8.3.2. В местностях, где над каменистым или песчаным грунтом имеется наносный слой с высокой проводимостью, который не промерзает на всю толщину в зимнее время, заземлители необходимо делать протяженными и располагать в непромерзающей части наносного слоя.
8.3.3. Если наносный слой земли с высокой проводимостью отсутствует или имеет небольшую толщину (до 20 см), то снизить сопротивление заземления можно следующим образом. Для каждого стержневого заземлителя в грунте делают котлован радиусом 1,5 ÷ 2,5 м и глубиной, равной длине забиваемого стержня плюс 0,8 м (рис. 8.5). После установки заземлителя котлован заполняют грунтом с небольшим удельным сопротивлением и грунт утрамбовывают. При устройстве заземлений, состоящих из нескольких стержней, стержни соединяют после неполной засыпки котлована.
Рис. 8.5. Устройство заземления в грунте с высоким удельным сопротивлением
В качестве грунта-заполнителя может быть применен любой грунт, имеющий удельное сопротивление в 5 - 10 раз меньше удельного сопротивления основного грунта. Например, если заземление устраивают в песчаном или каменистом грунте, то заполнителями могут быть глина, торф, чернозем, суглинок, шлак и т.п.
8.3.4. Снизить сопротивление заземлителя в грунтах с высоким удельным сопротивлением можно путем обработки этого грунта поваренной солью. На рис. 8.6 показаны в разрезе устройства стержневого и протяженного заземлителей при обработке грунта поваренной солью.
Рис. 8.6. Устройство заземлителей с искусственной обработкой грунта:
а - стержневого; б - протяженного
Канаву со средним диаметром 0,8 м вокруг стержневого заземлителя наполняют смесью (или солями) измельченного грунта и поваренной соли. Соль берется из расчета 8 - 10 кг на каждый метр стержневого заземлителя. Точно также канавки около протяженного заземлителя заполняют смесью грунта с поваренной солью из расчета 16 кг на каждый метр заземлителя (по 8 кг на метр с каждой стороны). При обработке солью сопротивление заземлений снижается в несколько раз. Каждые два - три года обработку грунта солью повторяют.
8.3.5. В ряде случаев хорошего результата можно добиться путем устройства глубинных заземлителей. Глубинные заземлителя длиной до 10 м целесообразно выполнять из прутка диаметром 10 - 12 мм и погружать в землю неразрезными посредством ввертывания с помощью переносных вращательных станков (например, электродрели с редуктором, двигателя от пилы «Дружба» и др.). Для облегчения ввертывания конец прутка специальным образом видоизменяют (рис. 8.7а). Заземлители длиной от 10 до 15 м выполняют из секций длиной 1,5 ÷ 2,0 м (рис. 8.7б), которые забивают в грунт с помощью вибромолота (типа ВМ-2 и др.). Когда забита первая секция, к ней присоединяют вторую, процесс повторяют и т.д. Соединение секций осуществляется либо сваркой, либо свинчиванием. В последнем случае секции снабжаются резьбой. При сочленении внутрь высверленного отверстия закладывают свинец, который при забивке стержней растекается и обеспечивает хороший контакт между секциями.
Рис. 8.7. Конец прутка для заземлителя (а) и секция заземлителя (б)
Секция, погружаемая первой, имеет заостренный нижний конец, на верхний конец одевают боек, предохраняющий секции от расплющивания.
Если грунт представляет собой каменистое или скальное образование, то установка глубинных заземлителей возможна лишь при предварительном бурении. Для этой цели применяют бурильные агрегаты СБУ-150-ЗИФ, СБУ-300-ЗИФ (на автомашинах), АВБ-ТМ-100 (на тракторе), станок ударно-канатного бурения БУ-20М и др.
8.3.6. При устройстве заземлений в районах вечной мерзлоты следует учитывать, что мерзлые грунты обладают высоким удельным сопротивлением. Верхний так называемый деятельный слой оттаивает в конце лета на глубину от 2,5 до 3 м (в зависимости от наличия дополнительного покрова и расположения участка земли).
Заземления для защиты от ударов молнии в районах вечной мерзлоты рекомендуется располагать в верхнем, оттаивающем слое грунта, и площадку для контура заземления выбирать с южной стороны здания.
