风电场电气系统第章防雷和接地的一般原则
风力发电机的防雷与接地
对于风力机而言，直 接雷击保护主要是针 对叶片、机舱、塔架 防雷，而间接雷击保 护主要是指过电压保 护和等电位连接。
电气系统防雷则主要 是间接雷击保护。
电力工程技术（china-dianli）
风力发电机的防雷与接地
外部直击雷的保护设计
电力工程技术（china-dianli）
风力发电机的防雷与接地
➢ 可以将多台风电机组的接地网进行互连，这样就可以 通 过延伸机组的接地网可进一步降低接地电阻，使雷电流迅 速流散入大地而不产生危险的过电压。
电力工程技术（china-dianli）
风力发电机的防雷与接地
风机的接地
电力工程技术（china-dianliina-dianli）
风力发电机的防雷与接地 电力工程技术（china-
dianli）
电力工程技术（china-dianli）
风力发电机的防雷与接地
风机防雷保护的必要性
风力机组在自然环境下，不可避免受到自然环境 的危害，其中，雷击是自然界中对风力发电机组 安全运行危害最大的一种危害，一旦发生雷击， 雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损 坏、发电机绝缘击穿、控制元件烧毁等后果，严 重可能造成风机报废，造成巨大的经济财产损失。 同时，雷击也会对检修维护人员造成巨大威胁。
研究表明，物体被雷电击中时，雷电流总是会选择传导 性最好的路径。故针对雷电的这一破坏特性，可以在被 击设备内部构造出一个低阻抗的对地导电通路，这样就 可以使设备免遭雷击破坏。这一原理是整个叶片防雷措 施的基础，并且贯穿于整个风力发电机的防雷系统中。
根据国际电工委员会推荐标准《风电发电系统——第24 部分：防雷保护》（IEC TR 61400—24）的要求，一般 情况下，是在叶片叶尖部位安装一个金属接闪器，用铜 质电缆导线把叶尖接闪器和轮毂的防雷引下线可靠接地。
风电机组的防雷和防雷标准
风电机组的防雷和防雷标准邱传睿1、引言风电作为高效清洁的可再生能源，一问世就受到各国高度重视，我国是较早利用风力发电的国家，到现在为止，总装机容量已经排在亚洲第一、全球第三的位置，而发展速度名列世界前二。
风场高速发展的同时，风电机组的雷害也日益显露，因此风电机组的防雷被问题摆到了风电研发人员的面前。
风力资源丰富的风场往往处于高海拔和远离城市的地区及荒郊，风场中的风电机组容易遭受直接雷击。
目前MW级的大功率的风电机成为风场的主机型，大功率风电机的风塔高度已经超过120m，是风场中最高大的构筑物，在风电机组的20年寿命期内，总会遭遇到几次雷电直击。
最初，我国的风电场从年平均雷电日较少的新疆和内蒙开始发展，那时都是450kW级以下的风力机，因此雷害并不突出，但是，今后我国风机要设置在苏北沿海、华南，甚至将离岸设置，同时我国将发展2.5MW级以上的风机，风力机的雷害问题引起了有关方面的高度重视，中国风能协会叶片专业委员会于2009年9月在肇庆召开的年会，将叶片的防雷作为一个重要问题进行了研讨，说明风力机的防雷得到大家的重视。
国际电工委员会IEC第88工作委员会（IEC TC 88）在编制风电机组系列标准IEC 61400时，编制了一个技术报告（TR），作为IEC 61400系列标准的24部分，于2002年6月出版。
当时，标准编制工作组想为这个相对年经的工业提供雷电和防雷的知识。
因此，在IEC 61400-24中提供了一些风力机雷害的背景资料，也提供了最实用的防雷指导。
在几年的实践中证明了编制工作组编制的该技术报告对防止和减少风电机组的雷害是有效的。
在IEC 61400-24问世后不久，风电工业迅速的向大功率风力机发展，并且技术更加成熟，市场更加繁荣。
同时雷害的问题比2002年以前更加复杂和日益突出。
因此有必要有一个作为风电机组防雷标准的文件供风电行业人员使用。
这样，将IEC 61400由技术报告（TR）升级为技术标准（TS）便顺理成章提到议事日程上来了。
风电场的防雷和接地
风电场电气系统
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§1.2 雷电的危害
防雷与接地
直击雷：雷云放电时，雷电流可达几百千安。通过被雷击物 体时，产生大量的热量，使物体燃烧。
感应雷：雷电感应是雷电的第二次作用，即雷电流产生的电 磁效应和静电效应作用。
❖ 电气设备的接地：通常情况下是指不带电的金属导体（一 般为金属外壳或底座）。
❖ 非电气设备的导体接地：如风管、输油管及建筑物的金属 构件经金属接地线与接地电极相连接。
风电场电气系统
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§2.1 接地基本概念
防雷与接地
Uk
❖ 接地电阻：即接地装置对 地电压与入地电流之比。
它包括接地线、接地体的
电阻以及接地体与土壤间
属体，如输油金属管道等，称为防电蚀接地。牺牲阳极保 护阴极的称为阴极保护。
风电场电气系统
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防雷与接地
§2.3 接地的一般要求
§2.3.1 接地网设计基本要求
❖ 1）电气设备及设施宜接地或接中性线，并做到因地制宜， 安全可靠，经济合理。
❖ 2）不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定者外， 应使用一个总的接地系统，接地电阻应符合其中最小值的 要求。
➢ 电力设备传动装置。 ➢ 互感器的二次绕组。 ➢ 配电、控制保护屏（柜、箱）及操作台等的金属框架。 ➢ 屋内配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架，以及靠近带
