Заземление опор ВЛ:
зачем нужно, как устроено
и что говорит ПУЭ
Заземление опор воздушных линий электропередачи - тема, которую легко недооценить: «ну подключили металл к земле, и всё». На деле это обязательная часть конструкции ВЛ, от которой напрямую зависит безопасность людей вблизи линии и грозоупорность всей сети. Разберём, зачем заземляют опоры, как это делается и какие нормы нужно соблюдать.
Зачем вообще заземлять опоры ВЛ
Металлические и железобетонные опоры ВЛ сами по себе не находятся под напряжением. Но при нескольких сценариях потенциал на опоре может появиться:
Последствие: опора оказывается под опасным потенциалом. Если заземления нет, возникает угроза поражения электрическим током для любого, кто окажется рядом - через напряжение прикосновения или шаговое напряжение в радиусе нескольких метров от опоры.
Решение: заземляющее устройство отводит ток в землю, рассеивая опасный потенциал до безопасного уровня.
- Обрыв или повреждение провода - оборвавшийся провод ВЛ может упасть на опору
- Прямой удар молнии - в опору или грозозащитный трос
- Нарушение изоляции на арматуре или оборудовании, установленном на опоре
Последствие: опора оказывается под опасным потенциалом. Если заземления нет, возникает угроза поражения электрическим током для любого, кто окажется рядом - через напряжение прикосновения или шаговое напряжение в радиусе нескольких метров от опоры.
Решение: заземляющее устройство отводит ток в землю, рассеивая опасный потенциал до безопасного уровня.
Требования ПУЭ к заземлению опор ВЛ до 1 кВ
На опорах ВЛ должны быть выполнены заземляющие устройства для повторного заземления, грозозащиты и заземления оборудования на опоре (п. 2.4.38 ПУЭ).
Сопротивление заземляющего устройства - не более 30 Ом (п. 2.4.38 ПУЭ).
Металлические опоры и арматура железобетонных опор должны быть присоединены к PEN-проводнику в сетях с заземлённой нейтралью (п. 2.4.39 ПУЭ).
В местах пересечения с другими линиями и коммуникациями крюки, штыри и арматура опор обязательно заземляются независимо от типа опоры (п. 2.4.42 ПУЭ).
Сопротивление заземляющего устройства - не более 30 Ом (п. 2.4.38 ПУЭ).
Металлические опоры и арматура железобетонных опор должны быть присоединены к PEN-проводнику в сетях с заземлённой нейтралью (п. 2.4.39 ПУЭ).
В местах пересечения с другими линиями и коммуникациями крюки, штыри и арматура опор обязательно заземляются независимо от типа опоры (п. 2.4.42 ПУЭ).
Нормы сопротивления заземления для ВЛ выше 1 кВ
Для ВЛ выше 1 кВ нормы определяются ПУЭ п. 2.5.75 и ГОСТ Р 58882-2020. Требуемое сопротивление зависит от удельного сопротивления грунта (ρ):
Дополнительные требования ГОСТ Р 58882-2020:
Удельное сопротивление грунта, Ом·м | Максимальное сопротивление ЗУ, Ом |
До 100 | 10 |
100–500 | 15 |
500–1000 | 20 |
1000–5000 | 30 |
Более 5000 | 6–10 |
Дополнительные требования ГОСТ Р 58882-2020:
- Для опор ВЛ 110 кВ - не более 5 Ом
- Для опор ВЛ 220 кВ - не более 10 Ом
- Для двухцепных и многоцепных опор любого напряжения - сопротивление должно быть вдвое ниже табличного значения
- То же правило действует для всех опор высотой более 50 м
Из чего состоит заземляющее устройство опоры
Заземляющее устройство (ЗУ) опоры состоит из двух частей: заземлителей и заземляющих спусков (проводников).
Заземлители - металлические элементы, заглублённые в грунт и непосредственно контактирующие с землёй. Бывают:
Заземляющие спуски - проводники, соединяющие ствол опоры с заземлителем.
На металлических опорах роль заземляющего спуска выполняет сама конструкция опоры - ток стекает по металлическому стволу вниз к фундаменту и заземлителю. Именно поэтому для многогранных металлических опор устройство заземления конструктивно проще, чем для деревянных.
На деревянных и ж/б опорах при отсутствии специальных выпусков арматуры по стволу прокладывают круглую сталь диаметром не менее 10 мм или многожильный провод сечением не менее 35 мм², при этом число спусков должно быть не менее двух.
Заземлители - металлические элементы, заглублённые в грунт и непосредственно контактирующие с землёй. Бывают:
- Естественные - арматура железобетонных фундаментов опор (для ВЛ 110 кВ в грунтах до 1000 Ом·м допускается использовать ж/б фундамент как заземлитель)
- Искусственные - стальные уголки, пластины, прутки диаметром не менее 10 мм, оцинкованные стержни
Заземляющие спуски - проводники, соединяющие ствол опоры с заземлителем.
На металлических опорах роль заземляющего спуска выполняет сама конструкция опоры - ток стекает по металлическому стволу вниз к фундаменту и заземлителю. Именно поэтому для многогранных металлических опор устройство заземления конструктивно проще, чем для деревянных.
На деревянных и ж/б опорах при отсутствии специальных выпусков арматуры по стволу прокладывают круглую сталь диаметром не менее 10 мм или многожильный провод сечением не менее 35 мм², при этом число спусков должно быть не менее двух.
Заземление и молниезащита: как они связаны
Заземляющее устройство опоры - это не только защита при повреждениях, но и ключевой элемент молниезащиты линии.
Главное средство молниезащиты на ВЛ - грозозащитный трос, подвешенный над фазными проводами и жёстко заземлённый на каждой опоре. При ударе молнии ток проходит по тросу → по спускам опоры → через заземлитель в землю.
ПУЭ обязывает защищать тросами все ВЛ 110–500 кВ с металлическими и железобетонными опорами по всей длине.
Для ВЛ до 35 кВ применение грозозащитных тросов не требуется, но при наличии грозозащитных устройств (разрядников, ОПН) их подключают к заземлителю отдельным спуском.
Главное средство молниезащиты на ВЛ - грозозащитный трос, подвешенный над фазными проводами и жёстко заземлённый на каждой опоре. При ударе молнии ток проходит по тросу → по спускам опоры → через заземлитель в землю.
ПУЭ обязывает защищать тросами все ВЛ 110–500 кВ с металлическими и железобетонными опорами по всей длине.
Для ВЛ до 35 кВ применение грозозащитных тросов не требуется, но при наличии грозозащитных устройств (разрядников, ОПН) их подключают к заземлителю отдельным спуском.
Почему для металлических опор заземление - часть конструкции, а не «опция»
Металлические опоры ВЛ и опоры освещения требуют обязательного заземления - это не рекомендация, а нормативное требование.
При этом у современных многогранных металлических опор с горячим цинкованием устройство заземления решается органично: стальной ствол сам является заземляющим проводником, а соединение с заземлителем через анкерный фланец или фундаментный болт легко реализуется при монтаже.
Это практическое преимущество металлических конструкций перед деревянными: не нужно прокладывать отдельные заземляющие спуски по стволу и следить за их состоянием в течение всего срока службы линии.
При этом у современных многогранных металлических опор с горячим цинкованием устройство заземления решается органично: стальной ствол сам является заземляющим проводником, а соединение с заземлителем через анкерный фланец или фундаментный болт легко реализуется при монтаже.
Это практическое преимущество металлических конструкций перед деревянными: не нужно прокладывать отдельные заземляющие спуски по стволу и следить за их состоянием в течение всего срока службы линии.