Для чего заземляют 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).
ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7
Раздел 2. Канализация электроэнергии
Глава 2.4. Воздушные линии электропередачи напряжением до 1 кВ
Заземление. Защита от перенапряжений.
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.
Заземление стальных опор освещения — как правильно это делать
Во многих случаях при сооружении наружного освещения скверов и площадей, автомобильных трасс, спортивных площадок и объектов ЖКХ востребованы металлические опоры.
Популярность использования металлических опор в качестве несущих конструкций для размещения приборов уличного освещения обусловлена продолжительным сроком службы и эксплуатационными свойствами.
Преимущества опор из металла
Опоры из металла для линий освещения улиц и других объектов имеют относительно малый вес и отличаются повышенной прочностью. Для них также характерно следующее:
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:
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:
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.
Как заземлять опоры
Заземление стальных опор освещения предусматривает два варианта, которые различаются способом организации. Заземление светильников наружного освещения проводится:
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.
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.
Заземление железобетонных опор — необходимые меры для безопасности ЛЭП
Подписка на рассылку
Для того чтобы обеспечить безопасность персонала, работающего с опорами линий электропередач, необходимо осуществить заземление железобетонных опор. Воздушные линии электропередач, которые установлены на железобетонных опорах, должны иметь заземление арматуры, штырей и крюков фазных проводов. Сопротивление устройства для заземления при этом не должно превышать значение в 50 Ом.
Заземление железобетонных опор: материалы и особенности
У опор воздушных линий заземляют арматуру, после чего осуществляют повторное заземление нулевого провода (рис. 1).
При этом и заземляющие и нулевые проводники должны иметь определенный диаметр –не менее 6 мм.
Воздушные линии напряжением от 6 до 10 кВ обязательно должны иметь заземленные опоры, на которых установлены: устройства для защиты от грозы, трансформаторы и предохранители. Устройства заземления включают в себя заземлители и спуски, которые соединяют заземлители с элементами опоры.
Для железобетонных опор напряжением 6-10 кВ в качестве заземляющих спусков используется арматура стоек, а если опоры имеют оттяжки, они также применяются в качестве заземляющих проводников к арматуре. Спуски, прокладываемые по опоре для заземления, должны обладать сечением не менее 35 мм 2 либо иметь диаметр не меньше 10 мм. Обрыв спуска может привести к серьезным последствиям и не только представлять опасность для жизни людей, но и повредить опору (рис. 2) в случае повреждения изоляции проводки.
Сопротивление устройств для заземления ЖБ-опор
Заземление железобетонных опор обязательно должно обеспечивать установленные параметры сопротивления. В ненаселенной местности, где опоры установлены в грунте с сопротивлением до 100 Ом/м, сопротивление устройств не должно превышать 30 Ом, а в грунтах с большим сопротивлением – 0,3 Ом. В населенных местностях при сопротивлении грунта до 100 Ом/м, сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 10 Ом. В целом сопротивление заземляющего устройства зависит не только от грунта, но и от количества и вида заземлителей, а также их расположения и заглубления.