电部分的金属围栏和金属门、窗。 ➢ 交、直流电力电缆桥架、接线盒、终端盒的外壳、电缆的
屏蔽铠装外皮、穿线的钢管等。 ➢ 装有避雷线的电力线路杆塔。 ➢ 在非沥青地面的居民区内，无避雷线非直接接地系统架空
风力电力站的接地和防雷解决方案
风力电力站的接地和防雷解决方案
风力电力站的接地和防雷问题解决
风机口及其输电设备的接地和防雷接地的要求：
风力电站的设备接地与防雷接地应该区分但又必须共用接地系统。
区分在于入地点之间的区分和选择。
共用接地在于地下部分的巧接和系统之间泄流与保护的功用关系
风力电站设备接地与防雷接地共用地网，其接地地阻为1欧姆以下。
地网布置适用双环行射线状，其外环与内环应间距应为内环到风机口的4倍。
其内环应根据风机口基础的深度确定，应大于基础深度的8-10倍，一般不低于12米。
外围射线布置根据土壤确定，不应低于4条，其长度为风机口到外环的2倍。
地网材料的要求：
水平接地体：5*50以上热镀锌扁钢或4*40以上铜条
垂直接地体：6*63以上热镀锌角钢或5*50以上铜包钢材料
为保证风力电站接地的长久效果，接地材料不适合采用降阻新型材料。
接地与防雷安全要求
接地与防雷安全要求接地与防雷安全是电力系统中非常重要的一环，它不仅关系到人身安全，还影响到设备的使用寿命和运行效果。
在本文中，我将详细介绍接地和防雷安全的基本原理和要求。
接地是电气设备安全可靠运行的基础。
它通过与地建立良好的连接，将电气设备的带电部分与大地形成电位差，以保证人身安全，防止电击事故的发生。
接地还可以有效地防止设备因电气故障而导致的电弧和过电压，保护设备的正常运行。
接地的目的是：1. 保护人身安全：通过将电气设备的带电部分与大地连接，实现电流的分流，降低人体感应电流，防止触电事故的发生。
2. 保护设备安全：接地可以有效地降低设备的接触电压和漏电流，减少对设备的损害，延长设备的使用寿命。
3. 减少电气火灾：接地可以将短路电流迅速引导到大地，通过保护装置的及时动作，减少电气火灾的发生。
接地的原理是将电气设备的带电部分与地连接，形成一个低阻抗的路径，使电流能够通过良好的导体通往大地。
正确的接地应满足以下几个要求：1. 电阻小：接地电阻很小，以确保电流迅速分流到大地，减小接触电压和漏电流。
2. 电阻稳定：接地电阻应保持稳定，避免因土壤湿度、温度等因素的变化而导致接地电阻的波动。
3. 回流电阻低：回流电阻是指从设备的带电部分到接地电极之间的电阻。
回流电阻应尽可能的低，以达到减小接触电压的目的。
4. 接地导线安全：接地导线应选择质量好、横截面积足够大的导体，以保证电流能够畅通地流向大地。
防雷安全是电力系统中防止雷电对设备产生破坏的措施，它包括对雷电感应电压和雷电直击电流进行合理的防护。
防雷安全要求如下：1. 避雷器：合理布置避雷器，将感应电压和雷电直击电流引入地下，避免损害电气设备。
2. 避雷接地系统：对接收到的雷电电流进行安全规范的引导和释放，避免雷电对设备产生破坏。
3. 防雷接地电阻：防雷接地电阻应满足规定的要求，以确保雷电电流能够迅速分流到大地。
4. 链路绝缘：合理设计和选择绝缘材料和绝缘方式，以防止雷电通过空气间隙和绝缘材料对设备产生破坏。
风力发电厂的防雷工程设计原则和实现途径
风力发电厂的防雷工程设计原则和实现途径摘要风力风电机组工作的环境是风力较大的自然环境下，在运转的过程中，难免会受到自然灾害的影响，在众多的自然灾害中对风力发电厂影响最大的当属雷击。
在目前，风力发电机组单机的容量不断的增加，叶轮直径以及轮毂的高度也随之增加，雷击风险也被无形放大，一旦发生雷击，雷电释放出的能量不仅会造成发电机绝缘击穿、发电机组叶片损毁、控制元器件烧毁等后果，还可能会造成工作人员的伤亡，因此，必须要控制好防雷工程的设计，本文主要探讨风力发电厂的防雷工程设计原则和实现途径。
关键词风力发电厂；防雷工程；设计原则；实现途径0引言风能是现代社会下最具开发规模的可再生资源，风力发电是人与自然和谐发展的重要体现，近些年来，我国的风力发电行业得到了十分迅速的发展，但是，由于发展时间相对较短，与其他发达国家相比，我国风力发电在发展过程中还存在着一些不足之处。
风力风电机组工作的环境是风力较大的自然环境下，在运转的过程中，难免会受到自然灾害的影响，在众多的自然灾害中对风力发电厂影响最大的当属雷击。
在目前，风力发电机组单机的容量不断的增加，叶轮直径以及轮毂的高度也随之增加，雷击风险也被无形放大，一旦发生雷击，雷电释放出的能量不仅会造成发电机绝缘击穿、发电机组叶片损毁、控制元器件烧毁等后果，还可能会造成工作人员的伤亡，我国很多地区的地形复杂，容易受到雷暴的影响，因此，为了降低雷击为风力发电厂带来的影响，必须做好对防雷工程进行科学合理的设计。
1风力发电厂防雷工程的设计原则和实现途径风力发电厂的防雷工程是一个系统的工程，其内容包括直击雷的防护、感应雷的防护、屏蔽措施、等电位连接措施、电涌保护器的安装、布线的控制等部分组成，为了实现各个组成部分的防雷要求，风力发电厂的综合防雷工作必须要有外部防直击雷系统、等电位连续以及过电压保护装置三个系统，在风力发电厂防雷工程的设计中要遵循综合治理、全面规划、多重保护的原则，将内部防雷措施与外部防雷措施进行整合，做到技术先进、安全可靠、经济合理、维护方便。
防雷及接地系统设计准则
1.4 当防雷及等电位采用共同接地时，接地电阻应按各系统中的要求的最小值设置（≤1Ω）。
1.5 分层机电设备接地，兹分为水泵、配电盘、强弱电间、桥架及母线、3大运营商机房、外露风机及冷却水塔、发电机等。
1.6 弱电设备指建物内外监控设备浪涌保护，及室外立柱监控设备防雷保护。
