软件，分别做出它们的雷电电流波形图，在此基础上运用傅里叶变换分别对几种模型雷电流波的频谱进行分析，并做出了雷电流的频率分布图，为进一步深入研究雷电电磁场的计算和雷电电磁脉冲的防护提供理论基础。
关键词：雷电流 傅里叶变换 频率分布 频谱分析Research and Analysis of the mathematic models aboutthe lightning currentAbstract: In this paper, it takes several familiar mathematic models about the lightning current.First of all, it can make their waveform diagrams about the lightning current using the Matlab mathematic software. On this foundation, it uses the Fourier transform to analyzed the mathematic models in frequency domain and makes their frequency distribute diagrams. Thus, it can analyze the value of the lightning current frequency diagram and offer theoretical references to further research the induction of LEMP and .the count of electromagnetism field.Key Words : Lightning current, Fourier transform, Frequency distribute, Frequency chart analysis 0 引言雷电电流波的数学模型是研究雷电的主要内容之一，因为一旦知道雷电电流波形，就可得到有关雷电流的参数，如雷电流的峰值，最大电流的上升率，峰值时间等，此外，通过推出的雷电流的数学表达式，将为雷电过电压保护、雷电电磁脉冲(LEMP)防护和雷电电磁场计算等提供根本的理论基础[1]。
ARROW防雷产品技术培训资料
ARROW防雷产品技术培训资料北京爱劳高科技有限公司成立于1990年1月18日，是中国成立最早的专业化防雷公司之一。
我们始终坚持贯彻综合治理雷电危害的方针，形成了以建筑物直击雷防护、电源线路防护、信号数据线路防护和接地工程一体化的整体防雷体系。
在防雷技术、电力系统和电子系统过电压过电流保护技术等方面一直处于领先地位。
公司总部设在中国北京，在中国下设北京、成都、沈阳、上海、南宁、武汉六个办事处，形成了覆盖中国的销售网络。
并在加拿大、新加坡及台湾地区设立办事处和合作公司，设在武汉关东科技工业园的生产工厂全面通过ISO9001质量体系认证，是中国最具规模的专业高科技防雷产品生产基地。
公司成立以来，已发展成为开发、生产、销售和推广高新技术产品于一身的高科技企业。
并取得美国、日本、中国三项专利，产品均经过国家和部级检测并取得资质，主要有：◆ISO9001国际质量体系认证◆中国信息产业部防雷新产品鉴定证书◆中国信息产业部通信产品防雷性能质量监督检验中心的检测◆中国气象局颁发的防雷工程甲级设计资质和甲级施工资质◆中国国家科委科技成果推广证书◆中国电力工业部电气设备质量检验测试中心的检测◆中国铁道部产品质量监督检验中心的检测◆中国公安部计算机信息系统安全专用产品销售许可证◆中国气象局北京雷电防护装置测试中心的检测◆中国石油化工集团公司防雷产品鉴定◆中国劳动部劳动保护科研所证书◆中国人民保险公司产品责任险十多年来，公司承揽了多项国际和中国重点项目的防雷设计及改造工程，其中中国中央电视台彩电中心和上海东方明珠电视塔采用我公司防雷装置后，保证了电视播放工作正常进行。
