ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ОПОР ВЛ
Эффективность в условиях высокоомных грунтов

В грозовой период наблюдается массовое отключение ВЛ, связанное с грозовой активностью [1–3]. Для повышения грозовой устойчивости ВЛ (ГУ ВЛ) в настоящее время используются следующие способы:

• установка на ВЛ грозотроса (грозотросов);
• усиление заземления опор ВЛ;
• прокладка противовесов (заземлителей вдоль ВЛ);
• усиление линейной изоляции ВЛ;
• установка на опорах на фазы устройств ограничения перенапряжений.

Конечно, комплексное применение всех способов позволяет существенно повысить уровень ГУ ВЛ, однако это дорого и трудноосуществимо.

Применяемые мероприятия по обеспечению ГУ ВЛ должны иметь наивысшие технико-экономические показатели, то есть обеспечивать заданный уровень ГУ ВЛ при минимальной стоимости этих мероприятий. Актуальной задачей является разработка и выбор мероприятий, обладающих наиболее высокими техническими и экономическими показателями.

Одним из основных мероприятий, позволяющих повысить уровень ГУ ВЛ, является усиление заземления опор ВЛ.

Этот способ позволяет уменьшить сопротивление растеканию заземляющего устройства (ЗУ) опор ВЛ, снижая тем самым импульсный потенциал, возникающий при разряде молнии в опоры ВЛ и в грозотрос, а также вероятность перекрытия линейной изоляции и отключения ВЛ. Существенное снижение сопротивления растеканию ЗУ опор ВЛ позволяет значительно повысить уровень ГУ ВЛ.

В настоящее время ПУЭ (п. 2.5.129) регламентирует требования к величине сопротивления растеканию ЗУ опор ВЛ. В соответствии с требованиями [4] сопротивление растеканию ЗУ опор ВЛ, в зависимости от грунтовых условий, не должно превышать 10–30 Ом.

В то же время технически и экономически целесообразным может являться достижение иных сопротивлений растеканию ЗУ опор ВЛ. Так например, в случае расположения ВЛ в исключительно тяжелых грунтовых условиях (десятки кОм·м) достижение значения сопротивления растеканию ЗУ опор ВЛ, регламентируемого [4], может оказаться экономически нецелесообразным вследствие крайне высокой стоимости ЗУ. В этом случае обеспечение ГУ ВЛ может быть достигнуто другими способами, которые могут оказаться более эффективными. И наоборот, в случае если наиболее дешевым способом обеспечения ГУ ВЛ окажется усиление заземления, целесообразно будет снизить сопротивление ЗУ ниже требований [4].

Вопрос о необходимом уровне снижения сопротивления растеканию ЗУ должен решаться комплексно, с учетом влияния других способов повышения ГУ ВЛ.

Необходимое значение сопротивления растеканию ЗУ опор ВЛ может быть достигнуто путем применения различных схем заземления. Цель настоящей работы – исследование эффективности различных схем организации ЗУ и выбор наиболее эффективных из них с технико-экономической точки зрения.

ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Растекание импульсного тока с опоры ВЛ обеспечивается фундаментом опоры, который представляет собой естественный заземлитель, а также дополнительно устанавливаемыми искусственными заземлителями.

Для организации искусственного заземления используются горизонтальные и вертикальные заземлители.

Горизонтальные заземлители представляют собой полосовую либо прутковую сталь сечением, как правило, 160–200 мм 2 . В настоящее время основным используемым типом стали, применяемой в качестве горизонтальных заземлителей, является полосовая оцинкованная сталь сечением 4х40 мм.

Применяемые сейчас вертикальные заземлители, как правило, представляют собой модульные конструкции из вертикально устанавливаемых оцинкованных либо омедненных стержней диаметром 14–20 мм. Длина используемого модуля вертикального заземлителя – 3–5 м.

Также активно исследуется возможность применения альтернативных систем заземления, например соляных [5] либо графитовых заземлителей [6]. На основе указанных систем заземления уже реализуются отдельные проекты, которые должны подтвердить эффективность альтернативных систем заземления.

Существующие схемы заземления опор ВЛ можно подразделить на несколько типов (рис. 1):

• лучевые ЗУ, в которых растекание тока обеспечивается отдельными лучевыми заземлителями;
• периметральные ЗУ, в которых для улучшения растекания токов вокруг лучевых заземлителей дополнительно организуется периметральный заземлитель;
• усиленные ЗУ, в которых для усиления ЗУ используются дополнительные лучевые и периметральные заземлители.

Рис. 1. Типы существующих заземляющих устройств:
а) лучевые ЗУ;
б) периметральные ЗУ;
в) усиленные ЗУ

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСТЕКАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА

Для определения технических характеристик ЗУ различного типа выполнено моделирование стекания импульсных токов с ЗУ с использованием программного комплекса «Контур». Моделирование выполнено для опоры ВЛ 110 кВ типа П110-2 с фундаментом, состоящим из четырех железобетонных элементов типа Ф5-4 (рис. 2):

• горизонтальные заземлители – полосовая сталь сечением 4х40 мм, проложенная на глубине 0,5 м;
• вертикальные заземлители – стальные стержни диаметром 16 мм, длиной 5 м.

Рис. 2. Элемент фундамента опоры типа Ф5-4

Моделирование сделано для однослойного однородного грунта. В условиях вечной мерзлоты, как правило, отсутствует тенденция к снижению удельного сопротивления грунта с ростом глубины и удельное сопротивление грунта с глубиной изменяется в незначительных пределах, в ряде случаев даже демонстрируя тенденцию к росту.

Принят единичный импульсный ток с временем нарастания 10 мкс и временем полуспада 350 мкс, т.е. стандартная форма импульса тока молнии.

