Заземление стальных опор освещения

Основные требования

Согласно требованиям ПУЭ, практически каждая опора должна иметь заземляющее устройство. Оно необходимо для предотвращения перенапряжения атмосферного характера (молния), защиты электрооборудования, размещенного на мачте, а также реализации повторного заземления. Его сопротивление при этом не должно превышать 30 Ом. Причем громоотводы и подобные устройства, должны соединяться с заземлителем отдельным проводником. Кроме прочего, обязательному заземлению подлежат растяжки, устанавливаемые для устойчивости опоры, если они присутствуют в ее конструкции. Все межсоединения, провода снижения и заземлителя, например, предпочтительно выполнять сваркой, а, за неимением возможности, скручиваться болтами. Все части заземляющего устройства должны быть выполнены из стали диаметром не менее 6 мм. Сам проводник и места стыковок должны иметь антикоррозийное покрытие. Обычно это стальная оцинкованная проволока соответствующего диаметра.

Железобетонные столбы

Устройство заземления ВЛ зависит от материала опор. В случае железобетонной конструкции все выступающие сверху и снизу элементы арматуры должны быть присоединены к PEN-проводнику (нулевая шина), который впоследствии играет роль заземления. К нему же следует присоединить крюки, кронштейны и другие металлоконструкции, находящиеся на опоре. Все это в равной степени относится и к металлическим мачтам ВЛ.

Деревянные столбы

С деревянными опорами ВЛ дело обстоит несколько иначе. Ввиду диэлектрических свойств древесины, каждая из мачт не нуждается в отдельном устройстве заземления. Оно устанавливается лишь при наличии на мачте молниеотвода или повторного заземления. Кроме того, металлическая оболочка кабеля соединяется с PEN-шиной линии в местах перехода ВЛ в кабельную линию.

Малоэтажная застройка

Все виды опор должны быть оборудованы устройствами заземления, если речь идет о населенных пунктах с малоэтажной застройкой (1 или 2 этажа).

Расстояние между такими мачтами зависит от среднегодового значения часов, в которые случается гроза. Если эта величина не превышает 40, то промежутки между опорами с громоотводами должны составлять менее 200 м. В противном случае это расстояние сокращается до 100 м. Кроме того, обязательному заземлению подлежат опоры, представляющие ветвление от ВЛ к объектам с потенциально массовым скоплением людей, клубы или дома культуры, например.

Установка заземлителей

Заземление ВЛ осуществляется вертикальными или горизонтальными заземлителями. В первом случае это стальные штыри, закопанные или забитые в землю, а во втором представляют собой полосы металла, расположенные параллельно земле под ее поверхностью. Последний вариант применяют для грунта с высоким удельным сопротивлением. После закапывания контура землю трамбуют для обеспечения лучшего ее контакта с металлом. Затем производится измерение сопротивления у заземления опор ВЛ. Оно является произведением значения, полученного прямым измерением, на коэффициент, зависящий от типа и размера заземлителя, а также климатической зоны (есть специальные таблицы).

Приемка воздушных линий в эксплуатацию

Вновь сооруженную BЛ принимает приемочная комиссия. Линия должна удовлетворять требованиям действующих ПУЭ и СНиП. При приемке в эксплуатацию новой ВЛ напряжением до 1 кВ сдающая организация передает эксплуатирующей организации следующую документацию:

1. проект линии с расчетами и изменениями, внесенными в процессе строительства и согласованными с проектной организацией;
2. исполнительную схему сети с указаниями на ней сечений проводов и их марок, защитных заземлений, средств молниезащиты, типов опор и др.;
3. акты осмотра выполненных переходов и пересечений, составленные совместно с представителями заинтересованных организаций;
4. акты на скрытые работы по устройству заземлений и заглублений опор;
5. описание конструкции заземлений и протоколы измерений сопротивления заземляющего устройства;
6. паспорт линии, составленный по установленной форме;
7. инвентарную опись вспомогательных сооружений линии, сдаваемого аварийного запаса материалов и оборудования;
8. протокол контрольной проверки стрел провеса и габаритов В Л в пролетах и пересечениях;
9. равномерность распределения нагрузки по фазам;
10. акты испытаний.

При приемке ВЛ напряжением 10 кВ и выше кроме перечисленной документации должны быть переданы: трехлинейная схема; журналы соединений проводов; журнал по монтажу заземления опор; журнал монтажа проводов и тросов на анкерных участках. Включение ВЛ под рабочее напряжение производится после допуска линии в эксплуатацию в соответствии с Правилами пользования электрической энергией. На опорах ВЛ должны быть установлены (нанесены) обозначения, предусмотренные ПУЭ. На первой опоре от источника питания указывается наименование ВЛ.

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.

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.

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:

• 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.

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.

Процесс установки

По способу монтажа опоры разделяются на два типа:

1. Прямостоечные
2. Фланцевые

Прямостоечные опоры монтируются в подготовленное отверстие на поверхности земли и заливаются бетоном.