二 建筑物本体防雷设计
2.1 接地体的设置类型：①筏板或箱形基础，②独立基础，③桩基。
表2.2 雷区防护分区 LPZ0A区 电磁场没有衰减，各类物体都可能遭到直接雷击，属于完全暴露的不设防区。 LPZ0B区 电磁场没有衰减，各类物体很是遭受直接雷击，属于充分暴露的直击雷防护区。
LPZ1区
由于建筑物的屏蔽措施，流经各类导体的雷电流比直击雷防护区LPZOB区进一步 减小，电磁场得到了初步的衰减，各类物体不可能遭受直接雷击。
2.7 屋顶彩灯或屋顶外轮廓照明装置的设计的原则
2.7.1 屋顶照明装置应设有防雷保护装置，同时其线路必须穿金属管。
2.7.2 供屋顶照明用配电盘内需设浪涌保护器，并就近与防雷装置连接。
三 分层机电设备等电位设计
3.1 一般规定
3.1.1
总等电位由紫铜板制成，应将建筑物内保护干线、接地干线、设备进线总管、建筑物金属构件、集中采暖季空调系统的升压管等导 电体进行连接，总等电位联结均采用各种型号的等电位卡子，不允许在金属管道上焊接。
2.2.2
规格：当钢筋≥φ16时，应利用两根钢筋(绑扎或焊接)作为一组引下线；当钢筋≥φ10时，应利用四根钢筋(绑扎或焊接)作为一组引下 线。
2.2.3 室外需接地的设备：外墙引下线在地坪下0.8~1m处用40X4或φ12mm镀锌导体引出与室外接地线焊接，并作防腐处理。
2.2.4
配电系统的防雷与接地
配电系统的防雷与接地是确保系统安全运行的重要环节。
在一个配电系统中，雷电可能对设备和人员造成严重损害，因此需要采取适当的措施来保护系统免受雷击和其他电力设备引起的危险。
本文将对配电系统的防雷与接地进行详细介绍。
一、防雷措施1. 预防措施（1）合理选择设备位置：应避免将设备安装在高处，尤其是高于周围建筑物的地方。
如果设备不得不安装在高处，应采取适当的绝缘措施来提高设备的耐雷能力。
（2）避免暴露的导体：所有暴露在室外的导体都应遵循规定的最小防雷距离。
这意味着导体应该离地面足够远，以减少雷电对设备的直接影响。
（3）带电设备的防雷保护：对于带电设备，应安装适当的防雷保护装置，如避雷针和避雷网等。
这些装置可以将雷电引导到地面，保护设备免受雷击。
2. 防雷保护装置（1）避雷针：避雷针是一种由尖端导体组成的装置，它们通常位于建筑物的顶部。
当雷电靠近建筑物时，避雷针可以将其引导到地面，保护建筑物内的设备和人员。
（2）避雷网：避雷网是一种由导体组成的网状装置，通常安装在建筑物周围。
它可以将雷电引导到地面，形成一个保护屏障，防止雷电进入建筑物内部。
（3）避雷器：避雷器是一种用于保护设备的装置，可以将雷电引导到地面。
根据不同的电力设备的需要，可以选择不同类型的避雷器，包括气体避雷器、无线电避雷器和电磁避雷器等。
二、接地系统配电系统的接地系统是保护设备和人员免受电击的关键部分。
它能够将电流引导到安全的地方，减少电压梯度，并确保电流能够正确流动。
以下是一些与接地系统相关的重要事项：1. 接地电极：接地电极是连接地面和电气设备的导体，通常埋入地下。
地面接地电极的数量和布局应根据配电系统的具体要求进行设计。
接地电极的长度和直径对于接地效果有直接影响，因此应根据具体情况进行合理选择。
2. 接地系统设计：接地系统的设计应符合相关的标准和规范，如国家标准GB50057-2012《建筑物电气设计规范》。
该标准规定了接地系统的设计要求，包括接地电阻的要求、接地装置的选型等。
039接地与防雷安全要求
接地与防雷安全要求：(1) 所有电气设备的金属外壳以及和电气设备连接的金属构架等，除有特殊规定外，均应有可靠的接地(零)保护。
(2) 在施工现场专用的中性点直接接地的供电系统中，必须采用接零保护，且须设专用保护零线，不得与工作零线共用。
(3) 专用保护零线应由工作接地线或由配电室的零线或第一级漏电保护器电源侧的零线引出。
(4) 在中性点不直接接地供电系统中，则必须采用接地保护。
(5) 所有电气设备的保护零线应以并联方式与零干线连接。
零线上严禁装设开关或熔断器。
(6) 严禁利用大地做零线或相线。
(7) 重复接地线与保护线相连，与电气设备相连接的保护零线应用截面不小于2.5mm攩2攪的绝缘多股铜线。
保护零线除须在配电室或总配电箱处做重复接地外，还必须在配电线路中间处和末端处作重复接地。
(8) 施工现场的塔式起重机，井字架和金属脚手架，当其高度超过20m时，要设置防雷和重复接地装置，其接地电阻不大于10欧姆。
美文欣赏1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。
秋天，虽没有玫瑰的芳香，却有秋菊的淡雅，没有繁花似锦，却有硕果累累。
秋天，没有夏日的激情，却有浪漫的温情，没有春的奔放，却有收获的喜悦。
清风落叶舞秋韵，枝头硕果醉秋容。
秋天是甘美的酒，秋天是壮丽的诗，秋天是动人的歌。
2、人的一生就是一个储蓄的过程，在奋斗的时候储存了希望；在耕耘的时候储存了一粒种子；在旅行的时候储存了风景；在微笑的时候储存了快乐。
聪明的人善于储蓄，在漫长而短暂的人生旅途中，学会储蓄每一个闪光的瞬间，然后用它们酿成一杯美好的回忆，在四季的变幻与交替之间，散发浓香，珍藏一生！3、春天来了，我要把心灵放回萦绕柔肠的远方。
让心灵长出北归大雁的翅膀，乘着吹动彩云的熏风，捧着湿润江南的霡霂，唱着荡漾晨舟的渔歌，沾着充盈夜窗的芬芳，回到久别的家乡。
我翻开解冻的泥土，挖出埋藏在这里的梦，让她沐浴灿烂的阳光，期待她慢慢长出枝蔓，结下向往已久的真爱的果实。
浅谈风电机组防雷与接地技术
浅谈风电机组防雷与接地技术塔筒；机组的接地；二、关于雷电定义：1、雷电是带电云层之间或带电云层与大地之间的大规模静电放电。
