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