8.3.7. При необходимости иметь стабильную величину сопротивления заземления в районах вечной мерзлоты заземлители целесообразно располагать в слое с постоянной температурой (на глубине 2,5 ÷ 3 м) либо в поверхностном слое, но при этом применять меры по утеплению поверхности земли в местах расположения заземления.
Для утепления поверхности рекомендуется засыпать площадь над контуром теплоизолирующими материалами (например, опилками) толщиной до 0,5 м. Площадку засыпают в конце осени до наступления морозов. Весной настил обязательно снимают, чтобы земля могла прогреваться солнцем.
Снежный покров поверх настила является дополнительным теплоизолирующим средством. Для задержания снега вокруг площадки устанавливают щиты.
Рекомендуется также использовать непромерзающие водоемы. Заземлители в таком случае располагают в грунте дна водоема. При отсутствии близко расположенных естественных водоемов можно делать искусственный водоем глубиной не менее 1,5 м. Размеры водоема определяются размерами контура. Зимой на поверхности водоема рекомендуется снегозадержание.
8.3.8. С целью снижения сопротивления заземлений в районах вечной мерзлоты грунты можно обрабатывать поваренной солью. Количество соли берется из расчета 16 кг соли на 1 м стержневого заземлителя и 32 кг на 1 м протяженного заземлителя.
8.3.9. Хорошие результаты при устройстве заземлений в районах вечной мерзлоты получаются при использовании в качестве заземлителей обсадных труб геологических скважин или оборудовании специальных глубинных заземлителей (см. п. 8.3.5).
Рис. 8.8. Устройство глубинных заземлений в районах вечной мерзлоты при помощи обсадных труб
При устройстве глубинных заземлителей в районах вечной мерзлоты обсадную трубу устанавливают лишь в самом начале скважины (на глубину деятельного слоя 3 ÷ 3,5 м), а заземлитель выполняют из стальной полосы сечением 4×40 мм2, которую опускают в скважину под действием груза в виде удлиненной болванки весом 40 ÷ 50 кг, укрепленной на конце полосы (рис. 8.8). Саму скважину заполняют тонкодисперсной смесью глины с солью (10 - 15 %). Влажность смеси доводится до такой степени, при которой еще не теряется свойство сыпучести. Заполнение скважины производится при положительной температуре.
9. ЗАЩИТА ОПОР ОТ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ПРЯМЫХ УДАРАХ МОЛНИИ
9.1. Общие указания
9.1.1. Для защиты опор воздушных линий связи и PC от разрушения при прямых ударах молнии применяются молниеотводы. Молниеотвод состоит из трех элементов: молниеприемника, непосредственно воспринимающего прямой удар молнии, токоотвода, соединяющего молниеприемник с заземлителем, и заземлителя, служащего для отвода тока молнии в землю.
9.1.2. В зависимости от вида молниеотводы разделяются на стержневые и тросовые.
Стержневые молниеотводы выполняются в виде вертикальных заземленных стержней, устанавливаемых на защищаемом сооружении или вблизи защищаемых сооружений. На воздушных линиях связи и PC стержневые молниеотводы большей частью выполняются из стальной проволоки диаметром 4 ÷ 5 мм, прокладываемой по опорам воздушных линий.
Тросовые молниеотводы выполняются в виде заземленных тросов или стальных проводов диаметром 4 ÷ 5 мм, подвешенных над защищаемым сооружением на столбах, стойках или деревьях. Расстояние от защищаемого сооружения до троса должно быть не менее 3 м.
9.1.3. Защитное действие молниеотвода характеризуется его зоной защиты, т.е. тем пространством, которое можно считать достаточно надежно защищенным от попадания молнии.
Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода представляет собой вертикальный конус, вершина которого совпадает с вершиной молниеотвода, а основанием служит окружность радиусом 1,5 высоты молниеотвода (рис. 9.1).
Рис. 9.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте hx от земли представляет собой круг радиусом rx, называемый радиусом защиты
где hx - высота сечения зоны защиты; hа = h - hx - активная высота молниеотвода; h - высота молниеотвода от поверхности земли.
9.2. Защита деревянных опор воздушных линий связи и PC при помощи молниеотводов
9.2.1. Защите от разрушения при прямых ударах молнии подлежат:
- вводные, выводные, кабельные, разрезные, контрольные, сложные, угловые и мачтовые опоры;
- промежуточные опоры, поврежденные разрядами молнии, а также опоры, установленные взамен разрушенных опор при разрядах молнии;
- опоры, на которых включаются искровые разрядники ИР-0,3, ИР-7, ИР-10, ИР-15 и ИР-20;
- опоры, на которых включаются газонаполненные разрядники РБ-280 (Р-35) при установке этих разрядников для защиты от опасного влияния линий ВЛ;
- опоры, установленные на участках пересечения воздушной линии связи (или PC) с линиями ВЛ (эл. ж. д.).