两种类型：云闪（占3/4）和地闪（占1/4）。
物理本质：静电放电。
极性：正极性（5%）和负极性（95%）三、风力发电机组雷电特征：试验研究表明，即便是完全绝缘（不含任何金属）的叶片，也难以避免地遭受雷击，在叶片上安装接闪器的作用即是为了减少雷电直接击中叶片本体的概率。
与建筑物的“避雷针”功能类似。
叶片本体为复合材料，闪电击中叶片本体即会造成其穿孔、损坏甚至烧毁，接闪器分布在叶片表面，作用是拦截闪电以防止闪电击中叶片本体。
实验结果显示，对于不超过20m的叶片，88%的雷闪击中叶尖接闪器，其余则击中叶尖5m附近的区域。
当叶片长度小于20m时，仅在叶尖布置1个（对）接闪器即可达到很高的拦截效率。
随着叶片长度的增加，闪电并不一定从上方垂直地击中叶尖，而是从斜上方击中叶片中部，因此需要在叶片中部相应的布置接闪器，实现对闪电的拦截。
四、叶片引下线选材：现有标准（包括IEC 61400-24）关于叶片引下线参数的规定都沿用了IEC 62305中的有关规定。
IEC 62305标准是针对构筑物（主要是建筑物）的一般规定，其关于引下线参数的规定主要考虑的是机械强度和防腐蚀。
风电机组叶片引下线的选择，除了考虑机械强度和防腐蚀特性之外，更重要的是应考虑引下线的冲击阻抗。
叶片引下线与叶片本体是并联关系，引下线冲击阻抗越大，分流至叶片本体雷电流就越多。
叶片为合成材料，如果通过叶片本体的雷电流太多，叶片就会产生损坏，而一般建筑物为钢筋混凝土结构，耐受雷电流的能力要强得多， IEC 62305在引下线选择时并未考虑冲击阻抗这一因素。
因此，即使叶片引下线的选择满足了IEC 61400-24（IEC 62305）的要求，也未必是安全可靠的。
引下线的选择至少需要综合考虑以下三个因素：导流能力：引下线应有较好的导电性，宜采用铜材且截面要大；导线重量：引下线不宜太重，避免叶片震动造成引下线脱落。
风力发电机的防雷与接地参考文档
风力发电机的防雷与接地
风机的接地
风力发电机的防雷与接地
风机的接地
风力发电机的防雷与接地
风机的接地
风机的接地电阻 :为了将雷电流流散入大地而不 会产生危险的过电压，风机的工频接地电阻一般 应小于 4Ω，在土壤电阻率很大的地方可放宽到 10Ω。
? 电气系统防雷则主要是间接雷 击保护。
风力发电机的防雷与接地
外部直击雷的保护设计
风力发电机的防雷与接地
叶片的防雷保护
叶片防雷
叶片防雷重要性
位置最高是雷电袭击的首要目标 叶片是风力发电机组中最昂贵的部件
雷击造成叶片损坏
雷电击中叶尖后释放大量能量，雷电 流使叶尖结构内部温度急骤升高，造 成叶尖结构爆裂破坏甚至开裂；
? TT系统，前一个T：系统接地是直接接大地；后一个T： 用电设备外壳的保护接地是经PE线接单独的接地板直 接接大地，与电源中的N线线路和系统接地点毫无关连。
风力发电机的防雷与接地
风机的接地
? 风机接地系统应包括一个围绕风机基础的环状导体，此环 状导体埋设在距风机基础一米远的地面下一米处，采用 50mm2铜导体或直径更大些的铜导体；每隔一定距离打入 地下镀铜接地棒，作为铜导电环的补充；铜导电环连接到 塔架2个相反位置，地面的控制器连接到连接点之一。有 的设计在铜环导体与塔基中间加上两个环导体，使跨步电 压更加改善。如果风机放置在接地电阻率高的区域,要延 伸接地网以保证接地电阻达到规范要求。若测得接地网电 阻值大于要求的值，则必须采取降阻措施，直至达到标准 要求。
雷击造成的巨大声波，对叶片结构造 成冲击破坏
风力发电场防雷接地施工方案
风力发电场防雷接地施工方案一、背景介绍风力发电作为新兴的清洁能源形式，在近年来得到了广泛的推广和应用。
然而，随着风电设施规模的不断扩大，雷电对风力发电场的危害日益凸显。
为了保障风力发电场设备的正常运行和人员的安全，建立合理有效的防雷接地施工方案势在必行。
二、施工目标本防雷接地施工方案旨在实现以下目标：1. 提供合理的防雷接地方式，有效阻止雷电对风力发电设备的损害。
2. 保护风力发电场的工作人员免受雷击伤害。
3. 确保风力发电场设备的正常运行，减少设备损坏和停工维修时间。
三、防雷接地施工方案根据风力发电场的特点和雷电防护的原则，本方案提出以下防雷接地施工方案：1. 防雷接地设施选址防雷接地设施选址需满足以下条件：- 避免设施受到周边建筑物和树木的阻挡，确保接地设施能够充分暴露于空气中。
- 选址处地质条件应稳定，避免存在湿地、泥泞等不利于接地效果的地方。
2. 接地棍的设计与安装接地棍是防雷接地系统的关键组成部分，其设计与安装需要遵循以下原则：- 接地棍的材料应选用导电性能好且耐腐蚀的铜材，确保接地效果稳定可靠。
- 接地棍的长度应根据设计需求和地质条件合理确定，通常要求接地棍埋入地下至少2米以上，并通过焊接、螺栓等方式与风力发电场设备连接。
- 接地棍的安装位置要靠近主要设备，同时考虑布置合理性和施工便捷性。
3. 接地线的布设接地线的布设需要注意以下要点：- 接地线选用耐候、耐腐蚀的铜材料，尽量减少导电电阻，确保接地的连续性和稳定性。
- 接地线的长度应尽量缩短，减少电阻的影响。
同时，要避免接地线与其他电线、电缆等设备发生干扰。
- 接地线的规划应符合相关安全规范和要求，合理划定接地范围。
4. 检测和维护防雷接地设施的检测和维护是保证施工方案有效的重要环节：- 定期对防雷接地设施进行检测，确保接地的连续性和稳定性。
- 如发现接地设施损坏或存在问题，应及时采取修复措施，确保设施的正常运行。
- 对防雷接地设施进行维护，及时清理接地设施周围的杂物和堆积物，保持设施表面的导电性能。
风力发电机的防雷与接地
过电压保护设备：在发电机、开关盘、控制器模块电子组 件、信号电缆终端等,1般是采用防雷器或压敏块电阻的过 电压保护.