ОРТОГОНАЛЬНАЯ И ДИАГОНАЛЬНАЯ СХЕМА

Фундамент опоры ВЛ представляет собой в сечении прямоугольник (рис. 1). При организации ЗУ горизонтальные заземлители могут размещаться ортогонально либо диагонально по отношению к фундаменту опоры. При равной длине заземлителей и одинаковых затратах на организацию ЗУ, технические характеристики ЗУ могут отличаться друг от друга. Представляет интерес сравнение технических характеристик ЗУ при размещении заземлителей ортогональным и диагональным способом.

С этой целью разработаны расчетные модели опоры ВЛ с различными типами ЗУ, приведенными на рис. 3. Для разработанных расчетных моделей выполнены расчеты сопротивления стеканию ЗУ при различных грунтовых условиях. Результаты выполненных расчетов приведены в табл. 1.

Рис. 3. Размещение заземлителей по отношению к фундаменту опоры:
а) ортогональное;
б) диагональное

Таблица 1. Импульсное сопротивление растеканию ЗУ различных схем при различных грунтовых условиях

Показатель	Сопротивление растеканию, Ом
Удельное сопротивление грунта, Ом·м	10	30	100	300	1000	3000	10000
Собственное сопротивление стеканию фундамента опоры	0,459	1,427	5,064	14,06	40,70	112,86	363,19
Двухлучевая схема с длиной луча 5 м
Ортогональная	0,419	1,25	4,31	12,1	35,0	96,3	308,3
Диагональная	0,416	1,21	4,16	11,7	34,2	94,78	304,1
Отношение Rорт / Rдиаг	1,01	1,03	1,037	1,03	1,02	1,017	1,01
Двухлучевая схема с длиной луча 10 м
Ортогональная	0,414	1,15	3,76	10,6	31,8	89,1	287,6
Диагональная	0,412	1,12	3,64	10,3	31,0	87,4	282,9
Отношение Rорт / Rдиаг	1,01	1,03	1,03	1,03	1,03	1,02	1,01
Четырехлучевая схема с длиной луча 5 м
Ортогональная	0,388	1,12	3,83	10,7	31,2	85,2	270,8
Диагональная	0,384	1,07	3,61	10,2	30,0	82,9	265,4
Отношение Rорт / Rдиаг	1,01	1,05	1,06	1,06	1,04	1,03	1,02
Четырехлучевая схема с длиной луча 10 м
Ортогональная	0,380	0,988	3,10	8,77	26,7	75,2	243,0
Диагональная	0,376	0,945	2,95	8,38	25,7	73,2	237,9
Отношение Rорт / Rдиаг	1,01	1,05	1,05	1,05	1,04	1,03	1,02

Эти расчеты показывают, что использование диагональной схемы размещения заземлителей обеспечивает сопротивление растеканию ЗУ примерно на 6% ниже по сравнению с сопротивлением растеканию ЗУ, обеспечиваемым ортогональной схемой размещения заземлителей.

Таким образом, при разработке схем ЗУ опор ВЛ использование диагональных схем размещения горизонтальных заземлителей является более предпочтительным по сравнению с ортогональными.

В следующем номере журнала автор проведет финансовый и экономический анализ эффективности разнолучевых схем заземляющих устройств опор ВЛ с вертикальными заземлителями и без них, а также даст рекомендации по выбору оптимальных схем заземляющих устройств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Д/2103/13-434. Комплексное обследование систем молниезащиты электрических сетей и подстанций Филиала «Газпромнефть – Муравленко» ОАО «Газпромнефть-ННГ». Технический отчет. М., 2013.
2. ГПН-13/09000/02152/Р. Исследование грозовой устойчивости электрических сетей ДЗО ОАО «Газпромнефть» Ноябрьского региона. Технический отчет. М., 2013.
3. ХНТ-13/10816/634/Р. Комплексное обследование систем молниезащиты электрических сетей и подстанций ООО «Газпромнефть-Хантос». Технический отчет. М., 2013.
4. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.
5. http://10om.ru/
6. Таламанов О.В., Кузнецов М.Б. Совершенствование систем заземления опор ВЛ с целью повышения грозоупорности ВЛ и ПС. Труды 4-й международной конференции по молниезащите. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2014.

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАНУЛЕНИЕ. 6.1.19. Заземление и зануление установок электрического освещения должны выполняться в

Опоры из металла для линий освещения улиц и других объектов имеют относительно малый вес и отличаются повышенной прочностью. Для них также характерно следующее:

• устойчивость к механическим повреждениям, благодаря которой металлические столбы для освещения способны выдержать статические и ветровые нагрузки;
• сохранение функциональности и технических характеристик металлических опор уличного освещения в течение длительного времени, которое может составлять до 50 лет;
• возможность эксплуатации при разных климатических условиях, которая достигается благодаря устойчивости опор для наружных осветительных приборов к перепадам температуры.

Благодаря защитному цинковому слою и другим способам обработки стальные мачты для наружного освещения устойчивы к воздействию влаги и появлению коррозии.

Необходимость заземления

Металлические опорные конструкции для уличного освещения являются источником повышенной опасности. При эксплуатации линий наружного освещения провода изолируют от опор с помощью штыревых изоляторов, которые изготавливают из диэлектрических материалов. Деформация изоляции приводит к нарушениям работы сетей уличного освещения и увеличивает вероятность поражения током. Он протекает в грунт через опору с поврежденным проводом и может стать причиной несчастных случаев и получения травм.

Чтобы исключить опасность при эксплуатации сетей наружного освещения, необходимо предусмотреть заземление металлических опор. Мероприятия по организации заземления опор освещения из металла проводят согласно положениям ПУЭ и других нормативных документов.

Как правильно выполнять заземление

Согласно положениям ПУЭ способ заземления для осветительных приборов зависит от характеристик сетей наружного освещения. При организации защитного заземления для линий с изолированной нейтралью тросы и металлические опоры подсоединяют к заземлителю. Если выполняется заземление сетей с заземленной нейтралью, то несущие металлические конструкции подключают к проводнику PEN.

