湯 霖，王瑞發(fā)，趙冬一

（1.中國電力科學研究院，武漢43007411；2.國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司，哈爾濱15000；3.南陽金牛電氣有限公司，河南南陽473000）

架空配電線路雷電過電壓特性與MOA試驗技術的研究進展

湯 霖1，王瑞發(fā)2，趙冬一3

（1.中國電力科學研究院，武漢43007411；2.國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司，哈爾濱15000；3.南陽金牛電氣有限公司，河南南陽473000）

筆者主要介紹了：1）國內、外關于雷暴云閃電的物理過程，特別是下行負地閃放電過程方面的研究進展；2）對架空配電線路雷電過電壓數(shù)值計算和真型試驗研究等進行了分析和總結；3）結合我國近些年配電型避雷器的故障情況，重點介紹了國際上關于重雷區(qū)特別是多重雷擊下MOA動作負載試驗的研究進展，比較分析了GB11032與IE60099-4、IEEEStd66.22關于重負載配電MOA試驗技術的差異。主要結論為：1）地閃雷電，特別是下行負地閃雷電放電主要表現(xiàn)為短時間的回擊和長時間的連續(xù)電流的疊加，同時也包括回擊之間的長時間低幅值的連續(xù)電流；2）目前建立輸電線路雷電過電壓數(shù)值計算模型的本質都是從麥克斯韋方程推算而來的，不同點在于采用了雷電電磁脈沖產(chǎn)生的電磁場的不同分量；3）雷電直擊架空導線或擊到架空導線附近造成導線產(chǎn)生感應過電壓，流過避雷器的沖擊電流為多重電流脈沖并且脈沖之間存在幅值較低的持續(xù)電流；4）金屬氧化物電阻片在多重電流脈沖下的破壞形式主要是側面閃絡?，F(xiàn)有版本的各類技術標準、規(guī)范，仍然沒有建立與IEC62305-1:2010的附錄A給出了的可能組合方式雷電波形感應到架空線路上的感應過電壓，對避雷器造成的電流沖擊負載的試驗要求和程序；5）建議按照IEC62305-1:2010的附錄A給出了的可能組合方式雷電波形和參數(shù)，建立配電線路避雷器動作負載的試驗方法。多重雷電電流沖擊試驗技術有待于進一步提高。

金屬氧化物避雷器；配電架空線路；雷電過電壓；IEC62305

0 引言

我國處于亞熱帶地區(qū)，雷電災害性天氣頻繁。受雷電活動強烈的影響，配電線路用金屬氧化物避雷器（MOA）動作頻繁、受損嚴重。以廣東電網(wǎng)為例，2001～2008年在網(wǎng)運行的491，768臺MOA中，共有30,159臺配電MOA故障。其中，由于雷擊或操作過電壓導致的避雷器故障率最高，約占總故障率的55.5%[1]。雷電過電壓特別是雷電感應過電壓是威脅配電線路安全可靠性的重要因素之一。

雷擊架空線路或者其附近產(chǎn)生的雷擊過電壓或感應過電壓本身是一個非常復雜的自然現(xiàn)象。近些年，隨著高時間分辨率雷電探測技術的進步，使得人們對雷電的微秒時間尺度的發(fā)生、發(fā)展過程的詳細描述成為可能，從而對雷電物理過程和機理的認識取得了許多突破性的進展[2-3]。當代雷電感應過電壓理論的日益完善，促進了配電線路雷電感應過電壓的數(shù)值計算技術的發(fā)展，現(xiàn)已基本弄清楚了架空配電線路雷電感應過電壓的主要特性[4-5]，而真型試驗驗證了這些仿真計算的基本正確性[6]。

重雷區(qū)特別是多重雷擊下MOA工作狀況的研究，一直是避雷器行業(yè)研究的重點課題。經(jīng)過國際上的專家、學者不懈的努力，對于ZnO電阻片沖擊能量耐受能力的研究達到了一個新的水平，基本上弄清楚了ZnO電阻片沖擊能量耐受能力與沖擊電流波形之間的關系[7]，并根據(jù)研究的成果，修訂了IEC60099-4標準中關于重雷區(qū)配電MOA的試驗技術要求[8]。