风力发电机的防雷与接地
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内部防雷（过电压）保护系统
四种雷电保护带
风力发电机的防雷与接地
内部防雷（过电压）保护系统
在金属塔架接地良好的情况下,叶片、机舱的外部（包括 机舱）、塔架外部（包括塔架）、箱式变压器应属于LPZ0 区,在0区内的各部分物体都可能遭到直接雷击,并且电磁 场没有衰减,但是,雷击的危险性也最高.其中,完全暴露但 不受接闪器保护的区域属于LPZ0A区；受到接闪器保护的 区域,并且在风力发电机的外部的区域属于LPZ0B区.受到 接闪器保护的区域,并且在风力发电机的内部,属于 LPZ1 区,这其中包括电缆、发电机、齿轮箱等.塔架内电气柜中 的设备,特别是屏蔽较好的弱电部分应属于 LPZ2. 依 次 类 推,可划分为不同的区域,越往内部,危险程度越低.当电气 走线或金属管线穿过这些分区界面时,必须在每1穿过点做 等电位连接.
风力发电机的防雷与接地
内部防雷保护系统Biblioteka 等电位连接：1般情况下,只需要对从1个保护带跨到另1更 低保护水平防雷带的电缆进行过电压保护,而无需对本区 内的电缆进行保护.在不同的保护区的交界处,通过SPD （防雷及电涌保护器）对有源线路（包括电源线、数据线、 测控线等）进行等电位连接.适当的等电位连接可以在雷 击时避免出现触摸电压和跨步电压从而起到保护作用,并 减少对电气电子系统的危害.
叶片防雷系统的主要目标 是避免雷电直击叶片本体, 而导致叶片本身发热膨胀、 迸裂损害.
风能发电工程施工中的电气布线与接地规范
风能发电工程施工中的电气布线与接地规范摘要：风能发电工程作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注和应用。
在工程施工过程中，电气布线与接地规范是确保风能发电系统安全性和可靠性的重要环节。
本文将从电气布线与接地的定义、意义和原理出发，详细介绍风能发电工程施工中的电气布线与接地规范，并阐述其在工程实践中的应用。
1. 引言风能发电工程具有广阔的发展前景和巨大的经济效益，然而，在工程建设中，电气布线与接地规范是确保工程安全运行的关键环节。
电气布线是指将发电机组产生的电能传输到其他设备的一系列线路和设备的布置方式；接地是指将电气设备的外层金属构件与地面可导电介质相连接以实现电势平衡的措施。
2. 电气布线规范2.1 电缆选择在风能发电工程中，电缆的选择应根据环境条件、电缆长度、电流负荷等因素进行合理选择。
一般情况下，采用橡胶套电缆可有效提高电缆的耐磨损性和耐寒性能。
电缆的敷设应符合规范要求，避免与其它设备和线缆产生干扰和纠缠。
2.2 线缆布置线缆布置应按照规范进行，避免交叉干扰和短路等问题。
主要包括以下几个方面的要求：（1）线缆不可绕过设备和机器，应通过电缆槽、标准电缆桥架或钢管进行安装；（2）不同电压等级的线缆应有相应的隔离和保护措施；（3）按照线缆的额定电流和敷设长度要求，选择适当的线缆断面积；（4）对于容易受机械损伤的线缆，应采取保护措施。
2.3 接线箱的布置接线箱是电气布线中的关键设备，对电气系统的运行安全和可靠性起着重要作用。
在选择接线箱时应考虑以下几个因素：（1）接线箱的可靠性和安全性；（2）接线箱的容量要符合工程负荷需求；（3）接线箱的布置应便于维修和管理。
3. 地线接地规范3.1 地网布置地网的布置是保证系统可靠接地的重要环节。
地网的面积和深度应根据系统的需求进行合理规划和设计。
同时，地网的焊接和连接应可靠牢固，确保接地效果达到要求。
3.2 设备接地设备的接地是保证设备工作正常和人身安全的必要条件。
风电场电气系统第章防雷和接地的一般原则
§7.2.3.1 接地网设计基本要求
❖ 不接地系统中，消弧线圈接地端、接地变压器接地端和绝 缘监视电压互感器一次侧中性点需要直接接地。
❖ 中性点有效接地的系统，应装设能迅速自动切除接地短路 故障的保护装置。中性点不接地的系统，应装设能迅速反 应接地故障的信号装置，也可装设自动切除的装置。
❖ 8）保护接地及要求
❖ 4）当电站接地电阻难以满足运行要求时，可根据技术经 济比较，因地制宜地采用水下接地、引外接地、深埋接地 等接地方式，并加以分流、均压和隔离等措施。
§7.2.3.1 接地网设计基本要求
❖ 5）接地设计应考虑土壤干燥或冻结等季节变化的影响， 接地电阻在四季中均应符合设计值的要求。防雷装置的接 地电阻，可只考虑雷季中土壤干燥状态的影响。
❖ 6）初期发电时，应根据电网实际的短路电流和所形成的 接地系统，校核初期发电时的接触电位差、跨步电位差和 转移电位。当上述参数不满足安全要求时，应采取及时措 施，保证初期发电时期电站安全运行。
❖ 7）工作接地及要求： ❖ 有效接地系统中，自耦变压器和需要接地的电力变压器中
性点、线路并联电抗器中性点、电压互感器、接地开关等 设备应按照系统需要进行接地。