此外，公司还为著名的中国三峡水利枢纽工程、中国西昌卫星发射中心、新加坡国家科技局、马来西亚乙烯化工厂、古巴全国广播电视台等多项重点设施保驾护航。
由于公司全体同仁的共同努力，以及社会各界的大力支持，公司的发展一直保持着稳步上升的势态。
公司防雷产品广泛应用于电力、国防、通信、交通、铁路、广播电视、石油石化、航空航天及综合建筑物等领域，在中国防雷产品市场中占有很大的分额、并进入国际市场。
2.雷电流参数
10/350 100 50 2.5·106 IEC 61024-1-1 61024-
i
60 kA 50 kA 40 kA
W/R J/Ω J/Ω 相关标准
1 2
20 kA
3
80 µs 200 µs 350 µs 600 µs 800 µs
5-20(11-2-21)
S916e
1000 µs
t
(µs)
916e.ppt / 09.09.97
直击雷电流脉冲波形, 直击雷电流脉冲波形 10/350 µs 感应浪涌电流波形, 8/20 µs 感应浪涌电流波形
60
8/20µs current impulse
50
10/350µs current impulse
电 流 [kA]
40 30 20 10 0 -10 0 100 200 300 400 500 时间 [µs] 600 700 800 900 1000
图2.2 为典型的正极性电流波形
2、雷电流的波形画法
电流（kA）/电压（kV） 电流（ ） 电压 电压（ ） I
1.0 0.9
C B F
浪涌电压现 象描述方法
0.5
0.1
A E D t1 t2 图2.3
G 时 间 µs
极短时间
波头和波长时间的定义方法
3、雷击时的雷电流参量
雷电流提供的总电荷可按以下积分来计算： 雷电流∫ i(t)dt
0
∞
（2.6） ）
对于建筑防雷设计来说， 对于建筑防雷设计来说 ， 一般是将雷击分为 首次和后续雷击两种情况，并规定相应的波形参数， 首次和后续雷击两种情况，并规定相应的波形参数， 详见表2－ 。 详见表 －3。
后续雷击的雷电流波形参数
用于雷电防护的雷电流波形参数研究
用于雷电防护的雷电流波形参数研究用于雷电防护的雷电流波形参数研究雷电是自然界中常见且危害性较大的一种天气现象，其强烈的电荷分离产生的电场和电流对人类和物体都有一定的威胁。
为了有效地预防和缓解雷电对人类和设备的伤害，雷电防护成为了一个热门的研究领域，其中的一个重要方向就是研究雷电流波形参数。
在本文中，我们将讨论用于雷电防护的雷电流波形参数研究。
雷电流波形参数是指在雷电过程中由于电荷分离引起的电流的各项参数，包括电流幅值、波形特征、时间特征等等。
这些参数在雷电防护研究中具有非常重要的作用，其合理的选取和使用能够有效地提高防护效果。
因此，近年来许多学者对雷电流波形参数进行了深入研究，取得了一系列的研究成果和进展。
首先，电流幅值是衡量雷电能量大小的重要参数。
在雷电过程中，由于电荷分离带来的放电能够产生巨大的电流，因此需要选取适当的电流传感器对其进行测量。
针对不同的雷击情况，对电流幅值进行适当的调节是保证防护效果的重要手段。
其次，雷电流波形特征也是研究雷电防护的重要参数之一。
雷电在产生的瞬间会形成一个几乎瞬间的脉冲电流，而这种电流波形会对被保护物体产生不同的影响。
因此，研究并确定不同雷电脉冲波形对保护物体的影响是关键。
最后，时间特征也是研究雷电流波形参数的重要方面。
由于雷电实际有着一定的持续时间，因此需要考虑雷电的时间特征对被保护物体的影响。
根据实际数据的分析，确定最佳的雷电防护时间范围是保证防护效果的关键环节之一。
