浅析雷电波在传输线分上的传播特性

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一、雷电流波形及频谱分析

v为脉冲电流沿回击通道的传播速度，其变化范围是为回击通道底部的电流。
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。

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。

雷电流波形的主要参数

雷电流波形的主要参数引言雷电是一种常见的天气现象，具有高能量和强破坏力。

为了更好地理解和预测雷电，科学家们进行了大量的研究，并提出了各种参数来描述雷电的特性。

本文将详细探讨雷电流波形的主要参数，帮助读者更好地了解和分析雷电现象。

雷电流波形的定义雷电流波形是指雷电过程中电流强度随时间变化的曲线。

雷电流波形的主要参数是以电流强度和时间为基础的指标，可以用来描述雷电的特点和演化过程。

主要参数一：峰值电流峰值电流是指雷电过程中电流达到的最大值。

峰值电流是衡量雷电强弱的重要指标，通常以安培（A）为单位。

观测显示，雷电峰值电流可以从几千安到几十万安不等，巨大的峰值电流对周围环境和设备带来严重破坏。

主要参数二：上升时间上升时间是指雷电电流从0到峰值电流所花费的时间。

上升时间的长短可以反映雷电的爆发速度和能量释放过程。

通常以微秒（μs）为单位，短上升时间意味着雷电爆发迅猛，释放的能量巨大。

主要参数三：持续时间持续时间是指雷电电流维持在峰值电流附近的时间长度。

持续时间取决于雷电云与地面之间的电荷传输过程和外部电流耗散情况。

持续时间通常以毫秒（ms）为单位，较长的持续时间表明雷电能量释放时间较长，可能对设备和建筑造成更大的破坏。

主要参数四：下降时间下降时间是指雷电电流从峰值电流下降到零所花费的时间。

下降时间的长短与雷电放电过程的稳定性和能量耗散有关。

通常以毫秒（ms）为单位，较短的下降时间表明雷电放电速度较快，能量迅速消散。

主要参数五：频率成分雷电电流波形中还包含了多个不同频率成分的谐波波形。

这些频率成分可以进一步分析雷电放电的频谱特性。

雷电频率成分的分析可以帮助科学家了解雷电的物理机制和电磁辐射产生过程。

总结雷电流波形的主要参数包括峰值电流、上升时间、持续时间、下降时间和频率成分。

通过对这些参数的分析，科学家可以更全面地了解雷电的特性和演化过程。

进一步的研究可以帮助我们预测和防范雷电对生命和财产的威胁，提高雷电监测和预警系统的准确性和可靠性。

浅析雷电波在传输线分上的传播特性

霸～‘援 1
瀵漏电漉损耗、贪囊黢姆攒鹈等，它的晕往是 Q 勉。
以上蹬个参数串，最燕要的是电感( L) 和电容 ( ￡ ) ，袍稍分别表示传输线网周存在着磁场和电场。 3传输线的数学模粼奉文翳说瓣数学模囊是撮套美转输线主静电疆释逄流翡綮输方程，传输线卜侄意一点的龟蕊变化和电流变化的方程，数学上早有推导，他们分别是#
I —一
参数作简要说明。
图1．2双根导线传输残鼓一段砉乏躞酌邀压dv 赠势：
由பைடு நூலகம்
dV=I ZI dx￡令譬=I Zl
图 1．1传输线的物理模型
( 1)
幽 dx 两端l W 电流的增量dI 从I i 流剡 12时，则为：
摹使长发琏圭阻≤ R) 它楚模毅传输线挺料黪欧姆攘耗 ( 急播藏频蔫号在导体串鹃趋获效应；，它熬肇位是R／m 。单位长度电感 ( L ) 它是模拟传输线的自感作用，它的单位魑H ／m 。单位长度迤容f e 》它是攘羧两梗靠褥毙较遗酶导线之闯存在静电容效应，其与薄穰导线的形状灌i 离积其巾填充豹奔艨性质有关，它的单位是 F／ m 。单位长度电导( G ) 它是模拟所卷介质中的各种损耗，娜：
龌 y鞠dx
e= 》
_( 11=VY}
( 2≥
<1) 式中的 Z I 为单位长的率联阻抗+冀表达式为： ZI =RI +j t oLJ 裂尺J +j xJ
n 脚一1
《2) 式中鳇Yl 海单位长的并联导续，其表达式势：秘=8f +歹∞e j 。Sj ÷骞} 把( 1) 、( 2) 式对x求导并简化后为：
￡=、／Zl K =口吖_8 逶解孛 ( 甜f +登鬟) 项表翳傣输线上酶嚣毫渡是辩罄羔酶菠

