Электрические сети энергоемких предприятий - Заземляющие устройства на линиях электропередачи

Заземление опор линий электропередачи 110—220 кВ и выше предназначается для отвода импульсных токов прямого удара молнии в опоры или горизонтальные тросы. Правила устройства электроустановок не предусматривают на линиях электропередачи с большими токами замыкания на землю защитных заземляющих устройств, так как на подстанциях устанавливаются быстродействующая релейная защита, отключающая за 0,12—0,8 се. поврежденный участок линии. При этом мало вероятно попадание людей под напряжение прикосновения. Несколько иначе обстоит дело на линиях электропередачи напряжением 6—10—35 кВ с малыми токами замыкания на землю (с изолированной нейтралью). В соответствии с указаниями ПУЭ на этих линиях должна применяться компенсация емкостного тока замыкания на землю:
в сетях напряжением 6—10 кВ — при токах замыкания на землю более 30 и 20 а соответственно;
в сетях напряжением 35 кВ — при токах замыкания на землю более 10 а.
С учетом указанных рекомендаций напряжение на опорах линий 6—10—35 кВ с малыми токами замыкания на землю при коротких замыканиях будет иметь величину порядка UQ=IK.R = (10ч-30) • 10= 100ч-300 в.
Таким образом, заземление опор на линии с малыми токами замыкания на землю может служить как защитное и грозозащитное заземление. В ПУЭ это отражено следующими рекомендациями:
На линиях 36 кВ должны быть заземлены железобетонные и металлические опоры, а также деревянные опоры, ,на которых подвешен грозозащитный трос или установлены коммутационные или грозозащитные аппараты.
На линиях 6—10 кВ аналогичные заземления выполняются только в населенных местностях и при установке на опорах коммутационных или грозозащитных устройств или аппаратов.
В силу сложности, а в практических условиях на линиях из-за невозможности замера импульсных сопротивлений растекания тока заземлителей в ПУЭ рекомендуют следующие значения сопротивления растекания тока заземляющих устройств опор линии при промышленной частоте с учетом среднего значения импульсного коэффициента а, в летнее время:

Для опор линий высотой более 35—40 м, что в основном относится к линиям 220 кВ, на участках, защищенных тросами, сопротивление растекания тока заземляющих устройств опор должно быть в 2 раза меньше по сравнению со значениями, приведенными выше. Эта рекомендация вызывается тем, что высокие опоры башенного типа из серии унифицированных имеют по конструкции недостаточную грозоупорность и надежная работа линий электропередачи, выполненных на таких опорах, зависит от величины сопротивления растекания тока: чем меньшие значения сопротивления растекания тока, тем меньше грозовых отключений линий.
Для обеспечения на линиях электропередачи требуемых ПУЭ величин сопротивления растекания тока молнии современная практика рекомендует следующее:
1. При грунтах с удельным сопротивлением использовать естественные заземлители опор — железобетонные фундаменты, подножники, анкерные плиты в сочетании в случае надобности с несложными искусственными заземлителями.
Так как стекание импульсных токов и токов промышленной частоты с железобетонных конструкций следует известным для обычных заземлителей закономерностям, что позволяет применять для расчета сопротивления растекания их тока общепринятые формулы.
Общее сопротивление растекания тока грибовидного железобетонного подножника рассчитывается по следующей формуле:
(6-15)
где 0,9 — коэффициент использования; h — радиус подножника грибка, см; л — длина стержня подножника,
см; A — среднее геометрическое расстояние от первого стержня до всех остальных:

где а — радиус стержня, м; п — количество стержней; р — удельное сопротивление грунта, Ом • см.
2. При грунтах с удельным сопротивлением р>3 Х 10-4 Ом-см рекомендуется применять систему лучевых заземлителей рациональной длины, обеспечивающих требуемую ПУЭ величину сопротивления растекания тока 30 Ом. На территориях промышленных предприятий применение лучевых заземлителей не всегда выполнимо. В этих случаях заземляющие устройства опор рекомендуется выполнять в виде контуров, состоящих из вертикальных электродов, связанных стальной полосой.
3. В грунтах с удельным сопротивлением более р = 7 -10-4 Ом-см целесообразно применение непрерывных горизонтальных заземлителей — противовесов, прокладываемых вдоль трассы и соединяющих опоры заземлителя. Такая система обеспечивает достаточный уровень грозоупорности линий электропередачи, и нормальную работу релейной защиты при однополюсных замыканиях на землю.
На кабельных линиях в соответствии с требованиями ПУЭ должны быть заземлены концевые муфты путем присоединения их корпусов к заземляющему устройству РУ подстанций. При переходе кабельной линии в воздушную кабельные концевые муфты, устанавливаемые на опоре, должны присоединяться к заземляющему контуру опоры. В тех случаях, когда концевая опора не имеет контура заземления, допускается заземлять кабельную муфту на металлическую оболочку кабеля, если кабельная муфта на другом конце кабеля присоединена к заземляющему устройству РУ либо сопротивление растекания тока кабельной оболочки не превышает 10 Ом. Кабельные соединительные и стопорные муфты, расположенные в колодцах и камерах блочной канализации, туннелях и коллекторах, должны быть заземлены. Для этой цели в блоках или каналах от одного РУ до другого прокладывается заземляющая полоса, присоединенная с двух концов к заземляющим устройствам РУ.
В случаях когда кабельные колодцы предусмотрены на трассах кабельных линий с траншейной прокладкой (при пересечений железнодорожных путей, автомагистралей, водных препятствий и т. п.), в них также следует предусматривать заземляющий контур с сопротивлением растекания тока до 10 Ом.