自然閃電多脈沖雷電流等效模型的研究

楊仲江 ，王梧熠 ，于忠江

（1.南京信息工程大學中國氣象局氣溶膠-云-降水重點開放實驗室，南京210044；2.南京信息工程大學大氣物理學院，南京210044）

0 引言

由于雷電流模型對雷電防護具有重要意義，國內(nèi)外已有很多學者展開了關于單脈沖雷電流模型的研究。通過雷電流模型可以得到建筑物防雷所關心的雷電流幅值、波頭時間和波尾時間等參量，是建筑物雷電過電壓保護，自然閃電電磁脈沖保護以及雷電電磁場計算的依據(jù)。此外，在電力系統(tǒng)中廣泛采用的金屬氧化物避雷器（MOA）也是采用10/350 μs或8/20 μs的單脈沖進行沖擊試驗，但實驗室所采用的單脈沖波形無論是從能量上還是持續(xù)時間上都和自然界中的多脈沖相差甚遠，并不能真實模擬自然閃電。

筆者首先分析自然閃電的雷電流特征，按照IEC給出的關于多脈沖的建議標準，得到不同幅值等間隔的五個8/20μs單脈沖標準波形。其次在HEIDLER模型的理論基礎之上提出一種能表征自然閃電特征的多脈沖模型。之后在根據(jù)每個單脈沖的特征量，將五脈沖總的電荷量求出，最后根據(jù)等電荷量并運用圖解法和數(shù)值計算的方法解得等效模型的參數(shù)。

1 多脈沖模型的提出

目前8/20μs波形作為模擬雷電流的標準波形已經(jīng)被實驗室雷電流沖擊平臺廣泛采用，考慮到首末脈沖幅值相對于中間脈沖幅值較大，筆者將首末脈沖幅值設定為20 kA，中間幅值設定為10 kA。參照IEC62305-1中對多脈沖時間間隔的設定，筆者的脈沖時間間隔為50 ms，即多脈沖波形為5個8/20 μs波形的等效，首末峰值電流為20 kA，中間3個波形峰值為10 kA。……