风力发电工程技术丛书 风电场防雷与接地PDF电子书下载

第1章 雷电放电与雷电参数 1

1.1 雷电的形成机制 1

1.1.1 积雨云、雷雨云的电结构 1

1.1.2 积雨云的起电机制 3

1.2 雷电放电机制 6

1.2.1 闪电的形成与类型 6

1.2.2 地闪的类型及其特性 7

1.2.3 人工触发闪电及闪电的形成机制 10

1.3 雷电表征参数与测量 12

1.3.1 雷电表征参数 12

1.3.2 雷电表征参数测量 13

1.4 工程中的雷电模型 14

1.4.1 工程界对雷电的描述 14

1.4.2 雷电放电的工程模型及计算 16

1.4.3 全球电路和地球与雷雨云之间的电荷输送 17

参考文献 20

第2章 雷电效应及其危害 21

2.1 雷电对人体的生理效应 21

2.1.1 雷电流对人体的作用机理 21

2.1.2 影响雷电对人体生理效应的因素 23

2.2 雷电的光、热、冲击波与机械效应 24

2.2.1 雷电的光效应 24

2.2.2 雷电的热效应 25

2.2.3 雷电的冲击波效应 26

2.2.4 雷电的机械效应 27

2.3 雷电的静电感应与电磁感应 28

2.3.1 雷电的静电感应 28

2.3.2 雷电的电磁感应 30

2.4 雷电导致的暂态电位升高 33

2.4.1 暂态电位升高的原理 33

2.4.2 暂态电位升高的危害 34

2.5 雷电电涌过电压的危害 35

2.5.1 电涌过电压的产生与危害 35

2.5.2 如何防备电涌过电压 37

参考文献 38

第3章 防雷装置工作原理与运行维护 39

3.1 避雷针 39

3.1.1 避雷针的原理和结构 39

3.1.2 避雷针的保护范围 41

3.1.3 避雷针（带、网）的检查与维护 43

3.2 避雷线 44

3.2.1 避雷线的保护范围 44

3.2.2 避雷线的检查维护 46

3.3 避雷器 47

3.3.1 避雷器的工作原理及类型 47

3.3.2 避雷器的性能参数 53

3.3.3 避雷器的检查和维护 54

3.4 避雷带和避雷网 55

3.5 电涌避雷器 57

3.5.1 电涌及电涌保护 57

3.5.2 电涌避雷器的原理、类别 58

3.5.3 电涌避雷器的主要参数 59

3.6 新型防雷装置 61

参考文献 64

第4章 风电场防雷保护 65

4.1 风电机组 65

4.1.1 风电机组防雷保护的必要性 65

4.1.2 风力发电机组的防雷保护区 65

4.1.3 叶片的防雷保护 67

4.1.4 机舱的防雷保护 69

4.1.5 塔筒的防雷保护 70

4.1.6 风电机组各部件之间的连接 72

4.1.7 风电机组感应雷保护 73

4.2 箱式变电站 76

4.3 集电线路 78

4.3.1 集电线路的感应雷过电压 79

4.3.2 集电线路的直击雷过电压 79

4.3.3 集电线路雷击跳闸率的计算 83

4.3.4 集电线路的防雷保护措施 85

4.4 升压站 85

4.4.1 升压站的直击雷保护 85

4.4.2 升压站的侵入波保护 87

4.4.3 升压站变压器的防雷保护 89

4.5 海上风电场 91

4.5.1 海上风电场概述 91

4.5.2 海上风电场电气系统 91

4.5.3 海上风电场的防雷特点 92

参考文献 94

第5章 风电场二次系统防雷 95

5.1 风电场的二次设备与二次回路 95

5.1.1 风电场主要二次设备 95

5.1.2 风电场二次系统 96

5.2 风电场二次系统 97

5.2.1 接地 97

5.2.2 均压 98

5.2.3 屏蔽 98

5.2.4 限幅 98

5.2.5 隔离 99

5.3 信息网络系统 99

5.3.1 信息网络系统受雷电影响的原因、形式和途径 99

5.3.2 电源感应雷防护 100

5.3.3 信号线感应雷防护 101

5.3.4 电子信息系统防雷器材及其安装 101

5.3.5 辅助防雷方法 103

5.4 计算机房 104

5.4.1 雷电对计算机房影响的原因、形式和途径 104

5.4.2 计算机房防雷的主要措施 105

5.4.3 计算机房防雷主要器材及其安装 107

5.5 低压供电系统 109

5.5.1 低压供电系统遭雷电影响的原因、形式和途径 109

5.5.2 低压供电系统的防雷保护措施 110

5.5.3 低压供电系统防雷的器材及其安装 110