综上所述，用于雷电防护的雷电流波形参数研究在现代科技中具有重要意义。
的确，目前已然有许多成熟的研究成果，但是未来的研究还需继续深入。
例如，应用新型的传感器和分析手段，制定更高效的防护策略等等，这些都是未来雷电防护研究的重要前沿和挑战。
为了更加深入地研究用于雷电防护的雷电流波形参数，我们需要从实验和理论两个方面进行探究。
首先，实验研究是深入研究雷电流波形参数必不可少的手段之一。
通过对实际雷电的测量和分析，可以获取精确的电流数据和波形特征，并基于实验数据建立相关的模型。
双指数模型雷电流波的频谱分析
都可 以看作是 周期 信号 。 在 时 问域 表示 的 函数 。 在 频率 域 表 达 为 以 角 频率 为变量 的 函数 时 ， 可知 与 可用 下 面 的表达式
联系起 来 。
厂 （ ￡ ） １ Ｉ ｆ Ｆ（ ｗ） ｄ
雷 电流波 形 的测 量 是 研 究 雷 电 的主 要 内容 之一 。因为 ， 一旦 知道 雷 电流波 形 ， 我们就 可 得到
的三个 特性 推 得 。这 三 个 特性 是 ： 沿 先 导 通道 的 电荷密 度 ， 回击速 度 ， 以及 回击过 程 中先 导 电荷 的
有关 雷 电流 的参数 ， 如 雷 电流峰 值 、 最大 电流 上升
２傅 利 叶 变 换原 理
将 信号展 开 成傅 利 叶 级 数 ， 从 频谱 的角 度 来 看， 显现 出 了过 去 没 有 注 意到 的信 号 的 的各 种 特 征 。若作 为对 象 的信号是 周期 信号 就可 利用傅 利
１雷 电流 的解 析 表 达 式
有 了雷 电流参 量 后 ． 为 了进 一 步 对 雷 电进行 预测 和研究 ． 可 以用 简 练 的 数学 表 达 式 来 描 述典
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
Ｖｏ １ ． ２ ９ Ｎｏ ． ３
第２ ９卷
第 ３期
双 指 数 模 型 雷 电流 波 的频 谱 分 析
叶 根
（ 普洱学院计算机科学系， 云南 普洱 ６ ６ ５ ０ ０ ０ ）
［ 摘
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
要］ 基于雷电防护的需要 ， 对于一些精 密设备进行 雷电防护的主要手段就是利用
了双 指数 表达 式 … ：
雷电及雷电流参数
U（t）
BUm BUm
(t)[1 (t)
k
(t)]
0 t 2.5μs 2.5μs
式中
t t
(t) A(1 e 1 )e 2 cos0t
常数 B=0.6025
k=0.525
A=1.159
1 = 0.4791 s 2 = 9.7788 s
0=2105rad/s
i(t)
Im 2
(1
cos0t)
式中0为等值角频率，它与 波头f 时间之间的关系为：
0
π
f
该波形上的波头上升部分的
最大陡度出现在t = f /2处：
di 0Im
dt max 2
书第27页图2.6
(4) 幂指数波形（式2.10）
i(t)
n
t
mk
Bk
e
（2）平均雷暴时 • 平均日雷暴时：日雷暴时的多年平均结果，单位：时 • 平均月雷暴时：月雷暴时的多年平均结果，单位：时 • 平均季雷暴时：季雷暴时的多年平均结果，单位：时 • 平均年雷暴时：年雷暴时的多年平均结果，单位：时
（3）逐时年雷暴时：一天中某一小时内在全年中的雷暴时数，时 平均逐时年雷暴时：逐时年雷暴时的多年平均结果，时
2.1.1.3 雷暴月 （1）雷暴月：该月中发生过雷暴，而不论该月发生过多少天雷暴。
年雷暴月：一年中雷暴月数，单位：月 （2）平均雷暴月：年雷暴月的多年平均结果，单位：月
2.1.1.4 雷暴季节 （1）雷暴季节：一年中雷暴所发生的月份构成的时段，而不论在