Заземление металлических опор освещения действует следующим образом:

1. При повреждении изоляции проводов наблюдается стекание электрического тока на землю.
2. Благодаря заземляющим устройствам в области растекания рядом с неисправной опорой распределяются напряжения, которые не представляют опасность для человека.

При повреждении изоляции проводов наблюдается стекание электрического тока на землю. Благодаря заземляющим устройствам в области растекания рядом с неисправной опорой распределяются напряжения, которые не представляют опасность для человека. На величину показателей электрического потенциала влияют расположение заземлителей и сопротивление грунта.

Заземлители, которые применяют для заземления стальных опор освещения, представляют собой специальные элементы из металла. Они заглубляются в земле и в зависимости от исполнения бывают:

• в виде стальных пластин;
• в форме металлических прутков.

Стержни, которые выполняют функции заземлителей, забивают в грунт вертикально, причем глубина составляет до 3 м. При этом расстояние от основания почвы до верхней части элементов для заземления металлических опор освещения должно составлять 0,5 м. Горизонтальные заземлители в виде пластин устанавливают аналогичным образом.

Вертикальные стержни используют для заземления уличного освещения в тех случаях, когда проводимость верхних слоев почвы выше, чем нижних. Они обеспечивают лучший отвод тока при попадании молнии в опоры для наружного освещения. На скальных и каменистых грунтах опоры лучше заземлять с помощью горизонтальных элементов.

Диаметр заземляющих проводников, которые применяют для подсоединения заземлителей, зависит от параметров грунта и должен составлять не менее 6 мм. Во влажных почвах необходимо заземлять металлические опоры освещения, используя заземлители большего сечения.

При выполнении заземления металлических опор освещения для фиксации заземляющих проводников и заземлителей применяют сварку, а место крепежа окрашивают лакокрасочным составом. Нанесение краски на соединения заземлителей и заземляющих проводников препятствует появлению коррозии и защищает металл от разрушений.

Для чего нужно

Опоры системы наружного освещения

Заземление для сети опор наружного типа освещения или ВЛ (0,4, 6-10, 20 и 35 кв) играет большое значение, поскольку препятствует риску получения электротравмам при соприкосновении с элементами конструкции в ситуации, когда произошло повреждение изоляции кабеля. При наличии заземления на металлической опоре сети наружного типа освещения или ВЛ, напряжение «разливается» по земле, тем самым становясь безопасным для людей. Данный показатель зависит от того, какое сопротивление имеет почва, в которой установлена опора ВЛ (0,4, 6-10, 20 и 35 кв). В результате, даже если где-то и произошло нарушение изоляции ВЛ, конструкции останутся безопасными.

При штатных условиях работы штыревые изоляторы, смонтированные на опорах, будут обеспечивать надежную изоляцию всех проводов от конструкционных элементов. Но бывают ситуации, когда напряжение в сети значительно превышает то напряжение, на которое была рассчитана ВЛ (0,4, 6-10, 20 и 35 кв). В такой ситуации перенапряжения возможен пробой изоляции ВЛ и, как следствие, выход сети из строя. Для того чтобы ограничить значение перенапряжения и повысить безопасность, необходимо понизить сопротивление для «растекания тока». С этой целью и устанавливают на ВЛ (0,4, 6-10, 20 и 35 кв) и подпорах наружного типа освещения защитное заземление.

Как заземлять опоры

Заземление стальных опор освещения предусматривает два варианта, которые различаются способом организации. Заземление светильников наружного освещения проводится:

• Для линий наружного освещения с заземленной нейтралью с помощью нулевого провода, который соединяется с оболочкой кабеля.
• Для сетей наружного освещения с изолированной нейтралью за счет использования металлической оболочки кабеля.

Чтобы организовать заземление металлических опор освещения, которое обеспечит безопасную эксплуатацию линий для осветительных приборов, нужно контролировать параметры заземленных устройств. Для этого после монтажа заземления стальных опор освещения проводят замеры сопротивления защитного оборудования, используя специальный прибор. Значение сопротивления для заземления металлических опор освещения должно быть не более 50 Ом.

Применение системы TN-C

Система TN-C широко применялась в распространенных ранее двухпроводных сетях, которые нередко встречаются и сегодня (в основном – в домах старой застройки). С точки зрения рядового пользователя она характеризуется тем, что в этом случае в розетках отсутствует специальный заземляющий контакт.

Система заземления TN-C

В сетях, сконструированных на основе этой схемы, нулевой провод заземляется только на станционной стороне (фото слева). Поэтому при его случайном обрыве или так называемом «отгорании» все подключенные к линии электроустановки и приборы оказываются совершенно незащищенными. Это вынуждает пользователей персонально заземлять каждую единицу эксплуатируемого в доме бытового прибора или устанавливать УЗО.

Обратите внимание: Для владельцев частных и загородных домов условия в этом случае более чем выгодные, поскольку они могут организовать повторное заземление, обустроив выносной контур прямо на участке.

В современном строительстве эта системы уже много лет не используется; сегодня ей на смену пришла более эффективная TN-S.

Применение системы TN-S

Система TN-S более совершенна в смысле организации защиты, то есть имеет большую степень электрической безопасности. Это объясняется тем, что в ней имеется «самостоятельный» заземленный проводник, служащий исключительно для этих целей. Правда, за счет использования дополнительного медного материала стоимость системы существенно возросла. В случае трехфазного питания, например, от источника электроэнергии (трансформаторной подстанции) приходится прокладывать кабель, содержащий пять проводов. Это три обязательные фазы A, B и C, а также нейтраль и защитный проводник PE.

Система заземления TN-S

При реализации системы TN-C в электрических цепях организация повторного заземления нулевого провода также обязательна. Она производится методом соединения нейтрального проводника с земляной жилой защитного контура, обустраиваемого на стороне потребителя.

