1、雷擊過程
根據形成原因，輸電線路雷擊過電壓可分為感應雷過電壓和直擊雷過電壓。感應雷過電壓是雷擊線路附近大地由於電磁感應在導線上產生的過電壓，而直擊雷過電壓則是雷電直接擊中杆塔、地線或導線引起的線路過電壓。從運行經驗來看，對35 kV及以下電壓等級的架空線路，感應過電壓可能引起絕緣閃絡；而對110（66）kV及以上電壓等級線路，由於其絕緣水平較高，一般不會引起絕緣子串閃絡。由於對輸電線路造成危害的主要雷擊過電壓為直擊雷過電壓，所以本手冊著重講述直擊雷過電壓。
架空輸電線路是電力系統的重要組成部分。由於它暴露在自然之中，所經之處大都為曠野或丘陵、高山，且線路距離較長，杆塔高度較高，因此遭受雷擊的概率很大。下圖所示為輸電線路雷擊物理過程。
(a)雷雲下行先導向地面物理發展
(b)鐵塔或地線、導線產生迎面先導
(c)雷雲下行先導擊中鐵塔或地線
(d)雷雲下行先導擊中導線
雷雲下行先導到達地面一定距離時，輸電線路鐵塔、地線、導線、地面其他物體都會產生迎面先導，這些迎面先導會競爭和雷雲下行先導連接，決定著最終回擊路徑和雷電擊中點。根據這一物理過程，輸電線路的雷擊形式大致可分為繞擊和反擊。
2、 繞擊
雷電繞擊是指地閃下行先導繞過地線和杆塔的攔截直接擊中相導線的放電現象，如下圖所示。雷電繞擊相導線後，雷電流波沿導線兩側傳播，在絕緣子串兩端形成過電壓導致閃絡。當地面導線表面電場或感應電位還未達到上行先導起始條件時，即上行先導並未起始階段，下行先導會逐步向下發展，直到地面導線上行先導起始條件達到並起始發展，這個階段為雷擊地面物體第一階段。地面導線上行先導起始後，雷擊地面導線過程進入第二個階段。在該階段內上下行先導會相對發展，直到上下行先導頭部之間的平均電場達到末躍條件，上下行先導橋接並形成完整回擊通道從而引起首次回擊。雷電繞擊的發展過程如下圖所示。
圖 雷電繞擊示意圖圖
圖 雷電繞擊發展過程
造成輸電線路繞擊頻發的原因主要有：
①自然界中的雷電活動絕大多數為小幅值雷電流，而恰恰是它們能夠穿透地線擊中導線；
②在運的輸電線路地線保護角普遍較大，加之山區地段地面傾角較大；
③超特高壓、同塔多回線路杆塔高度普遍增加；且線路多沿陡峭山區架設，使大檔距杆塔增多；這兩方面因素均使線路對地高度增加，降低了地面的屏蔽作用。
3、 反擊
3.1 常規型輸電線路
對於常規型杆塔，雷擊地線或杆塔後，雷電流由地線和杆塔分流，經接地裝置注入大地。塔頂和塔身電位升高，在絕緣子兩端形成反擊過電壓，引起絕緣子閃絡，如下圖所示。
圖 雷電反擊示意圖
3.1.1 雷擊塔頂
雷擊線路杆塔頂部時，由於塔頂電位與導線電位相差很大，可能引起絕緣子串的閃絡，即發生反擊。雷擊杆塔頂部瞬間，負電荷運動產生的雷電流一部分沿杆塔向下傳播，還有一部分沿地線向兩側傳播，如下圖所示。負極性雷電流一部分沿杆塔向下傳播，還有一部分沿地線向兩側傳播；同時，自塔頂有一正極性雷電流沿主放電通道向上運動，其數值等於三個負雷電流數值之和。線路絕緣上的過電壓即由這幾個電流波引起。
圖 雷擊塔頂時雷電流分佈
3.1.2 雷擊地線檔距中央
如下圖所示，雷擊地線檔距中央時，雖然也會在雷擊點產生很高的過電壓，但由於地線的半徑較小，會在地線上產生強烈的電暈；又由於雷擊點離杆塔較遠，當過電壓波傳播到杆塔時，已不足以使絕緣子串擊穿，因此通常只需考慮雷擊點地線對導線的反擊問題。
圖 雷擊地線檔距中央
3.2 緊湊型輸電線路
緊湊型輸電線路具有自然輸送功率高、電磁環境友好等方面優勢，在如今線路走廊日益緊張、環境保護要求逐漸提高的背景下得到日益廣泛的應用。緊湊型輸電技術是指通過縮小相間距離、優化導線排列、增加相分裂子導線根數等改變線路幾何結構的方法，壓縮線路走廊，增大導線電容，減少線路電抗，大幅提高自然輸送功率的新型輸電技術，如下圖所示。
圖 單回緊湊型線路杆塔
緊湊型線路由於採用了負保護角，防繞擊性能明顯優於常規線路，但是，由於緊湊型線路杆塔特殊的塔窗結構和導線佈置方式，造成塔頭間隙特殊位置雷電衝擊放電電壓偏低，使得緊湊型線路反擊跳閘在總跳閘數中所佔的比例要高於常規線路的反擊比例。
緊湊型直線塔特殊的塔窗結構，三相導線均位於塔窗內部，其雷擊閃絡的放電路徑與常規線路沿絕緣子串放電的路徑有明顯差異。我國相關的研究機構曾對緊湊型輸電線路杆塔的雷電反擊機理進行試驗研究。我國第一條500kV緊湊型線路昌房線採用的直線塔塔頭佈置及電氣間隙如下圖所示。通過對模擬塔頭進行1.7/50μs雷電波衝擊試驗，得到的試驗結果如下表所示。
圖 昌房500kV緊湊型直線塔塔面佈置及其電氣距離
表 模擬塔頭雷電衝擊電壓試驗結果（修正到標準大氣條件）
從模擬塔頭的試驗結果可以看出，上相導線與下相導線塔身側均壓環之間的間隙放電電壓比下相導線低7%左右，是緊湊型線路雷電衝擊絕緣水平中相對薄弱的部分，即下圖中間隙G4。實際運行經驗表明，G3也是較易發生反擊閃絡的路徑，如下圖所示。
圖 緊湊型杆塔雷擊放電路徑
以華北電網為例，2003～2010年華北電網主要500kV線路共發生雷擊跳閘95次，其中緊湊型線路17次，佔雷擊跳閘總數的17.9％。500kV線路平均雷擊跳閘率為0.195次/（百公里•年），其中常規線路為0.224次/（百公里•年），緊湊型線路為0.115次/（百公里•年），緊湊型線路的雷擊跳閘率明顯低於常規線路。這也說明雖然從個體來看緊湊型線路不能保證在防雷性能上萬無一失，但從統計來看緊湊型線路相比於常規線路，其防雷性能仍然具有明顯優勢。
從雷擊故障的性質來看，華北電網2003～2010年間常規型線路發生了78次雷擊跳閘中僅有2次為反擊跳閘，佔跳閘總數的2.6％，其餘均為繞擊跳閘；而在緊湊型線路發生的17次雷擊跳閘中，除1次大電流雷擊斷線外，12次為繞擊跳閘，4次為反擊跳閘。緊湊型線路反擊跳閘在總跳閘數中所佔的比例要明顯高於常規線路的反擊比例。
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