第2章：雷电危害的机理课件

风电机组防雷与接地

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第2章雷电危害的机理一、雷电流热效应的破坏作用二、雷电流机械效应的破坏作用三、雷电流冲击波的破坏作用四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用五、雷电暂态电位提高主要内容简介第2章雷电危害的机理一、雷电流一、雷电流热效应的破坏作用

1、雷电流热效应的危害Δ雷击点局部范围的温度：6000~10000C

Δ破坏能力

一、雷电流热效应的破坏作用1、雷电流热效应的危害一、雷电流热效应的破坏作用

2、雷电流的热效应（1）雷击金属物体产生的热量

Wm---雷击金属物体上产生的热量（J）Uar---金属物体上雷击点处的电弧压降（20-30V）i---从雷击点注入的雷电流（KA）一、雷电流热效应的破坏作用2、雷电流的热效应一、雷电流热效应的破坏作用

2、雷电流的热效应（2）雷击非金属物体产生的热量

Wn---雷击非金属物体上产生的热量（J）R---非金属物体内部电流路径的视在电阻（Ω）i---从雷击点注入的雷电流（KA）（3）雷击热效应造成的温升

ΔT---温升（℃）Wm(或Wn)---雷击物体上产生的热量（J）m---被击物体质量（kg）c---比热容（J/kg℃）一、雷电流热效应的破坏作用2、雷电流的热效应一、雷电流热效应的破坏作用

3、雷电流热效应防护Δ易燃、易爆场所、房屋和古建筑物、树木和电子线路等接闪、接地、等电位连接等疏导、分流的外部防雷技术方法应用。Δ油罐区，金属罐体、金属屋面的钢板壁厚要超过4mm。Δ连接电子设备的引线与通流导体之间的距离，引线的截面积应满足热效应要求等。一、雷电流热效应的破坏作用3、雷电流热效应防护二、雷电流机械效应的破坏作用

1、雷电机械效应破坏的表现形式Δ

雷电流流过金属物体时产生的电动力Δ雷电流注入树木或建筑构件时产生的内部压力2、电动力Δ两平行通电导体间的电动力式中：i1i1—两根平行导体上的电流（A）

d—导体之间的距离（m）F—单位长度导体的电动力（N/m）

F

F

二、雷电流机械效应的破坏作用1、雷电机械效应破坏二、雷电流机械效应的破坏作用

2、电动力Δ载有雷电流的弯曲导体受力结论：

※凡含有拐弯部分的载流导体或金属构件，其拐弯部分都将受到电动力的作用，拐弯处的夹角越小，受到的电动力就越大。当拐弯夹角为锐角时，所受到的电动力相对较大；而当拐弯处的夹角为钝角时，所受到的电动力相对较小。

※在防雷设计与施工中，避雷引下线的走线方式应尽可能走直线路径，在必须拐弯的情况下，应采取钝角并带圆弧向下走线，而应避免采用锐角或绕直角向下走线。

※当避雷引下线非要走锐角路径不可时，应在线路的锐角拐弯处采取牢固的机械固定措施，以防被电动力拉动。二、雷电流机械效应的破坏作用2、电动力二、雷电流机械效应的破坏作用

3、内压力Δ作用机理由于雷电流幅值很高，且作用时间又很短，当雷击于树木或建筑构件时，在它们的内部将瞬时地产生大量热量。在短时间内热量来不及散发出去，以致使这些内部的水分被大量蒸发成水蒸气，并迅速膨胀，产生巨大的内压力。Δ危害

树木劈裂、建筑构件崩塌、风机叶片爆裂！二、雷电流机械效应的破坏作用3、内压力三、雷电流冲击波的破坏作用

1、雷电流冲击波的形成在雷云对地放电过程中的回击阶段，放电通道中既有强烈的空气游离又有强烈的异性电荷中和，通道中瞬时温度非常高，这使得通道周围的空气急剧膨胀，以超声波速度向四周扩散，从而形成冲击波。同时，通道外围附近的冷空气被严重压缩，在冲击波波前到达的地方，空气的密度、气压和温度都会突然增大，产生剧烈振动，这种冲击波与爆炸时产生的冲击波是类似的，可以使其附近的建筑物、人、畜受到破坏或伤害。2、雷电流冲击波的特征冲击波向外传播的速度远大于声速，但很快就会衰减，转化为声波，于是人们就能够听到雷鸣声。冲击波的强度与回击时雷电流的大小有关，其破坏作用与波阵面气压和环境大气压有关。三、雷电流冲击波的破坏作用1、雷电流冲击波的形成四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用