Система TN-C-S

Эта схема разработана с целью устранения недостатков системы TN-S и предусматривает использование в качестве общей шины совмещенного PEN-проводника, проложенного только до ввода на объект.

Важно! Непосредственно перед вводом в здание общая шина разделяется на две жилы (на нейтраль N и защитный провод PE).

Эта система представляет собой нечто среднее между двумя уже рассмотренными вариантами защиты. Она не лишена тех же недостатков, что и TN-S, так как в случае повреждения проводника PEN на линии от подстанции до объекта, все установленные в нем электроприборы окажутся под опасным напряжением. Для этого случая ПУЭ предписывают дополнительную защиту шины PEN от деформаций и механических повреждений.

Система заземления TN-C-S

В этой системе обустраиваемый контур заземления – это повторное соединение нулевого провода PEN с ЗУ перед вводом на конкретный объект. При случайном обрыве проводника на участке линии питания «трансформатор подстанции — здание» заземление осуществляется исключительно посредством PE провода.

Для этого на вводе в электроустановку напряжением до 1 кВ или в распределительном шкафу дома провод PEN обязательно «расщепляется» на две шины. Одна из них используется как рабочий нулевой проводник, а вторая – в качестве заземляющей жилы.

Рассмотренный подход к организации ПЗ позволяет исключить занос в силовые цепи дома наведенных токов через эффект, оказываемый э/м полями внешних коммуникаций. Вдобавок к этому оно снижает потенциал на корпусах оборудования и бытовых приборов при случайном обрыве N-проводника.

Особенности организации молниезащиты

Помимо предохранения от поражения электрическим током заземление стальных опор может служить в качестве молниезащиты. Особенно важно заземлять опоры при монтаже наружного освещения на открытых площадках, которые удалены от зданий и сооружений. Значительная высота столбов для наружного освещения, которая составляет от 3 до 11 м, способствует притягиванию молний.

Попадание молнии в мачты для светильников наружного освещения, которые не подсоединены к заземлителям, приводит к перенапряжению сети. Если опорные конструкции заземлены, то во время грозы импульсные токи отводятся в грунт.

Для отвода тока молнии следует заземлять каждый столб для наружного освещения. Кроме того, нужно предусмотреть защитные мероприятия от перенапряжения из-за вторичных проявлений молний. Наличие защиты от молний позволяет избежать нарушений в работе линий наружного освещения.

Для чего нужно заземлять ЛЭП и подстанции

По большому счету, воздушная линия (ВЛ) представляет собой ряд столбов (опор), подвергающемуся воздействию природных факторов, таких как перепады температур, атмосферные осадки, прямое воздействие солнечного ультрафиолета и прочих. Ввиду их влияния, могут изменяться свойства диэлектриков и происходить прямое касание токонесущих частей кабеля с опорой. Кроме прочего, нередки кратковременные скачки напряжения в линии со значительным превышением номинального (допустимого) значения, что может приводить к замыканию между кабелем и конструкционными элементами опоры.

При прикосновении к такому столбу человек может получить травму и даже умереть. Поэтому установка заземления на воздушной линии отнюдь не относится к разряду рекомендаций или прихотей органов контроля. Это продиктовано правилами устройства электроустановок (ПУЭ) как основным нормативным документом, регламентирующим требования к энергосистемам, в том числе ВЛ. Согласно этому документу, заземляющие устройства опор воздушных линий обязательны.

Особняком стоит вопрос молниезащиты конструкций. Опоры могут быть выполнены из дерева, железобетона или стали. Для стоящих в чистом поле опор, порой, имеющих весьма значительную высоту, попадание молнии отнюдь не редкое явление. Если для стали или железобетона, имеющих хорошую электропроводность и неспособных к горению, это не принесет серьезных повреждений, то для деревянной конструкции чревато разрушением или воспламенением. Учитывая колоссальное напряжение разряда молнии, возможно разрушение диэлектриков, ограждающих конструкционные элементы от токонесущих частей ВЛ, что, в свою очередь, приводит к аварии.

Все это в равной степени относится и к подстанциям. До сих пор некоторые из них представляют собой большой трансформатор посреди поля, питающий ферму, например. Трансформаторные установки подвержены всем негативным воздействиям, что и ВЛ. Даже если это не так, они должны соответствовать требованиям ПУЭ.

Оборудованная же устройством заземления мачта или подстанция ведет себя иначе. Весь заряд, попавший на опору, стечет на землю, учитывая низкое ее сопротивление и огромную емкость. Это значит, что конструкция не будет находиться под напряжением и будет безопасна для жизни и здоровья людей.

Нужно ли заземлять опоры освещения и как правильно это делать

Как нужно заземлить металлические опоры наружного освещения?

У многих возникает вопрос: “Надо ли заземлять металлические опоры освещения?”

Согласно нормам электробезопасности, инструкции по молниезащите и устройству сетей заземления, все стальные опоры, используемые для обустройства систем наружного освещения, нужно заземлить.

ПУЭ п.6.1.45. При выполнении защитного заземления осветительных приборов наружного освещения должно выполняться также подключение железобетонных и металлических опор, а также тросов к заземлителю в сетях с изолированной нейтралью и к РЕ (PEN) проводнику в сетях с заземленной нейтралью.

Принцип действия защитного заземления заключается в том, что в случае нарушения изоляции электрический ток стекает на землю. Таким образом, в зоне растекания распределяются не опасные для человека напряжения, зависящие от удельного сопротивления почвы и расположения заземлителя. В том случае, если уличное освещение устанавливается в сетях с изолированной нейтралью, штыри или крюки фазных проводов на железных опорах, а также арматура и любые металлические конструкции должны быть заземлены при помощи специальных устройств – заземляющего контура, состоящего непосредственно из заземлителей и заземляющих проводников. Фундаменты под опоры не являются заземлителями, т.к. покрыты спецмастикой от корозии, имеющей диэлектрические свойства.

