Как сделать заземление опоры
Нужно ли заземлять опоры освещения и как правильно это делать
Системы наружного освещения предназначены для подсветки в темное время суток проезжей части в населенных пунктах и на транспортных развязках автомагистралей, тротуаров и внутридомовых территорий, необходимых участков на охраняемых объектах, приусадебных участков в частных домовладениях. Для их безопасного функционирования применяется заземление опор освещения (мачт, столбов) и наружных светильников.
Установка систем наружного освещения производится соответственно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ).
Почему необходимо заземлять опоры
Нарушение изоляции, обрыв провода, перекрытие или пробой изолятора вызывают протекание токов через мачту и образование напряжения прикосновения и пошагового напряжения. Снабжение опор заземляющими устройствами защищает от электротравмирования находящихся поблизости людей.
Исходя из инструкции по молниезащите и устройству систем заземления, металлические опоры, применяемые при проведении наружного освещения, обязательно нужно заземлить.
Заземление требуется при размещении на опоре молниезащитных средств. В случае прямого удара молнии в опору, через заземляющее устройство происходит отвод импульсных токов, понижая напряжение на изоляции силового кабеля.
Способы заземления
Для каждого вида электроопор в ПУЭ разработаны условия и способы заземления. Существует 3 вида столбов линии электропередачи:
В п. 6.1.45 ПУЭ указано, что железобетонные и металлические опоры в сетях с изолированной нейтралью должны быть подключены к заземлителю, в сетях с заземленной нейтралью — к PE (PEN) проводнику.
Арматура на деревянных столбах не заземляется.
Важно! Деревянные опоры заземляются только, если они установлены в населенном пункте с одноэтажными строениями и их высота превышает высоту строений.
Заземление железобетонных опор осуществляется двумя способами:
Металлические опоры устанавливают чаще, они имеют перед деревянными и железобетонными следующие преимущества:
Заземление металлических опор осуществляется так же, как и ж/б мачт. Заземляющим проводником может служить корпус опоры. Заземляемые элементы соединяются с опорой, а основание опоры — с заземлителем.
Устройство искусственного заземления
Заземляющее устройство состоит из заземляющей магистрали и заземлителя.
Согласно требованиям ПУЭ, в качестве заземляемых электродов, перемычек и магистралей могут применяться:
Сечение магистрали должно быть не менее 100 кв. мм, а с молниезащитой — не менее 160 кв. мм.
Соединение магистрали и заземлителя осуществляется путем сварки, места соединения покрываются антикоррозийной краской.
Вышеперечисленные размеры являются минимальными и применяются на временных конструкциях. Для заземляющих устройств на постоянных осветительных системах диаметр заземляемых электродов рассчитывается в зависимости от насыщенности влагой местного грунта. В сухих грунтах диаметр увеличивается на 2-3 мм, во влажных — до 2 раз больше минимального значения.
Варианты подключения
В зависимости от состава и удельного сопротивления грунта применяется заземлитель с вертикальным или горизонтальным расположением электродов.
Если проводимость нижних слоев грунта ниже, чем верхних, рекомендована установка заземлителей с вертикально расположенными электродами. При небольшой занимаемой площади они обеспечивают малое сопротивление растеканию тока и способствуют лучшему отводу импульсных токов при попадании молнии в опору. Электроды углубляются на 3 м. Высота над уровнем грунта — 0,5 м.
При высокой проводимости верхних слоев грунта, в каменистых и скальных грунтах, где невозможно заглубление вертикальных электродов, допускается применение горизонтальных протяженных электродов. Электроды располагаются на глубине 0,5 м, а на вспахиваемых участках углубляются на 1 м.
Важно! При повышенном удельном сопротивлении грунтов целесообразно применение противовесов — непрерывных горизонтальных электродов, соединяющих сразу несколько опор.
Проверка заземления
Согласно Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП),
тщательный осмотр наружных частей устройства заземления следует проводить не реже 1 раза в 6 месяцев. Проверка с выборочным вскрытием грунта проводится не реже 1 раза в 12 лет.
Замеры сопротивления заземления на опорах внешнего освещения проводятся не реже 1 раза в 6 лет.