雷电的类型 直击雷：雷云直接对建筑物或地面上的其他物体放电。 感应雷：包括静电感应雷和电磁感应雷。 球形雷：是一种球形的发红光或极亮白光的火球。
§7.1.2 雷电的危害
直击雷：雷云放电时，雷电流可达几百千安。通过被雷击物 体时，产生大量的热量，使物体燃烧。
感应雷：雷电感应是雷电的第二次作用，即雷电流产生的电 磁效应和静电效应作用。
边长，m；β及m为与接地体形状有关的系数，对垂直接地体β=0.9，
m=0.8，对水平及闭合接地体β=2.2，m=0.9。
凤力发电机组的接地应该分为工作接地和防雷接地
风力发电机组接地网测试标准和方案1.执行标准规范DL/T 621-1997 《交流电气装置的接地》GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》IEEE 80-2002 《交流电变电站接地安全导则》IEEE 837-2002 《变电站接地永久性连接标准》《交流变电所接地安全导则》国家电网公司《十八项电网重大反事故措施》DL475－92《接地装置工频特性参数的测量导则》2.对风电场风力发电机组接地电阻的要求凤力发电机组的接地应该分为工作接地和防雷接地.这两个接地的接地电阻是不一样的。
根据《交流电气装置的接地》(DL/T621-1997)的规定，风力发电机组的工作接地应不大于4Ω。
在土壊电沮率不大于500 Ω.m的地区.风力发电机组的防雷接地电阻不应大于10Ω；在高土壊电率的地区.允许接地电阻大于10 Ω，但要满足空中距离和地中距离的要求。
由于风力发电机组仅有一个共用的接地装置，接地电阻应符合其中最小值，因此，按《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997)的规定，通常机组接地电阻取值小于4Ω。
目前国内运行的风力发电机组对接地电阻的要求不太一致，通常风机厂家给出的是风机的工作接地电组，而不是防雷接地电阻要求值。
根据IECTR61400-24 《风力发电机系统防雷保护》的规定，风机的防雷接地电阻在小于10 Ω时就可以不考虑外引接地线，这就说明风机的防雷接地电阻只要小于10Ω就可以了。
同时，中国船级社《风力发电机组规范》中规定：为了将雷电流散人大地而不会产生危险的过电圧，应注意接地装置的形状和尺寸设计，并应有低的接地电阻，其工频接地电阻一般应小于 4 Ω，在土壤电阻率很大的地方可放宽到10 Ω以下。
因此，应该明确风机的工作接地电阻应该不大于 4 Ω，防雷接地电阻在低土壤电阻应（≤500 Ω.m）地区应该不大于10Ω。
3.工频接地电阻和冲击接地电阻的区别通常所说的接地电阻都是对于工频电流而言，也就是工频接地电阻。
防雷系统的组成及工作原理
防雷体系的构成及工作道理一.防雷接地道理:接地体系接地是避雷技巧最重要的环节,不管是直击雷.感应雷.或其他情势的雷,最终都是把雷电流送入大地.是以,没有合理而优越的接地装配是不克不及靠得住地避雷的.接地电阻越小,散流就越快,被雷击物体高电位保持时光就越短,安全性就越小.对于盘算机场地的接地电阻请求≤4欧姆,并且采纳共用接地的办法将避雷接地.电器安然接地.交换地.直流地同一为一个接地装配.若有特别请求设置自力地,则应在两地网间用地极呵护器衔接,如许,两地网之间日常平凡是自力的,防止干扰,当雷电流来到时两地网间经由过程地极呵护器刹时连通,形成等电位衔接.1.防雷接地装配包含以下部分：1）雷电接收装配：直接或间接接收雷电的金属杆（接闪器）,如避雷针.避雷带（网）.架旷地线及避雷器等.2）接地线（引下线）：雷电接收装配与接地装配衔接用的金属导体.3）接地装配：接地线和接地体的总和. 接地体指的是降阻剂,离子接地极,扁钢等2.弱电体系与防雷体系采取结合接地方法时,其接地电阻应知足什么前提？结合接地时接地电阻值取弱点体系和防雷体系请求的最小值, 1）比方防雷体系请求小于10欧姆,弱点体系请求小于4欧姆,结合接地就取小于4欧姆.2）防雷体系请求小于1欧姆,弱点体系请求小于4欧姆,结合接地就取小于1欧姆.二.防雷电源（Lightning Power）跟着城市经济的成长,感应雷和雷电波侵入造成的伤害却大大增长.一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷,而壮大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视.德律风及电子内心等用电装备.然而,信息时期的今天,电脑收集和通信装备电气装备的刹时过电压收集装备,造成装备或元器件破坏,人员伤亡,传输或储存的数据受到干扰或丧掉,甚至使电子装备产生误动作或临时瘫痪.体系停留,数据传输中止,局域网甚至广域网遭到破坏.其伤害触目惊心,间接损掉一般远弘远于直接经济损掉.是以,防雷电源便应运而生.1电源避雷器的装配请求在装配电源避雷器时,请求避雷器的接地端与接地网之间的衔接距离尽可能越近越好.假如避雷器接地线拉得过长,将导致避雷器上的限制电压（被呵护线与地之间的残压）过高,可能使避雷器难于起到应有的呵护感化.