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。

基于自然雷电的甚低频传播特性分析

分析
张曙霞，彭
摘
丹
４３００３３）
（海军工程大学电子工程学院，湖北武汉
要：雷电是自然界最重要的大气现象之一，典型情况下雷电电流强度可达几万安培，放电路径可达几千米，持续
时间几十微秒，包含非常丰富的频率成分，雷电脉冲在甚低频地一电离层波导中经多次反射到达远处的接收点，接收到的雷电脉冲实际携带了甚低频地一电离层波导频率传播特性。首先对雷电脉冲进行分类与统计，在此基础上对雷电脉冲进行频谱分析，然后将研究结果与ＬＷＰＣ软件预测结果进行对比分析。结果表明，使用自然雷电脉冲的
平均谱估计甚低频传播特性是可行的。此法与人工辐射源法相比，主要优势在于被动检测、应用成本低、可测频率范围宽、低端频率特性测量精度较高。关键词：自然雷电脉冲；地一电离层波导；ＬＷＰＣ；甚低频传播特性
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔａｔｍｏｓｐｈｅｉｒｃｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｎｎａｔｕｒｅ，ｗｉｔｈｔｅｎｓｏｆｔｈｏｕｓａｎｄｓｆｏａｍｐｅｒｅｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔ，ａｆｅｗｋｉｌｏｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｉｓｔａｎｃｅ，ｔｅｎｓｆｏｍｉｃｒｏｓｅｃｏｎｄｓｆｏｔｈｅｄｕｒａｔｉｏｎｔｉｍｅ，ａｂｕｎｄａｎｔｒｆｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏ — ｎｅｎｔｓ．ＬｉｇｈｔｎｉｎｇｐｕｌｓｅｓｒｅａｃｈｔｈｅｄｉｓｔａｎｔｒｅｃｅｉｖｅｒｂｙｍｕｌｔｉｐｌｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅＶＬＦｅａｒｔｈ — ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅｗａｖｅｇｕｉｄｅ，ＳＯｔｈｅｒｅ — ｃｅｉｖｅｄｌｉｇｈｔｎｉｎｇｐｕｌｓｅｓｃａｒｒｙｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｆｏｔｈｅＶＬＦｃｈａｎｎｅｌｉｎｆａｃｔ．Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ，ｗｅｃｌａｓｓｉｆｙａｎｄｃｏｕｎｔｔｈｅｌｉｇｈｔｎｉｎｇｐｕｌｓｅｓｉｆｒｓｌｔｙ，ｔｈｅｎｍａｋｅｓｐｅｃｔｒｕｍａｎｌｙａｓｉｓｏｆｔｈｅｌｉｇｈｔｎｉｎｇｐｕｌｓｅｓ，ｉｆｎａｌｌｙｍａｋｅａｃｏｍｐａｉｓｒｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｆｏｔｈｅｓｐｅｃｔｕｍｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅＬＷＰＣ．Ｉｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｔ ’ Ｓｆｅａｓｉｂｌｅｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

