地闪回击电磁场因具有陡度大、幅度高、传播范围广和耦合路径多样化等特点,其与架空线路耦合产生的感应电压是电力系统特别是配电线路防雷的关键问题。目前地闪回击近场研究较多,而广域传播特性等问题的研究很少。电力系统规范目前的计算公式只能简单估算感应电压峰值,还不能评价架空线路感应电压的时域波形特征。地闪回击电场和架空线路感应耦合特性的研究,对于建立自然界地闪回击电磁计算理论和方法,以及架空线路和电气电子设备雷电防护,具有重要的理论和实践意义。本文从地闪回击电场观测、地闪回击电场特性数值计算、架空线路雷电感应电压特性数值计算等方面开展了系统的研究,取得进展包括：针对目前地闪回击电磁场计算方法中存在的广域精确计算难题,在均匀网格时域有限差分(FDTD)法基础上,提出了适合地闪回击电磁场广域计算的非均匀网格FDTD算法,计算得到了地闪回击的广域电场波形。在此基础上,结合求解Agrawal模型耦合方程的二阶FDTD算法,提出了适合计算远距离落雷和长距离架空线路雷电感应电压的非均匀网格多阶FDTD方法,计算所得架空线路感应电压波形与实测数据对比验证了计算方法的正确性。基于9站分布式VLF/LF闪电电场观测系统开展了地闪回击电场波形的数字观测。以天线刻度因子对天线不同探测距离的灵敏度和响应特性进行了评价。根据场域划分的物理概念,结合观测点与落雷点间距离(回击距离)和天线刻度因子之间的关系讨论了地闪回击场域边界的划分,清晰地揭示了自然闪电场域的距离特性。对广东佛山及周边地区2014年观测所得3625757例地闪回击电场波形数据进行统计分析,得到了自然闪电20～300 km内不同回击距离和回击电流幅值的电场波形统计特性。在总结目前地闪回击电场计算中特征参数取值基础上,采用非均匀网格FDTD算法,研究了大地电导率、大地相对介电常数、回击通道高度、回击速度、基电流幅值、基电流波形上升时间、地面等值厚度和回击模型对地闪垂直电场和水平电场时域波形的影响,揭示了回击电场随回击距离的变化规律。采用非均匀网格多阶FDTD算法,研究了落雷位置、落雷距离、大地电导率、导线架设高度、导线长度、端接电阻值和回击基电流幅值对架空单导线雷电感应电压时域波形的影响,研究了落雷位置、落雷距离、大地电导率、导线排布方式、回击基电流幅值和线路长度对10kV单回和双回架空线路雷电感应电压特性的影响。获得了不同落雷情况在架空线路上产生感应电压的峰值沿线分布和时域波形特点,为理解地闪回击在架空线路上产生感应电压的耦合物理机制提供了理论基础。