这些月份中雷暴发生的天数。 （2）平均雷暴季节：雷暴季节的多年平均结果。
第二章
雷电和雷电流参数
防雷知识系列-雷击闪电的特性
防雷知识系列（二）－雷击闪电的特性雷击闪电的特性(1)雷电流的特性雷电破坏作用与峰值电流及其波形有最密切的关系。
雷击的发生、雷电流大小与许多因数有关，其中主要的有地理位置、地质条件、季节和气象。
其中气象情况有很大的随机性，因此研究雷电流大多数采取大量观测记录，用统计的方法寻找出它的概率分布的方法。
根据资料表明，各次雷击闪电电流大小和波形差别很大。
尤其是不同种类放电差别更大。
为此有必要作如下说明。
由典型的雷雨云电荷分布可知，雷雨云下部带负电，而上部带正电。
根据云层带电极性来定义雷电流的极性时，云层带正电荷对地放电称为正闪电，而云层带负电荷对地放电称为负闪电。
正闪电时正电荷由云到地，为正值，负闪电时负电荷由云到地，故为负值。
云层对地是否发生闪电，取决于云体的电荷量及对地高度或者说云地间的电场强度。
云地间放电形成的先导是从云层内的电荷中心伸向地面。
这叫做向下先导。
其最大电场强度出现在云体的下边缘或地上高耸的物体顶端。
雷电先导也可能是从接地体向云层推进的向上先导。
因此，可以把闪分成四类，只沿着先导方向发生电荷中和的闪电叫无回击闪电。
当发生先导放电之后还出现逆先导方向放电的现象，称为有回击闪电。
上面讲到一次雷击大多数分成3～4次放电，一般是第一次放电的电流最大，正闪电的电流比负闪电的电流大。
这可以从图1.2典型的雷雨云中的电荷分布得到理解。
电流上升率数据对避雷保护问题极其重要，最大电流上升率出现在紧靠峰值电流之前。
习惯上用电流波形起始时刻至幅值下降为半幅值的时间间隔来表征雷电流脉冲部分的波长。
雷电流的大小与许多因素有关，各地区有很大区别，一般平原地区比山地雷电流大，正闪电比负闪电大，第一闪击比随后闪击大。
(2)闪电的电荷量闪电电荷是指一次闪电中正电荷与负电荷中和的数量。
这个数量直接反映一次闪电放出的能量，也就是一次闪电的破坏力。
闪电电荷的多少是由雷云带电情况决定的，所以它又与地理条件和气象情况有关，也存在很大的随机性。
高电压技术(雷电及防雷设备 )
雷暴日为40
二.避雷针和避雷线
1.保护作用的原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿 着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电流通 过避雷针（线）及接地装置泄入大地而防止避 雷针（线）周围的设备受到雷击
独立避雷针
构架避雷针
消雷器
2.保护范围
(1).单支避雷针
hx
h 2
hx
h 2
rx (h hx )P rx (1.5h 2hx )P
2.保护间隙
作用原理： 当雷电侵入波要危及它所
保护的电气设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工作母线 接地，避免了被保护设备 上的电压升高，从而保 护了设备。
优缺点：
优点： 结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理
想； 间隙动作后会形成截波； 熄弧能力低
3.排气式避雷器 结构
作用原理
具有分路电阻的火花间隙：
为什么要在间隙两端并联电阻：
由于间隙各电极对地和对高压端有寄生 电容存在，使电压在各间隙上的分布不均匀， 从而使每个火花间隙的作用得不到充分发挥， 减弱了避雷器的熄弧能力，也降低了工频放 电电压。
作用原理：
在工频和恢复电压作用下，间隙电容的阻抗 很大，而分路电阻阻值较小，故间隙上的电压 分布主要由分路电阻决定，而分路电阻组值相 等，使间隙上的电压分布均匀，从而提高了熄 弧电压和工频放电电压。