雷电流在电缆上的传播过程分析

雷电流在电缆上的传播过程分析雷电流在电缆上的传播过程是一个复杂的物理现象。

我们需要了解雷电产生的原因和雷电的形成过程。

雷电是在大气中形成的一种高能电流，主要由云与地面之间产生的巨大电压差引发。

当大气中的电荷分离形成强电场时，会发生放电现象，即雷电。

雷电产生后，如果接触到了电缆，就会在电缆中传播。

电缆的主要成分是导体和绝缘材料。

导体通常是金属材料，如铜或铝。

绝缘材料通常是一种电不导体材料，如橡胶或塑料。

在雷电击中电缆时，雷电流会通过导体传导，并在绝缘材料中形成电场。

雷电击中导体时，会沿着导体表面传输。

由于导体具有较低的电阻，雷电流在导体上的传输速度很快。

然后，雷电流会进一步沿着电缆的导线传输。

导线是由许多细小的金属线组成的，这些金属线具有较高的电导率，能够更好地传导电流。

在导线中，雷电流通常会以电磁波的形式传播，这种传播方式称为电磁传输。

在传输过程中，雷电流会遇到电缆中的绝缘材料。

绝缘材料在电场作用下，会极大地减少电流的传导能力。

在电缆的绝缘材料中，雷电流会重新分布，并形成一个电场。

由于绝缘材料具有较高的电阻，雷电流在绝缘材料中传播速度较慢。

除了导体和绝缘材料，电缆中还包含着电容和电感元件。

电容是一种储存电荷的装置，电感则是一种储存磁场能量的装置。

这两种元件在雷电传播过程中起到了重要的作用。

电荷积累在电容上，形成一个能量储存器。

而电感则会对雷电流的传播产生一定的影响，可能会引起电流的反向流动或干扰。

雷电流在电缆上的传播过程是一个相对复杂的物理现象。

它涉及到导体、绝缘材料、电容和电感等多个因素的相互作用。

了解雷电流在电缆上的传播过程有助于我们更好地理解雷电现象，并设计更加安全和可靠的电缆系统。

雷电流在电缆上的传播过程分析

雷电流在电缆上的传播过程分析雷电是自然界中一种非常具有破坏性的天气现象，当雷电产生的时候，往往会给周围的环境带来一定的危险。

在现代社会中，许多建筑物、设施都使用电缆进行电力传输，那么当雷电产生的时候，雷电流在电缆上的传播过程是怎样的呢？本文将对雷电流在电缆上的传播过程进行分析。

我们需要了解雷电流的产生过程。

雷电是因为云层中的水滴和冰粒在上下运动形成电荷，当云层间或云层与地面间的电荷差异很大时，闪电就会产生，形成雷电流。

雷电流的特点是电流变化很快、峰值电流很高、脉冲时间很短，因此具有非常大的危险性。

雷电击中建筑物后，会通过建筑物的导电系统向地面进行放电，如果电缆连接着建筑物，那么雷电流就会通过电缆进行传导。

雷电流通过电缆的过程可以分为三个阶段。

第一个阶段是雷电击中建筑物后，雷电流通过建筑物的导电系统进入电缆。

第二个阶段是雷电流进入电缆后，电缆内部的导电材料会导致雷电流继续沿着电缆进行传导，因为电缆的导电材料通常具有很好的导电性能，能够承受很高的电流，并将雷电流传导至地下或者其他设备。