筆者系統(tǒng)調研了大量的國際、國內相關文獻報導，分析和總結了上述領域的研究成果，并初步探討其發(fā)展趨勢。

1 國內、外關于地閃雷電放電過程方面的研究進展

1752年5月10日，在位于巴黎附近的鄉(xiāng)村Marly laVille,Coiffer退役騎兵第一次用實驗驗證了雷暴中帶電，自此拉開了人類對雷電的科學探求。但是，真正的雷電實驗始于18世紀中葉本杰明·富蘭克林進行的“風箏試驗”[9]。

1926年，英國Boys發(fā)明了條紋相機[10]，從而可以快速拍攝雷電通道的發(fā)展演化圖像，極大的促進了人類對雷電放電過程的認識。美國Scholand等利用條紋相機在南非拍攝的雷電照片清楚的顯示，中和云中負電荷的負地閃由下行的先導和向上的回擊組成，首次回擊的先導以梯級的形式發(fā)展[11]。Scholand曾對南非的主要研究成果進行了總結，這些成果后來被美國、蘇聯(lián)、法國、日本和瑞士的科學家廣泛證實，迄今我們一直沿用的大部分雷電術語都來自南非的研究。

1966年，Berger和Vogelsanger利用條紋相機拍攝到了地閃先導的光學圖像，從而提供了正、負先導發(fā)展的差異[12]。照片中的開始的短亮線條或光帶是由先導過程的向下傳播產(chǎn)生的，而后面的連續(xù)長亮線條或光帶是由回擊產(chǎn)生的。

圖1 始于云內的地閃先導過程的條紋照片F(xiàn)ig.1 Begins with stripe images flashed the forerunner process within the cloud

根據(jù)全球閃電的衛(wèi)星觀測結果估計：全球每秒約有46次閃電發(fā)生，其中85%以上出現(xiàn)在陸地上，地閃約占閃電總數(shù)的1/3。地閃按照中和云中電荷的極性和放電發(fā)展方向的不同，可分為4種形式，如圖2所示，下行負地閃形式占全部地閃的90%以上，比例最高。因此人們對下行負地閃進行了廣泛而深入的研究[13]。

圖2 4種不同形式的地閃放電示意圖Fig.2 Four different forms of lightning discharge diagram

1973年，Uman把條紋相機觀測到的地閃結構與譜圖相機觀測到的閃電圖像做了對比，可以清楚的看到一次地閃放電過程中包括梯級先導、首次回擊、直竄先導、繼后回擊等過程，如圖3所示[14]。

圖3 地閃結構模式Fig.3 Lightning structure model

1.1 預擊穿過程

預擊穿過程發(fā)生在云內的初始擊穿過程。我國學者郄秀書等利用快天線雷電電場變化儀（簡稱快天線），測量到2010年大興安嶺地區(qū)的一次典型的負地閃首次回擊及其之前放電過程的地面電場變化波形[14]。預擊穿總的持續(xù)時間平均為4.1 ms，其中首個脈沖前半周期峰值點到首次回擊的峰值點之間的時間間隔為55.4±34.3 ms,單個脈沖持續(xù)時間為8.8±4.9 μs，相鄰脈沖時間間隔為111.0±49.1 μs[15]。

1.2 先導過程

負先導可能以梯級的形式發(fā)展，也可能以箭式梯級先導或箭式先導的形式發(fā)展，但負先導梯級的形成可能都離不開所謂“空中先導”的形成。負先導的梯級發(fā)展并不是單一的一次擊穿放電，而是由比較復雜的一系列放電過程組成。早在1938年，美國Scholand就提出了先導雙向發(fā)展、整體不荷電的概念[16]。1956年，Scholand發(fā)現(xiàn)負地閃首次回擊前的梯級先導過程通常具有較多的分支，它們中的某些分支會在很短時間內一次到達地面，形成多接地點閃擊，在地面電場變化上呈現(xiàn)相隔時間很短的多個峰值[11]。2009年，Kong對廣東、青海及山東地區(qū)拍攝到的19次地閃進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)其中9次地閃包含多接地回擊，且多接地回擊都為首次回擊，所占比例為15.3%[17]。由于閃電在較短的時間內產(chǎn)生不同接地點的可能性，增加了雷電防護的難度。