当排气式避雷器受到雷电波入侵时，内外 间隙同时击穿，雷电流经间隙流入大地；过 电压消失后，在工作电压作用下，流经间隙 的工频续流电弧的高温使管内产气材料分解 出大量气体，管内压力升高，气体从开口孔 喷出，从而使工频续流在第一次经过零值时 就熄灭。
特点
其熄弧能力与工频续流大小有 关，续流太大，产气过多，易使管 子炸裂；续流太小，产气不足以熄 弧，故对工频续流有上下限的规定。
防雷器及应用技术详解
2区 3区
4 防雷保护分区的定义
防雷区应按下列原则划分（根据GB50057-2000）：
防雷区(LPZ) LPZ0A区
电压 (V)
U (V)
输入
双向二极管（限压二极管）可以限制正方向和负方向的过电压。因为具有极快的开关特性，在皮秒（百亿分 之一秒）级别内响应，因此特别适用于提供精细保护和数据线上的防雷保护。 优点：响应时间极快，残压被精确箝制；缺点：通流量小。
3 表征防雷器技术参数
二极管
双向二极管，或称为限 压二极管，仅被用在精 细保护中，有很快的响 应特性，但放电容量很 有限。
2 放电间隙型（一）：放电间隙技术
电极
G
绝缘垫片
U (kV)
1
0,5
1 µS 输入波形
t (µs)
U (kV)
4
2
1 µS 输出波形
t (µs)
两电极之间的距离大小决定了该火花间隙的工作电压。 火花间隙型防雷器是由两片或更多的电极片串联在一起组成的。电极是由不燃性材料（例如石墨）构成。 如果火花间隙点火，空气被击穿，两电极之间的电压由击穿电压迅速下降，直到阳极-阴极之间维持很小的 电压。 优点：耐流能力大；缺点：响应时间略长。
每线或单模块对地通过规定次数、规定波形的最大 限度的电流峰值。
4 雷电保护系统
综合防雷保护系统(IEC 62305)
外部防雷保护
内部防雷保护
浪涌保护
• 接闪器 • 引下线 • 接地体
• 防雷等电位连接 • 空间屏蔽 • 安全距离
浪涌保护装置是防雷 保护系统的一部分。 浪涌保护器的配置必 须与外部防雷保护相 配合。
压敏电阻是阻值随着电压的改变而改变的电阻，具有很高的U/I非线性特性。压敏电阻的阻值可以改变是因为 在该电阻内部存在大量串联和并联的微变阻器。 在过电压的影响下，内部的微变阻器将会逐渐老化。 优点：响应时间比间隙型快；缺点：有漏电流，极间电容较大。
雷电波形与测试波形
雷电波形与测试波形深圳科菲电气有限公司中国雷电防护研究会委员徐春明前言随着我国加入WTO，吸收和应用先进的标准指导生产，以求取得最佳的社会经济效益显得越来越重要。
本文集合IEC、GB标准对低压雷击防护技术作个简单介绍，并阐明电涌保护器（SPD）测试的基本常识，以丰富用户对电涌保护器相关的一些知识。
关键词雷击电磁脉冲雷电流雷击通过IEC(国际电工委员会)各成员国在全球的观测和统计，自然界真实的雷电流通常分为首次雷击(包含绝大部分能量)以及多次的后续雷击(较小能量)。
正负极性雷击以负极性为主，占到90%以上。
根据统计，真实的雷电流波形应该就是类似10/350µѕ的三角波形（见下图1），并且闪电击中雷击点后，会沿导线以接近光速的速度侵害建筑物内用电设备或电子系统。
图1GB50057-2000附录六雷电流附表6.1的描述说明：注一，因为全部电荷量Q S 的本质部分包括在首次雷击中，故所规定的值考虑合并了所有短时间雷击的电荷量。
注二，由于单位能量W/R的本质部分包括在首次雷击中，故所规定的值考虑合并了所有短时间雷击的单位能量。
GB50057-2000第6.4.7条明文规定选用SPD必须通过I级分类测试。
（即10/350µѕ波形测试）。
如此规定的原因其实在IEC61312等标准里已经指出，雷击电磁脉冲（LEMP）防护的主要针对对象是建筑物直接雷击或附近落雷（雷击模型参见图2、3）。