第三个阶段是在电缆的接地处，雷电流会通过接地系统将多余的电荷释放到地下，使得地下的电阻来消散这部分电荷。

这个过程需要一个良好的接地系统来保证雷电能够安全地释放。

雷电流在电缆上的传播过程是一个通过导电材料传导电流、通过接地系统释放电荷的过程。

建筑物周围的电缆系统设计需要考虑雷电击中的情况，尽量避免雷电流对电缆系统和周围环境造成危害。

为了减少雷电对电缆系统的影响，我们可以采取以下措施：1. 设计良好的接地系统。

良好的接地系统可以帮助雷电流安全地释放多余的电荷，避免对电缆系统和周围环境造成危害。

2. 采用合适的导电材料。

电缆的导电材料需要具有很好的导电性能，能够承受很高的电流，减少雷电对电缆系统的影响。

3. 定期检测维护电缆系统。

定期检测维护电缆系统，确保电缆系统的正常运行，减少因为老化或者损坏导致的雷电影响。

4. 在设计电缆系统的时候，合理布置电缆，避免过于密集的电缆布置，减少雷电对电缆系统的传导。

雷电流在电缆上的传播过程分析

雷电流在电缆上的传播过程分析雷电流在电缆上的传播是一种复杂的物理现象，它涉及电磁场、电荷移动和导体传导等多个物理原理。

在雷电天气中，电缆往往是一种非常容易受到雷击的设备，因此对雷电流在电缆上的传播过程进行分析可以帮助我们更好地理解雷击现象，并且为雷电防护提供重要的理论指导。

我们需要了解雷电的产生机制。

雷电是一种大气层中过程，通常是在云和地面之间或云与云之间形成放电。

当云层内部形成强烈的电荷分布时，它们会导致局部电场变得非常强烈，从而使得空气中的空穴迅速形成，进而导致放电现象。

当云层的电荷与地面的电荷之间形成电场梯度达到一定的值时，就会产生雷电放电，形成雷电流。

接下来，我们分析雷电流在电缆上的传播过程。

电缆是由导体和绝缘层组成的，而雷电流主要是通过导体的传导而形成的。

当雷电击中地面时，它会沿着地面扩散，并且会沿着与地面接触的物体进行传导。

如果电缆与地面接触，那么雷电流就会通过电缆进行传导。

在电缆内部，雷电流会沿着导体表面进行传导，由于导体内部具有自由电子，这些自由电子会受到雷电流的作用而运动，从而导致电流在导体内部传播。

在电缆内部，雷电流的传播过程受到许多因素的影响。

首先是导体的电阻对雷电流的传播产生影响。

导体的电阻会导致雷电流的损耗和散射，从而影响雷电流在电缆内部的传播速度和方向。

电缆的绝缘层也会对雷电流的传播产生影响。

绝缘层的介电常数和厚度会影响雷电流在电缆内部的传播速度和传播路径，有可能导致雷电流穿透绝缘层，从而对电缆造成破坏。

在实际应用中，我们可以采取一些措施来减少雷电流对电缆的影响。

我们可以采用合适的导体材料和绝缘材料来设计电缆，从而减少电缆内部的电阻和电磁场的影响。

我们还可以采取一些防雷措施，如设置避雷针、接地装置等，来降低电缆受到雷击的风险，从而保护电缆的正常使用。

雷电电磁脉冲传播方式

雷电电磁脉冲传播方式
雷电电磁脉冲传播是一种让雷电光能辐射传播到大距离的一种方式。

更准确的说，它是将低频范围的低能电磁脉冲传播到大距离的远距离传输技术。

它的传播机制可以通过两种工作模式：串行传播和并行传播。

串行传播方式，
即使用应急发电机发出的连续传感脉冲，由通道线末端接收器接收反射出来的脉冲组成一个非常短的电流峰值，即为了完成刷新使用更小的电流峰值，从而大大减小传播波的衰减特性，有效控制雷电散发出来的红外线能量，使大距离传播变得更加高效而稳定。

而并行传播方式则是通过将直流源电压与通道线馈入端融合起来，形成瞬时的电压阶跃，从而实现脉冲传播，并维持它的传播可靠性，从而达到稳定地传播信号的目的。

雷电电磁脉冲传播技术影响着重大系统中的稳定性和可靠性，是一种技术性和
安全性高的技术。

电磁脉冲传播在军事、商业、科学研究、电路研究等行业应用广泛，因此它的理解和研究在高等教育中也占有非常重要的地位。

在高等教育中，学生们需要深入地研究和理解电磁脉冲传播的概念、传输机制、安全特性及应用等，以期进一步探索电磁脉冲传播的技术优势。

高校另一方面，还需要学生对现有的产品进行实际测试，并进行分析和比较，使学生掌握电磁脉冲传播技术的核心理论和实践，从而更好地应用到实践之中。

电磁脉冲传播技术在重大系统和高校等各个领域的应用的深入探索，有利于提
高各领域系统的稳定性和可靠性，也有助于增强学生的学习和掌握实践技能，提高其在高等教育中的研究能力。

雷电流在电缆上的传播过程分析

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4 图 3 雷电流频域图44444图 ? 雷电流频域起始点由图 3 可知"电缆上的雷电流频域波形单调衰减"电缆上的不同位置"虽然频域波形有所不同"但是波形差异不大$ 由图 ? 可知"在 Og%K时"即雷电流注入的初始点"雷电流的起始幅值最大"随着离雷电流注入点越远"即 O增大时"起始幅值逐渐降低"但降低幅度并不大$
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3&) 雷电流的传播过程
假设雷击到电缆的连接端"则根据雷电流的注入方式可以
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输电线路中雷电特性分析