1.3 連接過程

連接過程是下行先導到回擊的過渡階段。對閃電先導與地面物體的連接過程的研究是地閃放電研究工作中人們認識最少、相關文獻也最少的方面之一。1977年，Berger等拍攝到了一張閃電連接過程照片如圖4[18]。

圖4 Berger等拍攝到的負下行先導連接過程Fig.4 Berger,etc of negative downward pilot connection process

由于連接過程與閃電的物理機制的聯(lián)系以及連接過程在輸電線路雷擊研究的重要性，對連接過程的研究不僅是目前理論研究者的重要任務，也是電力線路雷擊研究的重要內容。在對連接過程的研究中，閃擊距離是一個重要的參數(shù)量[19-21]。光學觀測給出的閃擊距離一般在十到幾百米的范圍，典型的閃擊距離為50～100 m，90%的閃擊距離超過20 m，91%的閃擊距離超過45 m，84%的閃擊距離超過60 m[22]。

1.4 回擊過程

當先導接地后形成強烈的回擊放電過程，由于回擊過程發(fā)生在已經(jīng)電離的先導通道中，其發(fā)展速度很快。當回擊以接近光速沿著先導通道向上發(fā)展時產(chǎn)生瞬變電磁輻射脈沖，而決定回擊電磁輻射強弱的最重要的參數(shù)是回擊電流和回擊速度等，回擊電流的波形特征參數(shù)是雷電防護設計的重要依據(jù)。

目前國內外的雷電研究者通過矮塔、高塔直接觀測，人工引雷觀測和電場電流關系反演對地閃回擊電流進行了大量的觀測研究。并取得了豐富的觀測資料。1975年，蘇聯(lián)Corin等在莫斯科塔不同高度測量雷電波形，如圖5所示。2008年，加拿大學者Lafkovici等在多倫多CN塔測量到一次閃電回擊電流波形及其變化率，如圖5所示[23]。從圖5中可以看出，高塔測量雷電流具有反射現(xiàn)象。高塔對雷電流的影響是由于高塔本身的阻抗、塔的接地阻抗和雷電通道阻抗三者不匹配，使得瞬態(tài)雷電過程在塔內存在反射。大量觀測結果表明：負地閃首次回擊電流平均值為30 kA，繼后回擊電流平均為12 kA。

由于自然雷電發(fā)生發(fā)展的隨機性，對雷電流的直接測量時不容易的，有些雷電數(shù)據(jù)是通過雷電定位系統(tǒng)反演得到的。利用高塔直接測量的自然雷電首次回擊電流峰值不超過150 kA，而利用雷電定位系統(tǒng)反演得到的自然雷電首次回擊電流峰值最大到500～600 kA。2012年，Cooray發(fā)表文章指出，地閃回擊電流峰值的大小與雷電云和大地之間的環(huán)境電場大小有關，二者滿足Ip=kE0.967，其中IP和E分別為回擊電流峰值和環(huán)境電場大小，k為系數(shù)[24]。

圖5 多倫多CN塔的一次閃電回擊電流波形及其變化率Fig.5 The CN tower in Toronto a lightning current waveform and its change rate

1.5 閃擊間的過程

對于負地閃而言，其回擊數(shù)通常不止一次，一次典型的負地閃過程通常包含3～5次回擊，時間間隔為幾十毫秒。表1給出了不同國家和地區(qū)觀測到的負地閃回擊次數(shù)和單回擊地閃所占的比例。在多回擊地閃的兩個回擊之間，會發(fā)生連續(xù)電流、M分量和K變化。

1952年，Hagenguth等首次在帝國大廈的雷電測量中發(fā)現(xiàn)了連續(xù)電流這一電流分量[25]。1962年，Kitagawa等將連續(xù)電流分為兩類：1）長連續(xù)電流≥40 ms；2）短持續(xù)電流≤40 ms。1989年，Shindo等統(tǒng)計表明，連續(xù)電流平均值為100 A左右，變化范圍30～200 A，轉移電荷10～20 C[26]。1994年，Rakov等發(fā)現(xiàn)連續(xù)電流可以發(fā)生在任何一次回擊之后[27]。2011年，王東方等對大興安嶺地區(qū)的負地閃連續(xù)電流統(tǒng)計表明，約有27%的負地閃伴隨有連續(xù)電流過程，連續(xù)電流持續(xù)時間在20～40 ms所占的比例最多，約為23%；其次是10～20 ms，約為12%，持續(xù)時間在80～100ms和40～60ms，分別為11%和10%。連續(xù)電流的平均持續(xù)時間為127.4 ms，最長超過400 ms[28]。