Как заземлить опору освещения?

Заземлители представляют собой специальные элементы, которые устанавливаются в грунте и могут быть в виде стержней – металлических прутков, так и в виде стальных полос (см. чертеж заземления опоры освещения треугольным контуром заземления). Вертикальные стержни забиваются на глубину до 3 метров, при этом их верхняя часть заземлителя должна устанавливаться приблизительно на расстоянии пол метра от основания почвы. На такой же глубине располагаются и горизонтальные проводники заземлителя, которые, чаще всего, применяются на каменистых почвах. При монтаже заземлителей, проводники, используемые для подсоединения контура заземления должны иметь диаметр как минимум 6 мм. Соединяются между собой заземляющие проводники и заземлители монтажной сваркой, а места соединений окрашиваются краской. Если наружное освещение устанавливается в сетях с заземленной нейтралью, штыри и крюки фазных проводов на металлических опорах, а также арматура и любые металлические конструкции должны подсоединяться к нулевому рабочему проводу. Как правило, это выполняется при помощи специального болта приваренного непосредственно к опоре или проушины. Таким образом, заземление металлических опор уличного освещения с кабельным питанием производится: • В сетях с изолированной нейтралью посредством использования металлической оболочки кабеля; • В сетях с заземленной нейтралью через нулевую жилу, которая соединена с оболочкой кабеля. Для контроля заземления опор уличного освещения после проведения всех электромонтажных работ следует провести замер сопротивления заземляющего устройства с помощью специального прибора. Значение сопротивления не должно быть выше 50 Ом. Заземление осветительных опор может выполнять функции молниезащиты

Особенно это важно, когда опора уличного освещения устанавливается вдали от зданий на открытых площадках. В силу конструктивных габаритов, то есть значительного возвышения над землей, осветительные опоры подвергаются большему воздействию различного вида погодных явлений, чем остальные составляющие пейзажа; высота опоры может достигать от 3 до 11 метров, в силу чего одна из первых и принимает на себя электроразряд

Особенно это актуально для мест, особо подверженных попаданию разряда. Ведь в случае попадания молнии в опору без заземления перенапряжение может возникнуть в целом по сети, что может привести к серьезным последствиям.

Например, представим ситуацию: молния всё же ударила в опору освещения (независимо от того есть там молниеприёмник или нет). Куда пойдёт ток молнии? Если связи с землёй нет вообще, то весь импульс молнии уйдёт в электрическую сеть. Вывод: заземлять опоры надо (причём лучше каждую) как минимум для отвода тока молнии; в подстанции откуда питается уличное освещение необходимо предусматривать хорошую защиту от перенапряжения вторичных проявлений молнии.

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

2.4.38. На опорах ВЛ должны быть выполнены заземляющие устройства, предназначенные для повторного заземления, защиты от грозовых перенапряжений, заземления электрооборудования, установленного на опорах ВЛ. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом.

2.4.39. Металлические опоры, металлические конструкции и арматура железобетонных элементов опор должны быть присоединены к РЕN-проводнику.

2.4.40. На железобетонных опорах РЕN-проводник следует присоединять к арматуре железобетонных стоек и подкосов опор.

2.4.41. Крюки и штыри деревянных опор ВЛ, а также металлических и железобетонных опор при подвеске на них СИП с изолированным несущим проводником или со всеми несущими проводниками жгута заземлению не подлежат, за исключением крюков и штырей на опорах, где выполнены повторные заземления и заземления для защиты от атмосферных перенапряжений.

2.4.42. Крюки, штыри и арматура опор ВЛ напряжением до 1 кВ, ограничивающих пролет пересечения, а также опор, на которых производится совместная подвеска, должны быть заземлены.

2.4.43. На деревянных опорах ВЛ при переходе в кабельную линию заземляющий проводник должен быть присоединен к РЕN-проводнику ВЛ и к металлической оболочке кабеля.

2.4.44. Защитные аппараты, устанавливаемые на опорах ВЛ для защиты от грозовых перенапряжений, должны быть присоединены к заземлителю отдельным спуском.

2.4.45. Соединение заземляющих проводников между собой, присоединение их к верхним заземляющим выпускам стоек железобетонных опор, к крюкам и кронштейнам, а также к заземляемым металлоконструкциям и к заземляемому электрооборудованию, установленному на опорах ВЛ, должны выполняться сваркой или болтовыми соединениями.

Присоединение заземляющих проводников (спусков) к заземлителю в земле также должно выполняться сваркой или иметь болтовые соединения.

2.4.46. В населенной местности с одно- и двухэтажной застройкой ВЛ должны иметь заземляющие устройства, предназначенные для защиты от атмосферных перенапряжений. Сопротивления этих заземляющих устройств должны быть не более 30 Ом, а расстояния между ними должны быть не более 200 м для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100 м – для районов с числом грозовых часов в году более 40.

Кроме того, заземляющие устройства должны быть выполнены:

1) на опорах с ответвлениями к вводам в здания, в которых может быть сосредоточено большое количество людей (школы, ясли, больницы) или которые представляют большую материальную ценность (животноводческие и птицеводческие помещения, склады);

2) на концевых опорах линий, имеющих ответвления к вводам, при этом наибольшее расстояние от соседнего заземления этих же линий должно быть не более 100 м для районов с числом грозовых часов в году до 40 и 50 м для районов с числом грозовых часов в году более 40.

2.4.47. В начале и конце каждой магистрали ВЛИ на проводах рекомендуется устанавливать зажимы для присоединения приборов контроля напряжения и переносного заземления.

Заземляющие устройства защиты от грозовых перенапряжений рекомендуется совмещать с повторным заземлением РЕN-проводника.

2.4.48. Требования к заземляющим устройствам повторного заземления и защитным проводникам приведены в 1.7.102, 1.7.103, 1.7.126. В качестве заземляющих проводников на опорах ВЛ допускается применять круглую сталь, имеющую антикоррозионное покрытие диаметром не менее 6 мм.