输电线路中雷电特性分析摘要：由于架空输电线路常以横竖交叉的形式在大范围空旷场地建设，且离地较高，因此，容易引来雷电攻击。

为保护架空输电线路，对其加强雷电防护尤为重要。

本文首先分析架空输电线路的雷电过电压的类型，然后提出架空输电线路雷电防护措施，如架设避雷线、降低杆塔接地电阻、安装线路避雷器、调整绝缘子爬电距离，以期为架空输电线的雷电防护提供参考。

关键词：架空输电线路；过电压；防护措施引言雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，产生巨大的电流。

它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一。

容易使被击物体炸毁、燃烧，使导体熔断或通过电动力引起机械损坏。

因此，研究特高压输电线路的雷电特性，对雷击原因、雷击过电压分析模型和相关参数进行详细研究，对输电线路的保护起到重要作用。

1雷电放电概述雷电作为常见的自然现象，在电力系统中会引起超过正常电压很多倍的雷电过电压，它是造成电力系统故障的主要原因。

雷电放电所产生的雷电流流过输电线路将引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应，从而对输电线路安全稳定的运行产生巨大的威胁，所以在设备投入运行之前要进行运行截面的选择、设备的稳定性、开断能力、关合能力等一系列校验。

从气体放电的特性来看，雷电属于一种超长空气间隙的火花放电过程。

在设备实际运行时，雷电流具有极性效应，设备可当作棒极，雷云相当于板极。

根据雷电放电的三个阶段，可将雷电流绘制成标准雷电流波形进行分析。

2雷击故障的主要类型雷击将在系统中产生雷电过电压和雷电过电流。

雷电过电压将危及设备绝缘甚至造成停电；雷电过电流将损坏被级物体。

雷击故障的主要类型分为以下三种。

1）直击雷过电压，被击中物体将产生高于正常电压的过电压。

输电线路大多工作于户外，考虑实际情况的需要，如果输电线路架设较低，由于树木、道路、鸟兽和一系列人为因素，会造成线路损坏、短路等故障。

所以一般高压输电线路架设的很高。

但是线路高度的越高，受地理环境的影响，独立架设在空旷的山区中，遭受雷击的几率也大幅提升。

雷电波在导线上的传输讲解

雷电波在导线上的传输1、引言自然灾害中，雷击引起的灾害算得上是最为严重的一种。

这不仅因为雷电发生频率高，且年年重复发生。

据有关研究统计，在地球上任一时刻平均有2000多个雷暴在进行着，平均每秒有100次闪电。

每个闪电强度可高达10亿伏，足见其能量之大，产生的危害可想而知。

对雷电的防护从古到今，人类在不断的探索，但一直没有找到有效的防护方法，直到200多年前，富兰克林发明了避雷针，建筑物、构筑物等设施得到了一定的保护。

但是随着近代高科技的发展，雷击电磁脉冲对电子电气设备的危害越来越引起重视，IEEE、IEC、ITU等组织都制定了一系列的与雷电防护有关的标准和规范。

我国的规范和标准制定比较晚，因此等同采用了IEC的部分标准，但IEC 的标准均为推荐性标准，并且受到外国某些利益集团的控制，其中一些技术参数和经验公式等存在很大争议。

刘继[4]认为IEC规范中规定的雷电流容量过大，雷电波形不合理，一些经验公式应进行试验校核。

而中国采用了这些标准的同时，也为外国利益集团的产品倾销打开了通道。

本文拟从最基本计算导线的电感、电容等物理量入手，推算雷电波在导线上的传输速度以及发生的折射、发射等效应；根据实际工程，计算雷电波的衰减、变形等情况，推导出雷电波在导线上传输过程中的实际波形。

来验证上述标准中技术参数的合理性，这些参数无论对建筑物还是对计算机信息系统的防雷设计至关重要。

2、研究雷电波传输速度的意义对雷电波的防护一般采用分级保护原则，第一级电涌保护器(SPD)（一般为放电间隙、气体放电管等）响应时间较长，第二级电涌保护器（一般为氧化锌压敏电阻）的响应时间次之，第三级电涌保护器（一般为暂态抑制二极管）的响应时间最短。