表1 負地閃的回擊數(shù)及單回擊地閃的比例Table 1 Negative to flash back number and the percentage of single back to flash

連續(xù)電流持續(xù)時間的長短，在一定程度上決定了對地釋放的電荷量，一次回擊一般釋放僅幾庫倫的電荷，而連續(xù)電流可釋放幾十甚至更大的電荷量，連續(xù)電流釋放的電荷占總電荷量的75%以上。

M分量是疊加在地閃連續(xù)電流上的脈沖過程，伴隨著放電通道突然增亮以及電場突變。2003年，Rakov等統(tǒng)計得到了人工引雷的M分量電流幅值為100～200A，上升時間 300～500 μs，轉移電荷 0.1～0.2C[29]。2011年，蔣如斌等分析了由人工觸發(fā)閃電試驗得到的6次強烈M分量特征，其峰值電流范圍為3.8～7.0 kA，平均為5.5 kA，電流波形10%～90%峰值的上升時間為12～72 μs，平均為42 μs[30]。

國際電工委員會在IEC62305-1：2010[31]中，對雷電參數(shù)進行了標準化，以便于實際防雷工程設計的需要。IEC62305-1：2010附錄A中規(guī)定，雷電流由一個或多個不同的雷擊組成。短時間雷擊（T2≤2ms）和長時間雷擊(2 ms≤Tlong≤1 s)參數(shù)由附錄圖A.1、圖A.2給出。IEC62305-1：2010附錄A中的表A.1給出了典型的雷電流參數(shù)值。

IEC62305已被我國雷電防護標準化委員會轉化成GB/T21714[32]系列標準。

另外需要指出的是，日本學者橫山茂報道，在日本冬季雷電活動中，出現(xiàn)了雷電流持續(xù)時間異常長的情況，電荷量超過300 C的例子很多，有時高達夏季雷的100倍以上[33]。

2 輸電線路雷電感應過電壓數(shù)值計算和真型試驗研究進展

2.1 輸電線路雷電感應過電壓數(shù)值計算

輸電線路桿塔一般高于周圍的地面，更極易遭受雷擊。再者，雷云對地放電的過程中，放電通道周圍空間的電磁場也會發(fā)生急劇變化，會在附近架空線路的到線上產(chǎn)生感應過電壓。美國IEEEstd1243-1997[34]和IEEEstd 1410—2010[35]給出了架空輸電線路、特別是配電線路防雷準則。這里重點介紹輸電線路雷電感應過電壓數(shù)值計算的研究發(fā)展。

20世紀上半葉，解釋雷電感應過電壓的最為常見的理論為“束縛電荷學”。隨著科學技術的進步、測試儀器的越來越精密，從而誕生了基于雷電回擊過程中的雷電感應過電壓理論[36-38]：首先雷電在云層和地面之間產(chǎn)生雷電通道，發(fā)生回擊過程中，在通道中形成回擊電流；回擊電流又進一步在空間感應電磁場，感應產(chǎn)生的電磁場最終耦合到架空線路形成過電壓[39-40]。要準確計算雷電感應過電壓，需要解決的主要問題包括：1）雷電流波形模型；2）雷電流回擊模型；3）電磁場傳播模型和4）場線耦合模型。

1）雷電流波形模型 國際電工委員會在IEC62305-1：2010[31]中，對雷電參數(shù)進行了標準化，以便于實際防雷工程設計的需要。這里不再贅述。

2）雷電流回擊模型 回擊電流模型主要用于描述通道電流或電荷的時空分布。自1941年Bruce[40]等首次提出雷電回擊模型以來，從不同角度提出的回擊模型便應運而生。我們主要關心用于電磁場計算數(shù)值計算的工程模型的發(fā)展。

目前，用于電磁場計算數(shù)值計算的工程模型有7種：BG模型[39]，TL(Transmission line)模型，MTLE模型[40]，MTLL 模型[41]，MULS 模型[42]，TCS 模型[43]和 DU模型[44]。利用DU模型計算的地面不同距離處的電磁場波形特征與觀測結果也是一致的。其他模型都無法完全模擬出地閃回擊電磁場波形特征[3]。

