Для чего заземляются опоры
Заземление опор
Подписка на рассылку
Воздушные линии электропередач в результате обрыва проводов, нарушения рабочей изоляции могут стать причиной электротравм технического персонала и населения. Протекание тока через опоры ВЛ сопровождается появлением потенциала на опоре и возникновении опасных для жизни напряжения прикосновения и шагового напряжения в радиусе десяти метров от столба.
Защитить людей от поражения электротоком помогает защитное заземление – умышленное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей опор, которые могут оказаться под напряжением, с землей или заземляющим устройством.
Воздушные линии электропередач прокладывают на металлических, железобетонных и деревянных столбах. Заземление опор ВЛ выполняется согласно Правилам устройства электроустановок:
Заземление опор освещения и воздушных линий электропередач делается на каждой опоре, кроме первой, нулевой провод которой наглухо присоединяется к нулевой точке источника питания.
Конструкция заземляющего устройства
Заземляющие устройства опор состоят из заземляющей магистрали и заземлителей.
Заземлители делятся на:
Способ монтажа проводников зависит от состава и удельного сопротивления грунта:
Проверка сопротивления заземления
После монтажа заземляющей защиты проверяется сопротивление заземления опор воздушных линий, которое должно быть больше 50 Ом.
Проверка сопротивления заземления ВЛ до 1 кВ проводится раз в 6 лет, ВЛ выше 1 кВ не реже одного раза в 12 лет.
Устройство и эксплуатация заземления опор освещения и воздушных линий должно выполняться в соответствии с требованиями ПУЭ и ПТЭЭП, только в этом случае оно может реально защитить человека от поражения электротоком при повреждении рабочей изоляции опор.
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 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.
Для чего заземляются опоры
Заземление опор и мачт освещения помогает защитить людей от поражения электрическим током в чрезвычайных ситуациях. Это также необходимо при установке на них громоотвода. В случае прямого удара молнии заземление проводит импульсные токи, тем самым снижая напряжение на изоляции кабеля.
Требования к заземлению опор: изолированная и заземленная нейтраль
Заземление является обязательным этапом установки фонарных столбов в соответствии с PUE 7. Документ содержит несколько разделов на эту тему: Глава 6.1. и глава 1.7.
Глава 1.7 ПУЭ 7 содержит требования к заземляющим устройствам для электрических установок в сетях с двумя типами нейтральных проводников. Опоры делятся на категории сетей с напряжениями ниже и выше 1 кВ.
Так, заземление стальных опор может осуществляться с помощью:
Изолированной нейтрали, которая подсоединена к заземлителю через другие приборы или вовсе не имеет с ним контакта. Ее используют везде, где требуется обеспечить повышенную безопасность или нет возможности сделать нормальное заземление. Чаще всего она применяется в сети со средним классом напряжение 1-35 кВ.
Заземленной нейтрали, которая в отличие от предыдущей имеет соединение с самим заземлителем. Ее используют при напряжении в сети от 110 кВ.
Разница между нейтралями
При изолированной нейтрали риск тока при прикосновении к одному из проводов и трубопроводу очень низок. Если один проводник касается проводящих частей, то сеть продолжит работать из-за малых токов утечки. Это дает время на поиск и устранение повреждений.
При той же ситуации, но уже с заземленной нейтралью, для человека могут наступить серьезные последствия. Но такая нейтраль позволяет получить большие токи ОЗЗ (однофазного замыкания на землю) и отключить релейную защиту. Поврежденный участок при коротком замыкании быстро и надежно отключается в автоматическом режиме.
Как заземляют опоры освещения:
Магистралью могут выступать:
уголки с полками толщиной 4 мм;
стальные пруты диаметром от 10 мм;
оцинкованные стальные пруты с диаметром от 10 мм;
стальные полосы толщиной не менее 4 мм.
Это минимальные размеры магистралей, которые корректируются с учетом типа грунтов в местности, где устанавливаются опоры. В заземленных нейтралях воздушных линий до 1 кВ используют нулевой провод, который по тем же опорам прокладывают в месте с фазными линиями. Опору подключают к нему посредством перемычки, а подсоединение – при помощи болтовых зажимов.
Для изолированных нейтралей заземляющим устройством может выступать провод из нескольких жил с общей площадью сечения от 35 мм2 или прут диаметром от 10 мм. Для заземления столба с одной стороны проводник соединяют с опорой, а со второй – с заземлителем. В процессе могут использоваться 2 вида электродов:
Вертикальные. Используются чаще всего, устанавливаются на глубине до 3 м. Подходят для грунтов, имеющих верхние слои с большей проходимостью, чем у нижних.
Горизонтальные. Подходят для сложных грунтов, где трудно установить вертикальные электроды. Глубина их размещения составляет около 0,5-1 м.
Как сделать заземление опоры:
Последовательность устройства заземления:
Рытье траншеи шириной около 0,5 м и глубиной, подходящей для выбранных электродов.
Монтаж и формирование контура заземлителей.
Обварка с помощью выбранной магистрали: полосы или прута.
Выполнение антикоррозийной защиты сварочных швов.
Погружение заземляющего спуска из полоски или прута тех же размеров, что и магистраль.
Соединение контура защиты со спуском, а спуска – с корпусом опоры.
Проверка заземления опор должна проводиться в соответствии с ПТЭПП с частотой минимум 1 раз в 6 месяцев.