因为此时雷击对建筑物内的电子系统的危害非常之大，必须使用高焦耳能量器件（通过10/350µѕ波形冲击和能量冲击）才能方保无虞（图4）。
图2建筑物被雷击直击图3建筑物附近发生雷击图4通过SPD消除地电位与供电线路之间的危险电势差图4中仅是使用SPD的原理说明，在工程实际中主要是使用B级SPD（通过10/350µѕ波形测试）在建筑物入口处消散雷击电流能量，而在后级中使用通过8/20µѕ波形测试的限压型SPD进一步降低残压，以多级SPD的能量配合来达到泻流、均压、限压的目的，从而保证系统的安全运行。
一雷电流波形及频谱分析
一雷电流波形及频谱分析
雷电是一种自然界中常见的天气现象，它产生的雷电流具有很强的能量和复杂的波形特征。
为了更好地了解和分析雷电流的特性，可以进行雷电流波形及频谱分析。
雷电流波形分析是指对雷电流的时间序列进行分析，以研究其波形特点和变化规律。
雷电流波形通常表现为一个快速上升、保持高峰值一段时间，然后迅速下降的过程。
这个过程中，雷电流的时间变化对应着雷电的生成、传播和消散过程，可以通过测量和记录雷电流的变化曲线来获得雷电的有关信息。
雷电流波形的形状和参数可以反映雷电事件的强度、持续时间和能量释放情况。
例如，雷电流的上升时间和下降时间可以反映雷电路径的长度和脉冲的衰减情况；雷电流峰值和持续时间可以反映雷电的能量释放量和持续时间等。
通过对雷电流波形的分析，可以了解雷电的强度和特征，有助于提高雷电保护措施和应对雷电灾害的能力。
雷电流频谱分析是指对雷电流信号的频域进行分析，以研究其频率分布和频谱特征。
雷电流信号通常包含多个频率成分，这些频率成分分布在整个频谱范围内，频谱的形状和峰值可以反映雷电产生的能量集中情况和分布特点。
雷电流频谱分析可以通过傅里叶变换等方法来实现。
通过对雷电流信号的频谱进行分析，可以了解雷电活动的频率成分和能量分布情况，有助于了解雷电的产生机制和特点。
此外，雷电流频谱分析还可以与其他雷电参数进行关联分析，如雷电流波形和雷电时间序列，可以揭示它们之间的内在关系和相互作用。
综上所述，雷电流波形及频谱分析是对雷电流信号进行时间域和频域分析的方法，可以揭示雷电的波形特点、变化规律和能量分布情况。
通过这些分析，可以更好地了解雷电的特性，提高雷电保护和应对雷电灾害的能力。
标准雷电冲击电压波形
各为50%的冲击电压值,也是击穿发生的 标准波波幅附近的电压
整理课件
18
• 标准冲击波(1.2/50μS )下的伏秒特性
• 伏秒特性概念适用于沿面放电、固液体 介质、组合绝缘
整理课件
19
3.伏秒特性的应用
• 间隙伏秒特性形状取决 于电极间电场分布
• 极不均匀电场S1:平均击 穿场强较低,放电时延较 长,伏秒特性随放电时间 减压少而明显上翘。
• 伏秒特性：冲击电 压下，一般用电压 最大值和击穿时间 的关系曲线来表示 间隙的冲击绝缘特 性，该曲线称为间 隙的----~。 14
伏秒特性求取方法
VS曲线
伏秒特性要素--峰值、时刻
电压较低，击穿时，电 压从峰值下降到一定数值， 如1.2点
• 电压升高时，击穿可能发 生在波峰
• 电压再升高，电压未升到 峰值已击穿，如3
• t1=ts+tf
放电时延
• tb=t0+ts+tf 击穿时间
2.2.3 50%放电电压
Um冲击电压加在静态击穿电压 UO
气隙上
①电压超过UO持续的时间T小于 放电时间t1，击穿概率很低 ②Um高，放电时延缩短，T》t1，
则每次冲击都能使间隙击穿
③间隙的50%放电电压U50—
存在一个电压值，此电压加到间
电电压U0之比称为---。
U 50 U0
• 均匀和稍不均匀电场冲击系数为1，即DC，AC，50%冲击
电压相等，不易形成流注击穿，50%击穿电压下，击穿
发生在峰值附近。
• 极不均匀电场，易形成流注而击穿，Um低，放电时候冲