1、静电的产生Δ摩擦产生静电

Δ砍断产生静电

Δ感应产生静电

Δ电荷迁移产生静电

根据两种物质对电子的束缚能力，将各种物质依次排成序列。这个序列，就是静电序列。序列前后两种物质接触时，前者带正电，后者带负电。带电极性等情况还与温度、杂质等因素有关。不论材料破断前其内部电荷分布是否均匀，破断后均可能在宏观范围内导致正负电荷分离，产生静电。这种起电称破断起电。固体粉碎、液体分裂过程的起电都属于破断起电。导体能由其周围的一个或一些带电体感应而带电。任何带电体周围都有电场，电场中的导体能改变周围电场的分布，同时在电场作用下，导体上分离出极性相反的两种电荷。如果该导体与周围绝缘则将带有电位，称感应带电。当一个带电体与一个非带电体相接触时，电荷将按各自导电率所允许的程度在它们之间分配，这就是电荷迁移。当带电雾滴或粉尘撞击在固体上(如静电除尘)时，会产生有力的电荷迁移。当气体离子流射在初始不带电的物体上时，也会出现类似的电荷迁移。四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用1、静四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用

2、静电的特点Δ静电的电量小，静电电压高。一般电量只有微库或毫库级，但由于带电体的电容量很小，则电压很高。如橡胶行业的静电电压高达几万伏，甚至十几万伏。Δ静电的能量不大。一般不大于毫焦级。绝缘体上的静电消失或泄漏的很慢，因此，必须设置消除静电的装置。Δ静电会放电。人体或金属体尖端放电都有极大的危险性，特别是在爆炸和火灾危险场所。Δ静电会产生静电感应。在工艺现场易发生的地方，由于静电感应，可能会在导体或人体上产生电荷而且电压很高，而导致危险的火花放电。Δ静电是可以屏蔽的。通常桶形或空腔的导体，其内部有电荷时，必定在外壳感应出电荷，但当外表面接地时，则外部的电荷为零，且不影响内部的电荷。四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用2、静四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用

3、雷电静电感应当金属物处于雷云和大地电场中时，金属物上会感生出大量的电荷，雷云放电后，云与大地间的电场虽消失，但金属上感应积聚的电荷却来不急立即逸散，因而，产生高达几万伏的对地电压，称为静电感应电压，可以击穿数十厘米的空气间隙，发生火花放电。

四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用3、雷静电引起油罐车爆炸静电引起加油站火灾事故四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用

4、静电危害静电引起油罐车爆炸静电引起加油站火灾事故四、雷电的静电感应和四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用

5、防止静电危害的措施Δ防止爆炸性气体的形成Δ加速静电泄漏，防止或减少静电聚积Δ接地和跨接Δ添加抗静电剂Δ设置静电缓和器Δ防止人体带电Δ增加空气湿度四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用5、防6、雷电电磁感应雷击后，巨大的雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场，这种磁场能在附近金属导体上感应出很高的电压。如在送电线路附近发生雷云对地放电时，在送电线路上就会产生电磁感应过电压。当雷击杆塔时，在导线上也会产生电磁感应过电压。四、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用

6、雷电电磁感应雷击后，巨大的雷电流1、“电气地”与“接地”五、雷电暂态电位抬高

Δ电气地：大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体，拥有吸收无限电荷的能力，而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变，因此适合作为电气系统中的参考电位体。这种“地”是“电气地”。Δ接地：将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地”。Δ接地电阻：接地电阻：接地电阻不是指接地体本身的金属电阻（其值太小，可忽略），而是指接地电流经接地体注入大地时，在土壤中以电流场形式向远方扩散时所遇到的土壤电阻。Δ引下线电感：雷击电流通路的等效电感。AhRg大地L0:单位长度电感系数1、“电气地”与“接地”五、雷电暂态电位抬高2、雷击时的地电位升高五、雷电暂态电位抬高

AhRg大地L0:单位长度电感系数A点瞬时值：A点幅值：雷电流幅值波头时间Δ理论公式电位幅值电感系数接地电阻Δ风电机组单位电感系数ll/2r1r2Rgii2、雷击时的地电位升高五、雷电暂态电位抬高3、风电机组地电位升高危害分析五、雷电暂态电位抬高

Δ对机组中电气设备的危害Δ雷击电位升高的传递3、风电