是以,避雷器的准确装配以及接地体系的优越与否,将直接关系到避雷器防雷的后果和质量.避雷器装配的根本请求如下：2.电源避雷器的衔接引线,必须有足够粗,并尽可能短;引线应采取截面积不小于25mm2的多股铜导线;假如引线长度超出1.0m时,应加大引线的截面积;引线应紧凑并排或帮扎布放;电源避雷器的接地线应为不小于25~35m2多股铜导线,并尽可能就近靠得住入地.三.盘算机收集体系雷电伤害盘算机收集的方法有两种：直击雷伤害和感应雷伤害.雷电直接击中装备地点建筑物或装备衔接线路并经由收集装备入地的雷击过电流称为直击雷;由雷电电流产生的壮大电磁场经导体感应出的过电压.过电流所形成的雷击称为感应雷.直击雷击中建筑物,会产生壮大的雷电流,假如电压散布不均会产生局部高电位,对四周电子装备形成高电位回击,击毁建筑物,破坏装备,甚至造成人员伤亡.感应雷一般由电磁感应产生,经由过程电力线路.旌旗灯号馈线感应雷电压入侵盘算机收集体系,从而造成收集体系装备的大面积破坏.雷电对盘算机收集体系的入侵门路重要有三种：供电电源线路.通信线路及接地体系入侵盘算机收集体系.盘算机收集体系的防雷主如果针对供电电源线路.通信线路及接地体系入侵盘算机收集体系进行雷电防护,经由过程增长各级防雷举措措施,尽可能地防御和减轻雷电灾祸对盘算机收集体系造成的伤害.盘算机收集体系的供电体系并不是自力的,而是由电力线路输入室内,理论上电力线路可能遭遇直击雷和感应雷.假如直击雷击中高压线路,经由变压器耦合到低压端,经由过程盘算机供电装备入侵盘算机收集体系;同样低压线路也可能被直击雷击中或感应过电压.无论是何种情形下的雷电造成电源线路的过电压,均会对盘算机收集体系装备造成扑灭性的破坏.四.防雷体系的构成：防雷体系重要有接闪器（避雷针.避雷带.避雷线和避雷网）.引下线和接地装配构成.建筑物的耐雷程度是指建筑物防雷体系推却最大雷电流冲击而不至于破坏时的电流值（单位Ka）.避雷针：实用于呵护细高的建筑物或修建物.露天变配电装配.电力线路等.可以用Φ25的镀锌圆钢或SC40钢管束成,针上端砸扁并搪锡,以利于尖端放电.自力避雷针实用于呵护较低矮的库房和厂房,特别实用于那些请求防雷导线与建筑物内各类金属及管线隔离的场合.也可应用海胆状多针避雷针,如北京亚运会国度奥林匹克体育中间泅水馆有两组,各12根针.避雷带和避雷网：避雷带是指沿屋脊.山墙.通风管道以及平屋顶的边沿等最可能受雷击的地方敷设的导线.当屋顶面积很大时,采取避雷网.它是为了呵护建筑的表层不被击坏,避雷网和避雷带宜采取镀锌圆钢或扁钢,应优先选用圆钢,其直径不该小于8mm,扁钢宽度不该小于12mm,厚度不该小于4mm.避雷线实用于长距离高压供电线路的防雷呵护.架空避雷线和避雷网宜采取截面积大于35mm²的镀锌钢绞线.引下线：引下线分为暗装和明装两种情势.暗装引下线平日采取构造柱钢筋作引下线,但钢筋直径不克不及小于12mm.并且应用柱内的主筋作引下线时,IEC规范指出“平日不须要装设衔接各引下线的专用环形导体,因为钢筋混土壤程度梁内衔接的钢筋可以或许实现这个功效”.高层建筑中采取专门的扁钢作为引下线时,一方面敷设艰苦,另一方面引下线的数目较小,流过的电流较大,轻易因高电位引起回击变乱.故对高层来说不是好的做法.接地装配：接地装配中接地极一般采取Φ19或Φ25的圆钢或者L40X4或L50X5的角钢.钢管时为G50.接地极埋深不小于0.6m;垂直接地体长度不小于2.5m,其间距不小于5m,两接地极间采取接地母线即扁钢焊接.为防止跨步电压对人体的伤害,接地体距外墙不小于3m,避开人行道不小于1.5m.接地极也可以沿建筑物四周砸一圈垂直接地体,即四周式接地方法.这时,不须要分开外墙3m,而以接近建筑物基本沟槽的外沿敷设为合理.因为它与基本钢筋距离较近,能起到平衡电位的后果.但假如可以或许采取建筑物的基本主筋作接地体后果更好,不但节俭钢材,并且接地电阻较小.。
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§7.1.3 雷电的一般防护
R ch Rd
§7.2.1 接地基本概念
❖ 冲击系数 ：一般用实验方法求得，在缺乏准确数据时，
对集中的人工接地体或自然接地体的冲击系数，也可按下式计算：0.9
1
(I )m
l1.2
式中：I为冲击电流幅值，kA；ρ为土壤电阻率，kΩ·m；l为垂直接地体
或水平接地体长度，或环形闭合接地体的直径，或方形闭合接地体的
Ud Id Rd
Id
U f (r)
Ukb
r0
0 .8
r
X
dr
图7-5 接地装置对地电位分布曲线
Uk—接触电位差；Ukb—跨步电位差
R dr0dd R r02r2d r2r0
§7.2.1 接地基本概念
❖ 接触电压：即当电气设备绝缘损坏外壳带电时，有可能施 加于人体的电压。为保证人身安全（≤50V）。
原理：避雷带、避雷网与避雷针及避雷线一样可用于直击雷 防护。