这就出现了配合距离问题：级别越低的电涌保护器的响应时间越短，这需要安装过程中，拉开一定距离，否则会出现低级别的电涌保护器因过载被烧毁，而高级别的却未启动的现象。

相互间的配合距离多少为合适呢？这需要探讨雷电波的传输速度，而雷电波在不同导线上传输速度不同。

雷电波在电力系统传播过程中的响应特性研究

雷电波在电力系统传播过程中的响应特性研究刘雨晴【摘要】雷电波是电力设备遭受的主要过电压之一,雷电波以雷电流的形式在输电线路中传播,幅值较大的雷电流会对相邻变电站的绝缘配合电磁兼容稳定带来很大影响。

统计表明,雷电过电压是导致电力设备绝缘发生故障的主要因素之一,已成为电网安全运行不可忽视的重大威胁。

研究雷电波在传播过程中的响应特性对配置绝缘起着十分关键的作用。

本文利用ATP-EMTP软件对变电站内的雷电波进行仿真,模拟了不同类型的原始雷电波作用、雷击点不同、采集位置不同几种情况下的雷电波形,分析了它们的波形特征。

进而得到雷电波在电力系统传播中的响应特性。

【期刊名称】《电气技术与经济》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】雷电波;响应特性;ATP-EMTP【作者】刘雨晴【作者单位】眉山市彭山供电分公司【正文语种】中文【中图分类】TM7120 引言随着国民经济的快速发展，电网建设也随之加快，但我国幅员辽阔，能源分布极不均匀，2／3以上的水和煤资源都集中在西部地区，而负荷中心大多都覆盖在相对发达的中东部地区，东西部距离太远，发展长距离、大容量的特高压输电技术势在必行。

总结国内外的特高压输电运行经验，雷击引起的线路跳闸一直是影响特高压电网发展的主要原因之一，从而影响了电网的安全稳定运行，给国民经济和人民生活造成损害。

在确定高电压等级架空线路耐雷水平时，线路参数的频变特性、冲击电晕以及雷电波的实际波过程对于雷击引起的电磁暂态过程的影响较大。

因此，在配置电力系统各项的绝缘水平时，较为精确地掌握入侵电力系统内部的雷电过电压水平及波形对合理选择设备的绝缘配合十分关键。

IEC规定的1.2／50μs标准雷电波是在不考虑波过程受变电站及电气设备影响的情况下雷电引起暂态过电压的代表波形，而实际工况下，有各种形状的雷电波形存在，使用标准雷电波代替非标准波来评价、测试电力设备的绝缘特性存在种种问题。