击系数大于1，波尾击穿。
整理课件
2.雷电流参数
雷电流参数
雷电流波形； 雷电流的组成； 雷电流的特性
Chapter 2.1 雷电流的波形
1、雷电流的波形 、
[英]R.H.Golde《雷电》一书的记载和近年来大量的 R.H.Golde《雷电》 观测表明： 观测表明： 雷电流具有单极性的脉冲波形， 雷电流具有单极性的脉冲波形， 单极性的脉冲波形 大约有80-90%的雷电流是负极性的， 大约有80-90%的雷电流是负极性的 80 的雷电流是负极性 常见的负电流波形前沿呈拱形。 常见的负电流波形前沿呈拱形。 呈拱形 例如，在圣萨尔瓦托山，纽约州府大厦， 例如，在圣萨尔瓦托山，纽约州府大厦，意大利观测 点，匹兹勒宁大教堂和其他高建筑物获得的电流示波记录 都显示出相似的拱形前沿。 都显示出相似的拱形前沿。其中在圣萨尔瓦托山测得到达 电流峰值的中值时间为5.5μs。 5.5μs 电流峰值的中值时间为5.5μs。而在意大利观测点测到的 时间为7μs。 时间为7μs。
图2.1 雷电流的实测波形
雷电流上升率数据对避雷保护问题极其重要
为典型的正极性电流波形。 图2.2为典型的正极性电流波形。最大电流上升率出现在 为典型的正极性电流波形 紧靠峰值电流之前。正极性闪电通常由一个单闪击构成。 紧靠峰值电流之前。正极性闪电通常由一个单闪击构成。可 求得电流中值前沿为22µs，电流上升率中值为 求得电流中值前沿为 ，电流上升率中值为2.4KA/µs，半 ， 峰值的时间为230µs。 峰值的时间为 。
Chapter 2.2.2 闪电的电荷量
闪电电荷是指一次闪电中正电荷与负电贺中和的数 这个数量直接反映一次闪电放出的能量， 量。这个数量直接反映一次闪电放出的能量，也就是 一次闪电的破坏力。它与地理条件和气象情况有关。 一次闪电的破坏力。它与地理条件和气象情况有关。 大量观测数据表明，一次闪电放电电荷Q 大量观测数据表明，一次闪电放电电荷Q可以从零点 几库仑到1000多库仑 多库仑。 几库仑到1000多库仑。 雷电之所以破坏性很强，主要是因为它把雷云蕴藏 雷电之所以破坏性很强， 的能量在短短的几十微妙放出来， 的能量在短短的几十微妙放出来，其瞬间功率是巨大 的。
雷电放电电流的幅频特性
对时间的二重积分比较困难。
而脉冲函数模型克服了双指数函数模型和Heidler模型的缺点。
2 、雷电流频谱函数为了比较容易得到雷电放电电流的频谱，本文用双指数函数模型作为雷电放电的电流模型，对其进行傅里叶变换可获得频谱函数：首先对雷电放电电流的波形进行分析，提出用脉冲函数作为雷电放电电流的波形函数，然后得出雷电放电电流的频谱和幅频特性。
结果对避雷方案的设计、避雷器件将三种函数模型绘在同一坐标系中，如图1 和图2 所示。
（3 ）式就为雷电放电电流脉冲函数模型的频谱函数。
3 、雷电流的幅频图选取的雷电流波形代入（3）式，并取各频谱函数模的分贝数（d B ）作波特图，可得图3 、图4 、图5 所示的幅频图。
引言在当今信息化的时代，强大的雷电电磁脉冲可导致各种微电子设备的运行失效甚至损坏，成为威胁航空航天、国防军事、计算机与通信等领域的一大公害。
目前，在国内外关于雷电流的理论及计算方法尚欠完善，而对雷电流特性的研究主要基于雷电流的双指数模型和H e i d l er 模型的研究，然而，这两种模型都有其不足之处。
而本文采用雷电流的脉冲函数模型对雷电流频谱进行研究，找出雷电流的幅频特性规律。
1 、雷电流波形由于真实的雷电放电过程中的电流波形极不规则，具有很大的随机性和偶然性，且与地质结构，以及地面的建筑物都图1 1 0 / 350雷电流波形F i g.1 10/350w a v e fo r m o f L i g h t n i n gcu rrent有很大的关系[1][2][3],但根据大量实际观测资料显示，雷电放电电流的波形没有一幅是雷同的。