2.4.49. Оттяжки опор ВЛ должны быть присоединены к заземляющему проводнику.

Для чего нужно заземлять ЛЭП и подстанции

По большому счету, воздушная линия (ВЛ) представляет собой ряд столбов (опор), подвергающемуся воздействию природных факторов, таких как перепады температур, атмосферные осадки, прямое воздействие солнечного ультрафиолета и прочих. Ввиду их влияния, могут изменяться свойства диэлектриков и происходить прямое касание токонесущих частей кабеля с опорой. Кроме прочего, нередки кратковременные скачки напряжения в линии со значительным превышением номинального (допустимого) значения, что может приводить к замыканию между кабелем и конструкционными элементами опоры.

При прикосновении к такому столбу человек может получить травму и даже умереть. Поэтому установка заземления на воздушной линии отнюдь не относится к разряду рекомендаций или прихотей органов контроля. Это продиктовано правилами устройства электроустановок (ПУЭ) как основным нормативным документом, регламентирующим требования к энергосистемам, в том числе ВЛ. Согласно этому документу, заземляющие устройства опор воздушных линий обязательны.

Особняком стоит вопрос молниезащиты конструкций. Опоры могут быть выполнены из дерева, железобетона или стали. Для стоящих в чистом поле опор, порой, имеющих весьма значительную высоту, попадание молнии отнюдь не редкое явление. Если для стали или железобетона, имеющих хорошую электропроводность и неспособных к горению, это не принесет серьезных повреждений, то для деревянной конструкции чревато разрушением или воспламенением. Учитывая колоссальное напряжение разряда молнии, возможно разрушение диэлектриков, ограждающих конструкционные элементы от токонесущих частей ВЛ, что, в свою очередь, приводит к аварии.

Все это в равной степени относится и к подстанциям. До сих пор некоторые из них представляют собой большой трансформатор посреди поля, питающий ферму, например. Трансформаторные установки подвержены всем негативным воздействиям, что и ВЛ. Даже если это не так, они должны соответствовать требованиям ПУЭ.

Оборудованная же устройством заземления мачта или подстанция ведет себя иначе. Весь заряд, попавший на опору, стечет на землю, учитывая низкое ее сопротивление и огромную емкость. Это значит, что конструкция не будет находиться под напряжением и будет безопасна для жизни и здоровья людей.

Как правильно делать заземления опорных конструкций

В современном мире освещение окружает нас повсеместно: и дома и на улице. Причем роль наружного типа освещения очень важна в городах и селах, ведь оно позволяет избегать множества проблем в вечернее и ночное время суток. При создании наружного типа освещения одним из важных этапов монтажа является заземление опор.

В ходе заземления для опор наружного типа освещения, необходимо понимать и знать основные правила, которые регламентируются соответствующей документацией (например, ПУЭ). Особенно важна данная процедура для воздушных линий (ВЛ) и сети опор наружного типа освещения. Обо всем, что касается этой процедуры, мы поговорим в данной статье.

Для чего нужно

Опоры системы наружного освещения

Заземление для сети опор наружного типа освещения или ВЛ (0,4, 6-10, 20 и 35 кв) играет большое значение, поскольку препятствует риску получения электротравмам при соприкосновении с элементами конструкции в ситуации, когда произошло повреждение изоляции кабеля. При наличии заземления на металлической опоре сети наружного типа освещения или ВЛ, напряжение «разливается» по земле, тем самым становясь безопасным для людей. Данный показатель зависит от того, какое сопротивление имеет почва, в которой установлена опора ВЛ (0,4, 6-10, 20 и 35 кв). В результате, даже если где-то и произошло нарушение изоляции ВЛ, конструкции останутся безопасными.

При штатных условиях работы штыревые изоляторы, смонтированные на опорах, будут обеспечивать надежную изоляцию всех проводов от конструкционных элементов. Но бывают ситуации, когда напряжение в сети значительно превышает то напряжение, на которое была рассчитана ВЛ (0,4, 6-10, 20 и 35 кв). В такой ситуации перенапряжения возможен пробой изоляции ВЛ и, как следствие, выход сети из строя. Для того чтобы ограничить значение перенапряжения и повысить безопасность, необходимо понизить сопротивление для «растекания тока». С этой целью и устанавливают на ВЛ (0,4, 6-10, 20 и 35 кв) и подпорах наружного типа освещения защитное заземление.

Особенности процедуры

Заземление металлических опор

Контур заземления формируют исходя из того, из чего была изготовлена опора. На сегодняшний день применяется три варианта конструкций:

• железобетонные. Здесь при наличии сети заземленной нейтралью, вместе с арматурой конструкций, защиту оформляют через подсоединение к заземленному проводу (нулевому) специального проводника. Последний должен идти диаметром от 6 мм (не менее);
• деревянные. На деревянных подпорах штыри и крюки не заземляют;

При заземлении ВЛ (0,4, 6-10, 20 и 35 кв) необходимо учитывать и расстояние между соседними опорами. Обычно расстояние между ними составляет 100 или 200 м. Это параметр определяется среднегодовым числом гроз, характерным для данной местности. Обязательно следует делать заземление опор (повторное или нет), имеющих ответвление к сооружениям, где находится большое количество людей. Для предохранения от перенапряжения применяются две разновидности заземлителей:

• вертикальные штыри, которые зарываются в землю вертикально;
• горизонтальные пластины. Такие заземлители как правило применяются для каменистых почв.

Особенности системы

Здесь применяется датчик движения и другие элементы охранных систем.

• создание необходимого уровня подсветки приезжей части;
• подсветка тротуаров;
• обеспечение необходимого уровня освещенности на территории, вблизи заборов и других ограждений (для частных домов);
• создание единой системы освещения и сигнализации. Здесь применяется датчик движения и другие элементы охранных систем.