3）電磁場傳播模型1992年，Cooray提出的全距離計算地面附近電場的電磁場傳播模型是一種考慮了垂直地面方向電場影響的方法[44]。Rubin?stein在Cooray模型的基礎上，提出了考慮非理想大地雷電流所產(chǎn)生的水平電場的計算方法，被稱之為Rubinstein-Cooray模型[45]，被電力系統(tǒng)計算雷電感應過電壓廣泛采用。

4）場線耦合模型此類模型主要有：Taylor模型[46]，Agrawal模型[47]和 Rachidi模型[48]。應當注意，三種模型的待求未知量是不同的，外界電磁場在架空線路上的等效電源情況也有區(qū)別，在實際應用中應特別注意各個模型的使用條件。

國內外專家、學者采用上述仿真計算模型對配電架空線路的雷電感應過電壓進行了各種工況下的計算[4、5、6、49、50、51]。架空導線雷電感應過電壓是一件非常復雜的自然現(xiàn)象，使用目前廣泛采用的工程模型進行仿真計算，也只能夠在一定程度上得到接近實際工況的計算結果。而判定仿真計算得到的結果是否足夠真實可靠十分復雜，涉及到測量設備的參數(shù)、實際試驗的工況、計算選取的參數(shù)，并非簡單的和某些工況下的試驗結果進行比較皆可以得到結論。

IEEEstd1410給出了一種簡化的感應過電壓的計算方法，有興趣的讀者可以參閱。

各國學者提出的多種不同的計算雷電電磁場對架空線路的電磁耦合模型，都是從麥克斯韋方程推導出來的，不同的觀點是雷電電磁脈沖產(chǎn)生的電磁場的不同分量。

需要指出的是，到目前為止，雷電感應過電壓的數(shù)值計算還停留在簡單的單次回擊電流產(chǎn)生的感應過電壓計算，還沒有見到按照一個完整的雷電地閃過程（包括預擊穿、先導放電、首次回擊、繼后回擊以及閃擊間過程）的參數(shù)進行仿真計算。輸電線路雷電感應過電壓數(shù)值計算的研究還處于理論探索階段，還沒有達到工程防雷設計的水平。

2.2 輸電線路雷電感應過電壓真型試驗研究

真型試驗是指實際尺寸的配電線路試驗，是研究配電線路雷電感應過電壓最為直接有效的手段。目前雷電感應過電壓的真型實驗主要在日本、美國、南非和中國進行，墨西哥也進行了一些試驗。

1979年，美國Master觀察了自然雷電在線路附近產(chǎn)生的電場以及在線路上產(chǎn)生的過電[52]。1985年，Rubinstein觀察了自然雷電在線路附近產(chǎn)生的電磁場以及在線路上產(chǎn)生的過電壓[53]。

1980年，日本電力中央研究所橫山茂博士等在日本海岸附近建立了一個真型實驗場，進行了大量的研究[54]。1981～1989年期間，橫山茂博士帶領的團隊進行了各種方式的線路感應過電壓的測量和仿真計算[55-56]。1993～1997年，他們測量了雷電電流波形和線路上的過電壓波形，建立了更為完善的雷擊高塔建筑物的感應過電壓計算模型，并和實際測量結果進行了比較[57]。

美國弗羅里達大學的雷電研究中心開展了大量的火箭引雷試驗。他們在Blanding建立了一個實驗基地[58-59]。文獻[60]報道了一次測試結果，通過線路避雷器的電流為多峰值的沖擊電流，并且沖擊過后有較長一段持續(xù)低電流。

2000年6月-8月份，他們在該基地進了一系列引雷試驗，共用了6只線路避雷器，獲得了8個雷電地閃（包含34個回擊）的電流波形記錄[60]。

2000～2003年，美國Schoene博士等在Blanding實驗基地也進行了一系列試驗。與之前的試驗相比較，這次他們發(fā)現(xiàn)避雷器的脫離器動作。分析認為，避雷器脫離器動作必然有低頻、長持續(xù)時間電流通過避雷器，證實了在一個完整的地閃雷電過程中存在閃擊間的過程-即2次回擊之間有長時間低幅值的連續(xù)電流[61-62]。