接地装置：对地保持一个低的电位差，埋入地中并直接与大 地接触的金属导体。
作用：使雷电流顺利入地，减小雷电流通过时的电位升高。
§7.2 接地的原理、意义及措施
§7.2.1 接地基本概念
❖ 接地：在电力系统中，接地通常指的是接大地，即将电力 系统或设备的某一金属部分经金属接地线连接到接地电极 上。
§7 风电场的防雷和接地
❖7.1 雷电的产生机理、危害及防护 ❖7.2 接地的原理、意义及措施 ❖7.3 大型风力机的防雷保护 ❖7.4 集电线路的防雷与接地 ❖7.5 升压变电站的防雷与接地
§7.1 雷电的产生机理、危害及防护
§7.1.1 雷电的产生机理
雷电是雷云间或雷云与地面物体间的放电现象。 电位差可达数兆伏甚至数十兆伏，放电电流几十千安甚至几 百千安。经验表明，对地放电的雷云绝大部分带负电荷，所 以雷电流的极性也为负的。
❖ 2．逻辑接地
❖ 电子设备为了获得稳定的参考电位，将电子设备中的适当 金属部件，如金属底座等作为参考零电位，把需要获得零 电位的电子器件接于该金属部件上，如金属底座等，这种 接地称为逻辑接地。该基准电位不一定与大地相连接，所 以它不一定是大地的零电位。
§7.2.2.1 功能性接地
❖ 3．信号接地 ❖ 为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地，称为信号
边长，m；β及m为与接地体形状有关的系数，对垂直接地体β=0.9，
m=0.8，对水平及闭合接地体β=2.2，m=0.9。
§7.2.2 接地的意义
工作接地
保护接地
功能性接地
逻辑接地
保护性接地
信号接地
防雷接地 防静电接地
屏蔽接地
防电腐蚀接地
§7.2.2.1 功能性接地
❖ 1．工作接地
❖ 为保证电力系统的正常运行，在电力系统的适当地点进行 的接地，称为工作接地。在交流系统中，适当的接地点一 般为电气设备，例如变压器的中性点；在直流系统中还包 括相线接地。
避雷器：用来限制沿线路侵入的雷电过电压（或因操作引起 的内过电压）的一种保护设备。
原理：实质上是一种放电器，把它与被保护设备并联，并在 被保护设备的电源侧。
§7.1.3 雷电的一般防护
避雷带和避雷网：在建筑物最可能遭到雷击的地方采用镀锌 扁钢或镀锌圆钢，并通过接地引下线与埋入地中的接地体 相连构成避雷带，再由避雷带构成的避雷网。
❖ 工频接地电阻：对电力系统中的工作接地和保护接地，接 地电阻是指工频交流（或直流）电流流过接地装置时所呈 现的电阻。
❖ 冲击电阻：峰值电压与峰值电流之比。 Rch Um/Im
❖ 接地体上最大电压出现的时刻，不一定是最大电流出现的 时刻。工程上通常是测量工频（或直流）接地电阻，并用 冲击系数来表示冲击接地电阻与工频接地电阻的关系，即：
雷电的类型 直击雷：雷云直接对建筑物或地面上的其他物体放电。 感应雷：包括静电感应雷和电磁感应雷。 球形雷：是一种球形的发红光或极亮白光的火球。
§7.1.2 雷电的危害
直击雷：雷云放电时，雷电流可达几百千安。通过被雷击物 体时，产生大量的热量，使物体燃烧。
感应雷：雷电感应是雷电的第二次作用，即雷电流产生的电 磁效应和静电效应作用。
Ujc Ud U1
❖ 跨步电压：未触及该设备，但由于人在跨步过程中，两只 脚所处的位置不同所产生的电压。同样不允许超过安全电 压（≤50V）。
Ukb U2U3
U j c 称为接触电压；U k b 称为跨步电压；U d 为带电的设备外壳
电压；U
2为前脚电位；U
为后脚电位。
3
§7.2.1 接地基本概念
❖ 电力系统中的接地：通常是指中性点或相线上某点的金属 部分。
❖ 电气设备的接地：通常情况下是指不带电的金属导体（一 般为金属外壳或底座）。
❖ 非电气设备的导体接地：如风管、输油管及建筑物的金属 构件经金属接地线与接地电极相连接。
§7.2.1 接地基本概念
Uk
❖ 接地电阻：即接地装置对 地电压与入地电流之比。 它包括接地线、接地体的 电阻以及接地体与土壤间 的过渡电阻和大地的散流 电阻。前两者较小，可忽 略不计，主要是大地的散 流电阻。故接地电阻与土 壤的电阻率ρ成正比，与接 地体的半径成反比。设接 地装置（接地体）为一半 径为的半球体，并认为接 地体周围土质均匀。
避雷针：由接闪器、支持构架、引下线和接地体四部分构成。
原理：使雷云先导放电通道所产生的电场发生畸变，致使雷 云中的电荷被吸引到避雷针，并安全泄放入地。
避雷线：由悬挂在被保护物上空的镀锌钢绞线（接闪器）、 接地引下线和接地体组成。主要用于输电线路、发电厂和 变电站的防雷保护。
原理：与避雷针基本相同，但对电场畸变的影响比避雷针小。
接地。
❖ 4．屏蔽接地 ❖ 将设备的金属外壳或金属网接地，以保护金属壳内或金属
网内的电子设备不受外部的电磁干扰；或者使金属壳内或 金属网内的电子设备不对外部电子设备引起干扰。这种接 地称为屏蔽接地。法拉第笼就是最好的屏蔽设备。
§7.2.2.2 保护性接地
❖ 1．保护接地 ❖ 为防止电气设备绝缘损坏而使人身遭受触电危险，将于电