Фланцевый элемент состоит из наземной и подземной частей. Сначала в подготовленную яму устанавливают закладной элемент в виде фланца, который после заливки бетоном должен остаться снаружи. В дальнейшем к нему болтами присоединяют непосредственно саму опору.

Фундамент для опор освещения

Параметры фундамента зависят от назначения опоры, её размеров, массы. При этом учитывается тип грунта и возможные ветровые нагрузки, а также тип закладных элементов. Размер ямы в плане составляет 1000 х 1000 мм, глубиной 1200 мм. Глубина прокладки кабеля под газоном не меньше 800 мм, под автодорогой – 1200 мм. На дне траншеи делается песчаная подушка толщиной в 150 мм для предохранения кабеля от возможных просадок почвы.

Замер заземления опоры освещения

Заземление опоры освещения

Все металлические опоры должны иметь заземление, чтобы при случайном попадании напряжения на мачту электрический ток отводился в землю, что обеспечивает безопасность людей.

Заземляющие устройства представляют собой вбитые на 3 метра в почву железные штыри или ленты из металла, проложенные в траншее глубиной не меньше полуметра. Все металлические элементы опоры, включая крюки и держатели осветительных приборов, подсоединяются к металлической оболочке питающего кабеля с изолированным нейтральным проводом, подключенным к элементу заземления. Подобная система используется в качестве молниеотводов – при попадании молнии, заряд направляется в землю и не оказывает негативного влияния на человека и осветительные элементы.

Оснастка железобетонных опор

Опоры из железобетона могут снабжаться металлическим каркасом, сформированным арматурной сталью. Благодаря ей конструкция обретает высокую надежность и защиту от внешних воздействий. Также арматура предназначена для установки проводов на крюках или траверсах. В первом варианте используются опоры, в которых еще на заводе были выполнены соответствующие отверстия для внедрения крюков

Важно отметить, что снабжение функциональными компонентами может выполняться до того, как была произведена установка железобетонных опор на рабочем участке. Эта особенность отличает такие конструкции от деревянных, оснастка которых может проводиться только после монтажа

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.

Подключение наружной части ЗУ к щитку

Для определения точного порядка подключения заземления к щитку требуется знание способа применения нейтрали. Она бывает изолированной и заземленной. Изолированная жила используется в сетях с повышенными значениями напряжения 3-35 кВ. При электроснабжении 380 В и 220 В эффективно работают оба варианта. Однако новые правила ПУЭ требуют заземлять нейтраль. Контуры должны возводиться под напряжение до 1000 В.

Популярны системы заземления TN-C, TN-S, TN-C-S. Двухфазная TN-C устарела, но по-прежнему применяется в строениях, имеющих длительный срок эксплуатации. Их замена связана с трудностями технического и финансового характера. В этой схеме в качестве защитного заземляющего провода используется нулевая жила. С практической точки зрения, для жильцов квартир и домов кабельная и проводниковая продукция с 4 жилами выгодна: ее стоимость ниже, монтажные работы проще.

Интерес представляет вопрос, как подключить заземление в многоэтажном доме. Проводники подключаются к общей шине ЗУ. Затем шина выводится на корпус электрического щитка на этаже. Аналогичен процесс перевода TN-C на TN-C-S в домашнем щитке. Суть заключается в подключении нулевых защитных проводников на единую шину ЗУ с последующим креплением перемычкой с нулевой шиной.

Принцип работы TN-S основан на том, что нулевые рабочая и защитная линии подводятся к потребителю отдельными жилами от трансформаторной подстанции. В РФ и странах СНГ распространен промежуточный вариант TN-C-S, при котором разделение проводников производится непосредственно при вводе в дом. В обоих вариантах функции безопасности выполняет устройство защитного отключения (УЗО).Читать еще: Подключение электродвигателя через конденсатор

Однако для полноценного предупреждения и локализации последствий электрических ударов комплект защитных средств должен включать также автоматические выключатели в щитках, шину заземления РЕ для подсоединения нулевых проводников и контура заземления.

Последний обеспечивает условия для бесперебойной работы электрической техники. Кроме того, он снижает уровень излучения электрических агрегатов, кабелей и проводов, локализует шумовые явления в электросети.

Заземление в щитке проводится в следующем порядке (система TN-C-S). Два питающих провода, состоящих из фазного и совмещенного рабочего нулевого и защитного (REN), разделяются на три отдельные жилы. Для подключения фазной и рабочей жил используют изолированную от щита шину заземления. Каждая шина (N и Re) должна иметь собственную маркировку и цвет: ноль – синего, земля – желтого цвета. Жила N закрепляется на электрическом щитке с использованием изоляторов. Заземляющий контакт RE устанавливается на корпус. Между собой соединяются перемычкой из токопроводящего материала.

Многие пользователи отдают предпочтение варианту, когда кабели REN сохраняют свою целостность и подключаются к шине N, играя роль нулевых защитных проводников. Достоинство этой схемы заключается в том, что на свободную шину RE замыкаются провода заземления бытовых потребителей электрической энергии. При перегорании линии REN, все токоприемники будут продолжать сохранять заземляющие контакты.