我國廣東防雷中心在廣東從化建設了一個配電線路雷電感應過電試驗基地，也取得了一些實驗數(shù)據(jù)[63]。

2014年，日本東京電力公司500kV線路避雷器連續(xù)出現(xiàn)故障[64]。經(jīng)過對現(xiàn)場錄波和故障避雷器解體進行分析認為：雷擊造成的過電壓給避雷器注入的能量并沒有超過設計裕度，線路避雷器發(fā)生故障的原因主要是遭受了多重雷擊，發(fā)生了側面閃絡。

3 重雷區(qū)特別是多重雷擊下MOA動作負載試驗的研究

從上述的輸電線路雷電感應過電壓數(shù)值計算和真型試驗研究成果中，我們可以看出，配電線路避雷器在雷電直擊或感應過電壓下，將需要承受很大的電流沖擊。沖擊電流波形非常復雜，典型的波形為間隔時間約ms級的多次高幅值電流重復脈沖，并且電流重復脈沖之間有低幅值的持續(xù)電流通過。

國際上，學者們很早就注意到輸電線路用避雷器要承受電流重復脈沖的沖擊。1992年，Sargent首次報道了非線性金屬氧化物電阻片耐受多重電流沖擊的試驗情況，并簡單分析了試驗時電阻片故障的原因和機理[65]。1994年，Darveniza等又重復進行了這種試驗[66]。1997年，Darveniza改進了多重電流沖擊試驗設備，采用高速攝像機拍攝沖擊時電阻片周圍的放電圖片[67]，并在文獻[68]分析認為，在多重電流沖擊下金屬氧化物電阻片失效的主要模式為側閃，側閃的主要原因是電阻片側面釉與本體之間存在空間電荷，發(fā)生等離子體放電，在多重電壓脈沖下發(fā)生等離子體放電濃度達到一定水平，從而激發(fā)側面閃絡。

2005年，韓國學者Bok-Hee Lee發(fā)明了一種多重電流沖擊試驗設備，進行了電阻片多重電流沖擊試驗，試驗結果與Darveniza的結論吻合[69]，如圖6、7。印度尼西亞學者Tarcicius Haryono等也得到了類似的結論[70]。

圖6 多重電流脈沖發(fā)生器及其輸出的電流波形示意圖Fig.6 Multiple current pulse generator and its output current waveform

圖7 多重電流脈沖下電阻片發(fā)生等離子體放電照片及閃絡痕跡Fig.7 Resistors under multiple current pulses occur pictures of the plasma discharge and flashover trace

上述試主要研究了金屬氧化物電阻片對多重電流脈沖的耐受能力及失效模式，并沒有考慮脈沖間低幅值電流沖擊的影響。2014年，上海交通大學江安烽[71]等受到 GJB3567[72]、GB/T1927[73]的啟發(fā)，建立起了一套多波形重復電流脈沖發(fā)生器，如圖8。對金屬氧化物電阻片進行試驗。試驗波形如圖9所示。但是，他們使用的電流波形組合及其幅值與實際工況還不十分吻合，有待進一步細化試驗要求和步驟。

GB11032—2010[74]標準在附錄C明確規(guī)定了“電壓范圍1 kV～5 kV強雷電負載避雷器的要求”，要求在避雷器動作負載試驗時，對試品施加3次峰值40 kA、波形30/80的沖擊電流，3次電流沖擊的時間間隔為50s～60s。

IEEEStdC62.11-2012[75]與以前的版本相比較，也增加這樣的規(guī)定：動作負載試驗中，要求注入的能量為2次峰值40 kA、波形8/20的電流沖擊。

圖8 多重電流脈沖發(fā)生器及其控制柜Fig.8 Multiple current pulse generator and control cabinet

圖9 試驗工裝及多重電流脈沖波形Fig.9 Test equipment and multiple current pulse waveform

IEC60099-4 Edtion 3.0 2014-06[8]與 2006 版相比較，也增加這樣的規(guī)定：動作負載試驗中，要求注入的能量為2次波形8/20的電流沖擊，注入電荷量不小于0.55C。