Чтобы светильники наружного типа работали качественно и продолжительный период времени, необходимо следовать требованиям ПУЭ. При этом большое значение здесь имеет защитное заземление светильников. Чтобы сделать правильное заземление, нужно четко представлять себе весь этот процесс. Поэтому здесь большая роль отводится именно защитной функции элементов наружного освещения.

Обратите внимание! Для совещания улиц могут использоваться любые типы светильников и разные источники питания. При этом они должны отвечать определенным требованиям, для работы на улице. Наиболее часто светильники наружного типа работы устанавливаются на металлических или железобетонных опорах, которые тянутся вдоль дорог и трауров

В последнее время все чаще для организации наружного освещения используются металлические опоры. Это связано со следующими преимуществами таких видов опор:

Наиболее часто светильники наружного типа работы устанавливаются на металлических или железобетонных опорах, которые тянутся вдоль дорог и трауров. В последнее время все чаще для организации наружного освещения используются металлические опоры. Это связано со следующими преимуществами таких видов опор:

• возможность применять в различных климатических зонах;
• такие опоры могут выдержать большую статическую нагрузку;
• имеют красивый и эстетичный внешний вид;
• срок службы более продолжительный, чем у железобетонных конструкций;

Обратите внимание! Металлические опоры для наружного освещения могут прослужить до 75 лет! Конечно, при условии, что они, как и установленные на них светильники, имеют качественное заземление, проведенное по нормам, установленных ПУЭ. универсальность. На них могут устанавливаться любые лампы уличного типа

На них могут устанавливаться любые лампы уличного типа

универсальность. На них могут устанавливаться любые лампы уличного типа.

Металлические опоры на дорогах

Особенности подстанций

Все ранее описанное относится и к подстанциям, несмотря на то, что они находятся под крышей. Исключение составляет лишь то, что там довольно часто или постоянно находятся люди, а, следовательно, к их заземлению предъявляются особые требования.

В общем случае заземление подстанции состоит из следующих элементов:

• внутренний контур;
• внешний контур;
• устройство молниезащиты объекта.

Внутренний контур заземления подстанции обеспечивает простое и надежное соединение с землей всех устройств, находящихся внутри подстанции. Для этого по периметру всех помещений объекта на высоте 40 см от пола дюбелями закрепляют стальную полосу. Контуры всех помещений, а также и их составные части соединяются сваркой или резьбовыми соединениями, если таковые предусмотрены. Все металлические части, непредназначенные для прохождения тока (корпуса приборов, ограждения, люки и подобное тому), соединяются с этой шиной. Подобные полосы оснащаются резьбовыми соединениями с шайбами увеличенной ширины и гайками типа «барашек». Это позволяет получить надежное переносное заземление. Нулевая шина силового трансформатора, учитывая схему с глухозаземленной нейтралью, соединяется с полученным контуром.

Из чего состоит заземление

1. Внешний контур заземления. Располагается за пределами помещений, непосредственно в грунте. Представляет собой пространственную конструкцию из электродов (заземлителей), соединенных между собой неразделимым проводником.
2. Внутренний контур заземления. Токопроводящая шина, размещенная внутри здания. Охватывает периметр каждого помещения. К этому устройству подсоединяются все электроустановки. Вместо внутреннего контура может быть установлен щиток заземления.
3. Заземляющие проводники. Соединительные линии, предназначенные для подключения электроустановок непосредственно к заземлителю, или внутреннему контуру заземления.

Рассмотри эти компоненты подробнее.

Внешний, или наружный контур

Монтаж контура заземления зависит от внешних условий. Прежде чем начать расчет, и выполнить проектный чертеж, необходимо знать параметры грунта, в котором будут установлены заземлители. Если вы сами строили дом, эти характеристики известны. В противном случае лучше вызвать геодезистов, для получения заключения по грунту.

Какие бывают грунты, и как они влияют на качество заземления? Примерное удельное сопротивление каждого типа грунта. Чем оно ниже, тем лучше проводимость.

• Глина пластичная, торф = 20–30 Ωм·м
• Суглинок пластичный, зольные грунты, пепел, классическая садовая земля = 30–40 Ом·м
• Чернозем, глинистые сланцы, полутвердая глина = 50–60 Ом·м

Это лучшая среда для того, чтобы установить наружный контур заземления. Сопротивление растекания тока будет достаточно низким даже при малом содержании влаги. А в этих грунтах естественная влажность обычно выше среднего.

Полутвердый суглинок, смесь глины и песка, влажная супесь — 100–150 Ом·м

Сопротивление немного выше, но при нормальной влажности параметры заземления не выйдут за нормативы. Если в регионе установки установится продолжительная сухая погода, необходимо принимать меры к принудительному увлажнению мест установки заземлителей.

Глинистый гравий, супесок, влажный (постоянно) песок = 300–500 Ом·м

Гравий, скала, сухой песок – даже при высокой общей влажности, заземление в такой почве будет неэффективным. Для соблюдения нормативов, придется устанавливать глубинные заземлители.

Многие владельцы объектов, экономя «на спичках», просто не понимают, для чего нужен контур заземления. Его задача при соединении фазы с землей обеспечить максимальную величину тока короткого замыкания. Только в этом случае быстро сработают устройства защитного отключения. Этого невозможно достичь, если сопротивление растекания тока будет высоким.

Определившись с грунтом, вы сможете выбрать тип, и самое главное — размер заземлителей. Предварительный расчет параметров можно выполнить по формуле:

Расчет приведен для вертикально установленных заземлителей.

Расшифровка величин формулы:

• R0 — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
• Рэкв — удельное сопротивление грунта, см. информацию выше.
• L — общая длина каждого электрода в контуре.
• d — диаметр электрода (если сечение круглое).
• Т — вычисленное расстояние от центра электрода до поверхности земли.