Справка! Сопротивление устройств заземления на опорах должно быть не более 30 Ом.
Системы наружного освещения, смонтированные, заземленные и обслуживаемые согласно требованиям ПУЭ и ПТЭЭП, могут надежно и безопасно прослужить не одно десятилетие.
Наличие системы заземления на электроопорах обезопасит электромонтажные работы и убережет линию электропередачи от перенапряжения в случае прямого попадания молнии в опору.
Заземление опор на линиях электропередач
Также, как и в других элементах электрической цепи системы на воздушных линиях электропередачи могут возникать повреждения с нарушением рабочей изоляции. Обрыв провода, перекрытие или пробой изоляторов и т. п. причины могут вызвать протекание тока через поврежденную опору, а в некоторых случаях и через соседние с ней. Данный процесс сопровождается появлением потенциала на опоре, а, следовательно, и напряжений прикосновения и шаговых напряжений. Для защиты людей, находящихся вблизи с поврежденной опорой, опоры присоединяются к специальным заземляющим устройствам для уменьшения сопротивления растеканию тока в земле. На деревянных опорах потенциал практически не может появиться, поэтому для них даже при наличии металлических траверс защитное заземление не выполняется. Защитное заземление на опорах ВЛ напряжением выше 330 кВ также не выполняется в силу наличия быстродействующих защит и существенного усложнения заземляющего устройства для обеспечения безопасных величин напряжения прикосновения и шага.
Кроме того, заземление опор выполняется при наличии средств молниезащиты. Главным средством молниезащиты на ВЛ является подвеска грозозащитного троса. Заземляющее устройство предназначается для отвода в землю импульсных токов, возникающих в результате прямого удара молнии в опоры или грозозащитные тросы, а также для снижения напряжения на изоляции линии при этом. Так же к заземляющему устройству подключаются защитные искровые промежутки, трубчатые и вентильные разрядники, ограничители перенапряжений, длинно-искровые и мультикамерные разрядники и т.д.
Также, заземляются металлические и железобетонные опоры ВЛ 110-500 кВ без средств молниезащиты, если это необходимо по условиям обеспечения работы релейной защиты и автоматики.
Рисунок 2 — Подключение заземляемых элементов к заземлителю на металлических опорах
Правила устройства электроустановок регламентируют наибольшее сопротивление заземляющего устройства опор в зависимости от удельного сопротивления грунта, высоты опор, количества цепей ВЛ, числа грозовых отключений, высоты расположения ВЛ над уровнем моря, типа местности (населенная/ненаселенная) по которой проходит ВЛ. Значения сопротивления должны обеспечиваться в летнее время, т.е. без учёта промерзания грунта.
Для опор ВЛ напряжением до 35 кВ сопротивление заземляющего устройства должно обеспечиваться только за счёт искусственных заземлителей. Для опор ВЛ 110 кВ в грунтах с удельным сопротивлением до 1000 Ом∙м в качестве естественных заземлителей могут быть использованы железобетонные фундаменты опор (сборные, монолитные, сваи, набивные). При этом фундаменты не должны иметь гидроизоляции полимерными материалами и необходимо обеспечить металлическую связь между анкерными болтами и арматурой фундамента.
Искусственные заземлители опор представляют собой металлические проводники, которые находятся в непосредственном соприкосновении с землей. Конструктивные решения, принимаемые при проектировании заземляющего устройства, зависят от типа фундамента опоры. Расположение и линейные размеры искусственных заземлителей должны быть согласованы с величиной удельного сопротивления грунта и расположением стоек опоры. Для создания многочисленных путей току молнии или повреждения, стекающему с опоры в землю, и обеспечения достаточного полного использования проводимости растеканию единичных заземлителей рекомендуется выполнять заземляющее устройство в виде групп заземлителей, расположенных около каждой стойки опоры.
Рисунок 3 — Различные конфигурации заземляющего устройства
В зависимости от удельного сопротивления грунта и типов фундамента целесообразно применение тех или иных конструктивных исполнений заземляющих устройств.