参考文献 111

第6章 接地系统 113

6.1 接地的基本概念 113

6.1.1 接地系统和非接地系统 113

6.1.2 电力系统的接地方式 116

6.1.3 电气设备的接地方法 122

6.2 接地的类型 123

6.2.1 接地的分类 123

6.2.2 接地的目的 124

6.3 接地的基本要求 125

6.3.1 电力系统中性点接地基本要求 125

6.3.2 电气设备接地的基本要求 126

6.4 电气安全 126

6.4.1 电气安全及其特点 126

6.4.2 安全电流与安全电压 127

6.4.3 电气事故的类型与预防措施 127

参考文献 129

第7章 接地装置 130

7.1 接地体的安装 130

7.2 接地导体截面选择计算 131

7.2.1 圆棒形电极 131

7.2.2 圆环形电极 132

7.2.3 圆盘形电极 133

7.2.4 扁钢和角钢的等值半径 133

7.2.5 各种水平接地电极 134

7.3 接地体的接地防腐要求 136

7.3.1 接地材料的应用要求 136

7.3.2 接地材料的腐蚀分析 138

7.3.3 防腐材料的应用要求 148

7.4 接地系统常用材料 154

7.4.1 钢接地材料与铜接地材料性能比较 154

7.4.2 降阻材料性能研究 155

7.4.3 防腐材料性能研究 158

7.4.4 工程上常用的防腐降阻材料 160

参考文献 161

第8章 接地设计 162

8.1 接地电阻 162

8.1.1 工频接地电阻与冲击接地电阻 162

8.1.2 影响冲击接地电阻的主要因素 163

8.1.3 接地电阻的要求 163

8.1.4 风电场对接地电阻的要求以及升压站中性点接地方式 164

8.1.5 降低接地电阻的措施 166

8.1.6 接地电阻的计算 167

8.2 陆上风电场接地 168

8.2.1 接地电阻的计算 168

8.2.2 陆上风电机组接地电阻计算 170

8.2.3 陆上风电机组降低接地电阻的方式 172

8.2.4 陆上升压站接地计算 175

8.3 海上风力发电机组的接地计算 180

8.3.1 模型的建立和仿真计算条件 180

8.3.2 五种典型的风机基础的接地计算分析 181

8.3.3 影响接地电阻的因素分析 186

8.4 接地阻抗对海上风机桨叶引雷能力的影响 189

8.4.1 风机模型的建立 189

8.4.2 试验场地的设计 191

8.4.3 试验条件及设备的选取 191

8.4.4 试验方法的确定 191

8.4.5 试验结果及分析 192

参考文献 195

第9章 接地系统的测量技术 196

9.1 接地的模拟实验法 196

9.1.1 模拟实验 196

9.1.2 水槽模拟实验法 196

9.2 接地电阻的测量 199

9.2.1 接地电阻测量的目的 199

9.2.2 测量接地电阻的基本原理 199

9.2.3 测量接地电阻的方法 201

9.2.4 影响接地电阻测量结果的因素及消除方法 202

9.2.5 海上风力发电机接地阻抗的测试方法 204

9.3 土壤的电阻率的测量 206

9.3.1 测量电阻率的方法 206

9.3.2 测量时注意事项以及要求 209

9.4 接触电压、电位分布和跨步电压的测量 209

9.4.1 接触电压的测量 210

9.4.2 电位分布及跨步电压的测量 210

9.4.3 用接地电阻测量仪测量接触电压和跨步电压 211

9.4.4 校验安全性 213

参考文献 213

第10章 风电工程防雷接地设计案例 214

10.1 风力发电机组 214

10.1.1 风力发电机组的泄流途径 214

10.1.2 风机直击雷防护 214

10.1.3 风机感应雷防护 218

10.1.4 风机等电位措施 218

10.1.5 风机屏蔽措施 222

10.2 陆上风电场接地实例 222

10.2.1 陆上风电机组接地实例 222

10.3 集电线路防雷设计实例 231

10.3.1 计算模型的建立 231

10.3.2 风电场集电线路雷击事故实例分析 233

10.3.3 集电线路防雷措施的改进 235

10.4 海上升压站平台的雷电防护与接地 235

10.4.1 升压站的结构分层 235

10.4.2 直击雷防护设计 236

10.4.3 感应雷防护设计 236

10.4.4 接地设计 237

参考文献 237