雷电流在电缆上的传播过程分析

雷电流在电缆上的传播过程分析
雷电流在电缆上的传播过程涉及到电磁气压波和横波的行为。

当一道闪电击中地面时，会产生一道强烈的电流。

这道电流会通过地面向其他地方传播，其中也包括电缆。

当雷电击中地面时，产生的电流会形成一个电磁气压波。

电磁气压波是一种特殊的电
磁波，它会产生一个电磁场和一个机械压力场。

当这个波遇到电缆时，它会被电缆阻挡，
一部分能量被反射回去，一部分能量会通过电缆传播。

被传播的电磁气压波还会引发电缆内部的横波。

这是因为电磁气压波的电场分量会在
电缆中感应出电流，这些电流会产生一个磁场。

这个磁场又会感应出电场，导致电磁气压
波的电场分量持续存在并传播。

这一过程会不断重复，形成一系列的横波。

横波的传播速度取决于电缆的特性，比如电缆的材料、电缆的直径等等。

一般来说，
电缆内的横波传播速度要比光速慢一些。

这是因为电缆内部的材料会对横波的传播产生一
定的阻力。

除了横波的传播速度，横波的幅度也会随着传播的距离逐渐减小。

这是因为电
缆内部的材料对横波的衰减作用。

电缆的工作状态也会影响雷电流在其上的传播。

如果电缆处于正常工作状态，那么雷
电流会沿着电缆表面传播，不会对电缆产生很大的影响。

如果电缆损坏或者工作状态不良，那么雷电流就可能通过电缆内部传播，并对电缆造成损坏。

雷电流在电缆上的传播过程是一个复杂的过程。

它涉及到电磁气压波和横波的行为，
以及电缆的特性和工作状态。

了解这个过程有助于我们更好地理解雷电流对电缆的影响，
从而采取相应的保护措施。

雷电的形成机理及特征

第一节雷电的形成机理雷电是自然界中一种极为壮观的声、光、电现象，对人类的生产和生活有着巨大的影响。

那么，我们先从认识雷电谈起。

我国古籍中，有关雷电理论的记载十分丰富。

例如东周时《庄子》上记述：“阴阳分争故为电，阳阴交争故为雷，阴阳错行，天地大骇，于是有雷、有霆。

”这些学说与现代的雷电学说是如此相似，不过它比现代雷电学说要早2000 多年。

在古籍中关于建筑工程中避雷的记载也十分丰富。

南北朝的孟奥《北征记》中有如下记述：“凌云台南角一百步，有白石室，名避雷室。

”又有盛弦之《荆州记》中记述：“湖阳县春秋蓼国，樊重之邑了，重母畏雷，为立石室，以避之，悉之文石为阶砌，至今犹存。

”书中谈及的白石、文石，据分析应该属于绝缘性能较好的石块。

至于宋、元、明、清代的建筑物多用“雷公柱”（宋代称枨杆）等措施以避雷。

在古籍中关于雷击事故的记述就更多了，例如在《续晋阳春秋》上记述：“太元五年，霹雳含殿四柱，杀内侍二人。

”《晋安帝记》上记述：“义熙三年六月，震太庙鸱尾，彻壁柱，若有文字。

”《晋中兴书征祥说》上记述：“元兴三年，永安王皇后至住巴防，将设威仪入宫，天大雷震，人马多死。

”《沈括?梦溪笔谈》上记述：“内侍李舜举家为暴所震，其堂之西屋雷火自窗间出，赫然出檐。

人以为堂屋已焚，皆出避之。

及雷止，其舍宛然，墙壁窗纸皆默。

有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银铝者，银悉容流在地，漆器不燃灼。

有一宝刀，极坚刚，就刀室中容为汁。

而室亦俨然。

人必谓：当先焚草木，然后流金石，今乃金石皆烁而草木无一毁者，非人情所测。

《齐书?五行志》：“永元三年正月，豫章郡，天火烧三千余家。

”以上只是我国古籍关于雷电灾害中的点滴摘录，当然它与现代雷电理论和防雷技术相比还有差距，但是从历史观点来看，我们的祖先能够在那么早的年代里就创造出那样完整的雷电理论，并且在技术上得到应用，这是我们民族光辉灿烂文化历史的一页。