В случаях, когда проводимость нижних слоев грунта значительно ниже верхних, а также при использовании свайных фундаментов рекомендуется установка вертикальных электродов. Они хорошо отводят импульсные токи грозовых разрядов. Глубинные заземлители занимают небольшую площадь и за счёт большой глубины обеспечивают малую величину сопротивления растеканию тока. При проектировании глубинных заземлителей важно правильно выбрать расчётное значение удельного сопротивления грунта с учётом его неоднородности, а также определить оптимальную длину единичного электрода.
Когда проводимость поверхностных слоев грунта достаточно высока можно применять горизонтальные протяжённые заземлители. Также данное решение применяется в каменистых и скальных грунтах, когда невозможно заглубить вертикальные заземлители. На участках с очень высоким удельным сопротивлением грунта может быть эффективно применение непрерывных горизонтальных электродов, соединяющих несколько опор (так называемые противовесы).
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:
Обратите внимание! Заземление на деревянных опорах ставят только тогда, когда линия электропередач или системы наружного освещения проходит по населенным пунктам, где имеются одно- и двухэтажные постройки. Населенный пункт в такой ситуации также не должен иметь излишне возвышающихся труб (экранированных), деревьев и т.д. Тут появляется потребность в защите сети от перенапряжений атмосферного порядка с помощью заземляющих устройств. Их сопротивление – до 30 Ом (не более).
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:
Вид заземлителей предопределяется типом грунтов в месте монтирования опор ВЛ (0,4, 6-10, 20 и 35 кв) или наружного освещения.
Как происходит сама процедура
После контура заземления проводится установка заземляющего спуска. Он выполняется из стального прутка или полоски и обладает теми же размерами, что и соединение, установленное между заземлителями. Контур защиты подсоединяется к спуску снизу. Спуск сверху подводится к металлическим нетокопроводящим частям конструкции опоры.
Эта процедура хорошо видна на рисунке.
Заземление на опоре (деревянной):
а — общий внешний вид, б — вариант заземления крюков
а — общий внешний вид, б — вариант заземления крюков
К деревянной опоре после контура (заземлитель 1 и 2) подводят соединяющую полосу (2) и спуск (3). Здесь спуск монтируют часто (шаг — 300 мм), скрепляя скобами. При этом спуск, а точнее его верхняя часть (4), будет выступать над опорой, выполняя роль молниеотвода. На рисунке (б) представлено заземление для металлической опоры в сети электропередач или наружного освещения. Контур защиты от перенапряжения здесь также будет соединяться со спуском (1). Но в этой ситуации спуск будет присоединен сваркой перемычки (2) или болтовыми зажимами, которые направляют нулевой потенциал земли на нулевой провод (3) и крюк (4).
Требования ПУЭ
ПУЭ является регламентирующей документацией, на которую следует опираться при реализации защитных заземляющих мероприятий (повторное оно или нет) опор сети электропередач или наружного освещения. Контур заземления следует всегда устанавливать по этим правилам, чтобы избежать проблем в дальнейшем.
В ПУЭ изложены такие рекомендации:
Заземление на каждой опоре
Заземление на каждой опоре
Обратите внимание! Контур заземления в данной ситуации не нужно устанавливать у первой опоры. Это обуславливается тем, что здесь нулевой провод будет наглухо подсоединен к нулевой точке источника питания.
Защитное заземление:
1 – места для сварки; 2 – сам заземлитель; 3 – проводник к заземлителю.
Следуя этим рекомендациям, установка защиты от перенапряжения, вне зависимости от того, повторное оно или нет, пройдет качественно. Также удастся подобрать правильное сопротивление для каждого варианта опор.
Особенности
При формировании заземления для BЛ до 1 кВ следует придерживаться следующих нюансов:
В других ситуациях все определяется типами систем, опорами и другими составляющими.
Заключение
При создании заземления на различных типах опор, входящих в систему наружного освещения или ВЛ, необходимо в обязательном порядке руководствоваться установленными правилами и рекомендациями, приведенных в ПУЭ. Только так можно добиться качественного и правильного заземления, которое будет защищать опоры от повреждения изоляции кабелей и предотвращать рисковые ситуации, когда людей может бить током при прикосновении к опорам.