不过，尽管波形不同却发现始终具有相似的电流上升前沿，而且通道波图2 0 . 2 5 / 1 00雷电流波形F i g.2 0.25/100w a v e f o r m o f Li g h t n i n gcu rrent的选取和雷害的评估具有一定的指导意义。
关键词雷电放电电流；脉冲函数；频谱；幅频特性AbstractBeing based on analyzing waveform of Lightningcurrent, using Pulse function represent model ofLightning current. so as to come up frequencyspectrum f unction an d a mplitude-frequen cy figure andamplitude-frequencycharacteristicsofLightningcurrent.It is very im portant for us to design of Lightningprotection progra m an d c hoice of lightnin g arresterand evaluation of lightning harm .Key wordsLightnin g current;Pulse f unction;Freque ncy spe ctrumfu nction; Amplitude-frequency c haracteristics摘要黄铜矿5.4 区域多其次的岩浆活动成关系密切，矿区铜矿化带北侧长玢岩脉，南侧的黄铁矿矿化层化。
一、雷电流波形及频谱分析
、雷电流波形及频谱分析由于雷电的随机性和复杂性，建立一个统一的数学模型是不可能的，但可以通过通道底部电流、回击传播速度、一定距离的电磁场等参数建立一个可接受的雷电数学模型创3]。
在工程应用中大多数雷电模型是在下列条件下建立的。
(1)针对第一回击建立雷电模型，因为雷电第一回击是引起过电压的主要原因。
(2)设定雷电通道都是垂直于地面的。
因为雷电通道的曲折具有随机性，因此在计算雷电通道周围的电磁场时由于雷电通道弯曲所带的影响并不大。
由此，将雷击电流表示为沿垂直通道向上传播的脉动行波i(z, t),假定大地为理想导体，地面为雷电通道镜像分界面，任意瞬时的i(z',t)随高度z按指数规律衰减。
表示为：az'i(z',t) i(0,t z'/u)e .......................................................... .(1)式中，a为衰减常数，其值与存储在阶梯先导的电荷分布及回击的放电情况有关，变化范围为0.5-1.0(1/km);v为脉冲电流沿回击通道的传播速度，其变化范围是0.6〜2.0*10 8m/s;i(0,t z'/u)为回击通道底部的电流。
通道底部电流采用Heidler模型：2 H j t 1i(0,t) 仏二,)』e7, i exp[ (』)(n』)”.......................................... ⑵i1 1 1 (t/ 1i)i2i 1i式中，I。
为通道底部电流的峰值；i1为前沿时间常数；2i为延迟时间常数；1为峰值修正系数；n i为指数。
一典型雷电回击底部电流波形参数如下表:将表中参数带入heidler模型计算公式，得出雷电通道底部电流波形。
在式i(z',t)中，取雷电通道的传播速度为v 1.3*10 8(m / s)，衰减常数a=0.6 (1/km)图2.1雷电通道底部电流波形设e 为常量，e 0.577216。