1.1 雷电的特征雷电现象是自然界中一种瞬间放电现象，同时伴随有雷声，具有高电流、高电压、变化快、放电时间短、辐射强等特征。

雷电流在电缆上的传播过程分析

雷电流在电缆上的传播过程分析
雷电流是一种由雷电产生的电流，它在电缆上的传播过程主要包括三个部分：雷电冲击波的传播、电缆内部电场的形成和电缆周围电磁场的辐射。

雷电冲击波的传播是雷电流在电缆上的首要环节。

当雷电产生时，雷电冲击波会沿着空气中的最短路径传播，可能会经过电缆所处的区域。

雷电冲击波具有极高的电场强度和瞬态电流强度，它会对电缆产生冲击，可能会导致电缆损坏。

电缆的电磁屏蔽结构和绝缘结构可以起到一定程度上的防护作用，减小雷电冲击波对电缆的影响。

雷电冲击波的作用会导致电缆内部产生电场。

当雷电冲击波通过电缆时，它会引起电缆内部的电荷和电势分布的变化，从而形成电场。

这个电场的分布情况取决于电缆的结构和材料，比如导体的布局、绝缘层的厚度和性能等。

电缆内部的电场对电缆的绝缘层有一定的影响，如果电缆的绝缘层无法承受电场的作用，就可能导致绝缘击穿，造成电缆故障。

雷电流在电缆周围也会辐射出电磁场。

当雷电冲击波通过电缆时，它会引起电缆周围的电子和离子的运动，从而产生电磁辐射。

这个电磁辐射主要体现在电磁波的形式上，包括电磁波的频率、幅度和方向等。

电缆周围的电磁辐射对周围的电子设备和无线通信系统可能产生干扰，并且也可能对人体健康造成一定的影响。

在设计和布置电缆时，需要考虑电缆周围的电磁辐射问题，采取一些屏蔽和隔离措施以减小电磁辐射的影响。

雷电流在电缆上的传播过程涉及雷电冲击波的传播、电缆内部电场的形成和电缆周围电磁场的辐射。

了解雷电流的传播过程对于电缆的设计和保护具有重要意义，有助于提高电缆的抗雷击性能和减小电磁辐射带来的影响。

雷电流在电缆上的传播过程分析

雷电流在电缆上的传播过程分析
雷电流在电缆上的传播过程是指在雷电活动中，雷击地面或物体后产生的电流，通过受雷保护系统中的各种电缆、接地装置等部件，进入地下电缆管道进而传输到建筑物的接地系统中，并通过接地系统分散到地下周围的土壤中。

雷电流在电缆中的传播过程，会受到电缆内电导率、电缆长度、电缆跨越远距离的影响。

在实际应用中，应当根据实际情况来选择合适的电缆及其长度和规格，以确保其抗雷电击能力。

首先，电缆的导体应当具有足够的截面积，以保证其能承受雷电流的强度。

其次，电缆的接地系统也要合理，接地电阻应当足够小，这样能有效地减少雷电流的传播速度，降低雷电击的危害程度。

对于建筑物中的受雷保护要求，应当根据不同区域的结构特点、建筑物的用途、地区的气候条件、周边环境的情况等因素综合考虑，采取适当的受雷保护措施。

在实践中，建筑物常采用接地装置、避雷针、避雷网等设备来进行受雷保护。

总体来说，雷电流在电缆上的传播过程需要综合考虑电缆材料、截面积、长度、接地设施等因素，采取合理的措施来减少雷电击对电缆的损害，以确保建筑物的安全。

复杂地表雷电电磁场传播特征的开题报告

复杂地表雷电电磁场传播特征的开题报告1. 研究背景雷电是一种普遍存在于自然界中的现象，它是由空气流动产生的电荷分离，导致电场强度大于局部绝缘性能时的放电现象。

在雷暴天气中，地面上的建筑物和设施，以及人体等都处于被击中的风险之中。

同时，雷电产生的电磁场也会对周围的设备和电子产品产生影响，甚至会破坏其正常工作。

因此，研究雷电电磁场的传播特征，对于预防和避免雷击灾害以及保护电子设备和其他设施等至关重要。

2. 研究内容基于复杂地表条件下雷电电磁场传播的特点，我们将开展以下研究内容：（1）分析复杂地表条件下雷电的物理特征、形态特征和分布特征，以及与其相关的电磁学参数，明确其发生规律和机理；（2）通过实验或数值模拟等方法，研究雷电在复杂地表情况下的传播规律和特点，建立对应的电磁场模型；（3）分析复杂地表条件下雷电电磁场对周围环境和设备的影响，重点研究雷电电磁场对电子设备的破坏机理，探讨其防范策略；（4）结合实际工程需求，探索雷电电磁场检测技术和监测方法，为雷电预警和预防提供科学依据。

3. 研究意义（1）有助于深入了解复杂地表条件下雷电电磁场的特征和规律，为雷电防护和电磁环境管理提供科学依据；（2）为建立更为细致的雷电电磁场模型提供基础数据和科学依据；（3）为电子设备在雷电天气下的防护提供科学依据和技术支撑，减少雷电灾害对设备的破坏和影响；（4）可推动雷电电磁场监测和预警技术的发展和完善，提升雷电天气预警和预防水平。

4. 研究方法本研究将采用实验和数值模拟相结合的方法，同时结合现有的观测数据和相关理论知识，从复杂地表条件下雷电的物理特性、形态特征和分布规律入手，探究雷电电磁场传播的规律和机理，并建立雷电电磁场模型，最终实现对雷电电磁场的有效控制和管理。

5. 预期成果通过本研究，预期可获得以下成果：（1）深入了解雷电电磁场在复杂地表条件下的特征和规律，为雷电防护和电磁环境管理提供科学依据；（2）建立更为细致的复杂地表条件下雷电电磁场模型，丰富雷电电磁场模型的研究成果，并为相关领域的研究提供支持；（3）研究雷电电磁场对电子设备的影响机理，提供科学依据和技术支撑，为电子设备在雷电天气下的防护提供更好的实践参考。