Задавая известные данные, а также меняя соотношение величин, вы должны добиться значения для одного электрода порядка 30 Ом.

Если установка вертикальных заземлителей невозможна (по причине качества грунта), можно рассчитать величину сопротивления горизонтальных заземлителей.

Поэтому лучше потратить больше времени на забивание вертикальных стержней, чем следить за барометром и влажностью воздуха.

И все же приводим формулу расчета горизонтальных заземлителей.

Соответственно, расшифровка дополнительных величин:

• Rв — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
• b — ширина электрода — заземлителя.
• ψ — коэффициент, зависящий от погодного сезона. Данные можно взять в таблице:

ɳГ — так называемый коэффициент спроса горизонтально расположенных электродов. Не вдаваясь в подробности, получаем цифры из таблицы на иллюстрации:

Предварительный расчет сопротивления необходим не только для правильного планирования закупок материала: хотя будет обидно, если вам не хватит для завершения работ, пары метров электрода, а до магазина несколько десятков километров. Более-менее аккуратно оформленный план, расчеты и чертежи, пригодятся для решения бюрократических вопросов: при подписании документов о приемке объекта, или составлении ТУ с компанией энергосбыта.

Разумеется, никакой инженер не подпишет бумаги только на основании пусть и красиво исполненных чертежей. Будут произведены замеры сопротивления растекания.

Глава 6.1. Общая часть.

Защитные меры безопасности.

6.1.37. Защитное заземление установок электрического освещения должно выполняться согласно требованиям гл. 1.7, а также дополнительным требованиям, приведенным в пп. 6.1.38-6.1.47, 6.4.9 и гл. 7.1, 7.2, 7.3, 7.4.

6.1.38. Защитное заземление металлических корпусов светильников общего освещения с лампами накаливания и с лампами люминесцентными, ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ, натриевыми со встроенными внутрь светильника пускорегулирующими аппаратами следует осуществлять:

1. В сетях с заземленной нейтралью — присоединением к заземляющему винту корпуса светильника РЕ проводника.

Заземление корпуса светильника ответвлением от нулевого рабочего провода внутри светильника запрещается.

2. В сетях с изолированной нейтралью, а также в сетях, переключаемых на питание от аккумуляторной батареи, — присоединением к заземляющему винту корпуса светильника защитного проводника.

При вводе в светильник проводов, не имеющих механической защиты, защитный проводник должен быть гибким.

6.1.39. Защитное заземление корпусов светильников общего освещения с лампами ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ, ДНаТ и люминесцентными с вынесенными пускорегулирующими аппаратами следует осуществлять при помощи перемычки между заземляющим винтом заземленного пускорегулирующего аппарата и заземляющим винтом светильника.

6.1.40. Металлические отражатели светильников с корпусами из изолирующих материалов заземлять не требуется.

6.1.41. Защитное заземление металлических корпусов светильников местного освещения на напряжение выше 50 В должно удовлетворять следующим требованиям:

1. Если защитные проводники присоединяются не к корпусу светильника, а к металлической конструкции, на которой светильник установлен, то между этой конструкцией, кронштейном и корпусом светильника должно быть надежное электрическое соединение.

2. Если между кронштейном и корпусом светильника нет надежного электрического соединения, то оно должно быть осуществлено при помощи специально предназначенного для этой цели защитного проводника.

6.1.42. Защитное заземление металлических корпусов светильников общего освещения с любыми источниками света в помещениях как без повышенной опасности, так и с повышенной опасностью и особо опасных, во вновь строящихся и реконструируемых жилых и общественных зданиях, а также в административно-конторских, бытовых, проектно-конструкторских, лабораторных и т.п. помещениях промышленных предприятий (приближающихся по своему характеру к помещениям общественных зданий) следует осуществлять в соответствии с требованиями гл. 7.1.

6.1.43. В помещениях без повышенной опасности производственных, жилых и общественных зданий при напряжении выше 50 В должны применяться переносные светильники класса I по ГОСТ 12.2.007.0-75 «ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности».

Групповые линии, питающие штепсельные розетки, должны выполняться в соответствии с требованиями гл. 7.1, при этом в сетях с изолированной нейтралью защитный проводник следует подключать к заземлителю.

6.1.44. Защитные проводники в сетях с заземленной нейтралью в групповых линиях, питающих светильники общего освещения и штепсельные розетки (пп. 6.1.42, 6.1.43), нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим.

6.1.45. При выполнении защитного заземления осветительных приборов наружного освещения должно выполняться также подключение железобетонных и металлических опор, а также тросов к заземлителю в сетях с изолированной нейтралью и к РЕ (PEN) проводнику в сетях с заземленной нейтралью.

6.1.46. При установке осветительных приборов наружного освещения на железобетонных и металлических опорах электрифицированного городского транспорта в сетях с изолированной нейтралью осветительные приборы и опоры заземлять не допускается, в сетях с заземленной нейтралью осветительные приборы и опоры должны быть подсоединены к PEN проводнику линии.

6.1.47. При питании наружного освещения воздушными линиями должна выполняться защита от атмосферных перенапряжений в соответствии с гл. 2.4.

6.1.48. При выполнении схем питания светильников и штепсельных розеток следует выполнять требования по установке У 30, изложенные в гл. 7.1 и 7.2.

6.1.49. Для установок наружного освещения: освещения фасадов зданий, монументов и т.п., наружной световой рекламы и указателей в сетях TN-S или TN-C-S рекомендуется установка УЗО с током срабатывания до 30 мА, при этом фоновое значение токов утечки должно быть, по крайней мере, в 3 раза меньше уставки срабатывания УЗО по дифференциальному току.

Источник http://news.elteh.ru/arh/2015/92/04.php

Источник https://dzgo.ru/montazh/zazemlenie-opor.html

Источник https://ledsshop.ru/zazemlenie-opor-osvesenia-sposoby-i-trebovania/