國內、外對于重雷區(qū)特別是多重雷擊下MOA動作負載試驗的研究成果非常豐富，電阻片在多重電流脈沖下的破壞形式主要是側面閃絡。但是，受試驗手段的限制，對電阻片施加的沖擊電流波形與實際工況還有一定差距。

4 結論

1）地閃雷電，特別是下行負地閃雷電放電，主要表現(xiàn)為短時間的回擊和長時間的連續(xù)電流的疊加，包括幅值很大的首次回擊以及幅值減小的繼后回擊，同時也包括回擊之間的長時間低幅值的連續(xù)電流。IEC62305-1:2010的附錄A給出了標準化的雷電參數(shù)和可能的組合方式，可供防雷工程設計時參考。

2）目前建立輸電線路雷電感應過電壓數(shù)值計算模型的本質，都是從麥克斯韋方程推算而來的，不同點在于采用了雷電電磁脈沖產(chǎn)生的電磁場的不同分量。同時考慮了雷電的回擊過程和雷電先導發(fā)展對于線路過電壓的貢獻的計算模型，更接近于實際測量。

3）大量的真型試驗表明，雷電直擊架空導線或擊到架空導線附近造成導線產(chǎn)生感應過電壓，流過避雷器的沖擊電流為多重電流脈沖并且脈沖之間存在幅值較低的持續(xù)電流。

4）金屬氧化物電阻片在多重電流脈沖下的破壞形式主要是側面閃絡。與一般配電型避雷器的技術要求相比較，最近的相關標準要求，強雷區(qū)重負載避雷器需要注入更多的電荷量。但是，現(xiàn)有版本的各類技術標準、規(guī)范，仍然沒有建立與IEC62305-1:2010的附錄A給出了的可能組合方式雷電波形，感應到架空線路上的感應過電壓對避雷器造成的電流沖擊負載的試驗要求和程序。

5）建議按照IEC62305-1:2010的附錄A給出了的可能組合方式雷電波形和參數(shù)，建立配電線路避雷器動作負載的試驗方法。多重雷電電流沖擊試驗技術有待于進一步提高。

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Research Progress of Lightning Overvoltage Characteristics and MOA Test Technology on Overhead Line of Power Distribution

TANG Lin1，WANG Ruifa2，ZHAO Dongyi3
（1.China Electric Power Research Institute,Wuhan 430074，China;2.Heilongjiang Electric Power Co.，Ltd.，Harbin 15000，China ；3.Nanyang Jingniu Electric Co.，Ltd.,Nanyang 473000，China）

The author mainly introduced:1)the physical process of thunder cloud lightning domestic and foreign,especially progress of descending negative ground lightning discharge;2)analyzed and sum?marized about lightning overvoltage numerical calculation and model test research on overhead line of power distribution；3)the research progress of the duty test of fault distribution type arrester under multi?ple lightning earth-sized action recent years,especially about heavy lightning area all over the world;and comparative analysis of the GB11032 and IE60099-4,IEEEStd66.22 about heavy load distribution differ?ence of earth-sized test technique.The main conclusions as follows:1)cloud-to-ground lightning espe?cially descending negative ground lightning discharge is mainly embodied as short response time and long time of continuous current of overlay,as well as the response between the long time continuous current low-rising value；2)the numerical calculation model of transmission line lightning overvoltage is based on Maxwell's equation,but the difference is used the different components of electromagnetic field by the thunder and lightning electromagnetic pulse；3)the impulse current through the surge arrester is multiple current pulse and low amplitude constant current on direct lightning or lightning induced overvoltage；4)the side flashover is mainly failure for metal oxide resistors on multiple current pulses.,and the require?ments and procedures is still no established for operating duty test of surge arrester corresponding to pos?sible combination of lightning waveform on the induced overvoltage by IEC62305-1:10 appendix A in ex?isting all kinds of technical standards and specifications；5)Suggestions is that operating duty test method of surge arrester on distribution line shall be established with possible combinations of lightning wave?forms and parameters according to the appendix A of IEC62305-1:2010.Multiple lightning current strik?ing test technology remains to be further improved.

metal oxide surge arrester；distribution overhead line；lightning overvoltage；IEC62305

10.16188/j.isa.1003-8337.2017.05.021

2016-07-29

湯霖（1983—），男，碩士，工程師，主要從事避雷器及其在線監(jiān)測技術的研究工作。