Защита осуществляется путем устройства стержневых (линейных) молниеотводов, устанавливаемых непосредственно на опорах. Величина сопротивления заземления для опор без разрядников выбирается согласно табл. 8.5, а при установке на опоре соответствующих разрядников - по данным табл. 8.1 - 8.5.
9.2.2. Для устройства стержневого молниеотвода на деревянных опорах по опоре от ее вершины прокладывают стальную проволоку диаметром 4 ÷ 5 мм (или диаметром 3 мм в два конца) и прибивают к опоре скобами из той же проволоки через каждые 300 мм (рис. 9.2).
Рис. 9.2. Устройство молниеотводов на опорах воздушных линий
9.2.3. Для обеспечения безопасности обслуживающего линейного персонала, работающего на опорах, оборудованных молниеотводами на участке сближения и пересечения с ВЛ и эл. ж. д., а также на угловых, разрезных, мачтовых, промежуточных и переходных опорах (т.е. на всех опорах, за исключением кабельных, вводных, контрольных опор и опор, где включаются разрядники ИР-0,3, ИР-7,0, ИР-10, ИР-15, ИР-20 и РБ-280), токоотводы должны иметь разрыв (воздушный промежуток) размером 50 мм. В месте разрыва проволоку к опоре укрепляют скобами. Если опора имеет оттяжку, то на последней для изоляции ее от заземлителя используют орешковый изолятор типа ИТ-1 ÷ ИТ-4 (в зависимости от типа оттяжки), который устанавливают на расстоянии 2500 мм от поверхности земли (рис. 9.3).
Рис. 9.3. Устройство токоотвода с разрывом 50 мм и оттяжки к опоре с применением орешковых изоляторов
9.2.4. На тех деревянных опорах, на которых разрядники не устанавливают, т.е. на промежуточных, сложных, угловых и переходных, токоотвод выполняют согласно рис. 9.4а. Стальная проволока на комлевой части опоры является заземлителем.
9.2.5. Железобетонные опоры оборудуют молниеотводами только в том случае, если на них установлены газонаполненные разрядники Р-350, РБ-280 или искровые разрядники ИР-0,3, ИР-7, ИР-10, ИР-15, ИР-20. Молниеотводы на этих опорах выполняют следующим способом. На торцах опоры обнажают один из арматурных стержней, к которому с обеих сторон приваривают проволоку диаметром 4 - 5 мм (или два конца проволоки диаметром 3 мм), затем от верхней части опоры эту проволоку прокладывают по траверсам (к искровым разрядникам) или присоединяют к кабельному ящику. От нижней части опоры приваренную проволоку присоединяют к заземлителю. Место присоединения проволоки к арматуре замазывают бетоном (рис. 9.4б).
Рис. 9.4. Устройство молниеотводов на:
а - промежуточных, сложных, разрезных и угловых деревянных опорах; б - железобетонных опорах, имеющих разрядники; в - деревянных опорах с железобетонными приставками (при отсутствии на опоре разрядников)
Примечание. На рис. 9.4 токоотводы должны иметь разрыв 50 мм, как показано на рис. 9.3.
На всех остальных железобетонных опорах, т.е. на опорах разрезных, сложных, угловых, промежуточных, поврежденных молнией, установка молниеотводов не требуется.
9.2.6. Молниеотводы на деревянных опорах с железобетонными приставками, на которых не установлены разрядники, устраивают согласно рис. 9.4в, т.е. токоотвод прокладывают по деревянной опоре и заканчивают у нижнего хомута, крепящего опору и приставку, с заделкой токоотвода под хомут.
9.2.7. Токоотводы для разрядников ИР-7, ИР-10, ИР-15 и ИР-20 при крюковом профиле и расположении проводов с двух сторон опоры следует выполнять путем прокладки двух токоотводов на опоре, не касаясь крюков, согласно рис. 9.5а, а при траверсном профиле - путем прокладки токоотводов по краю траверсы (не касаясь штырей) и соединения их с токоотводом, прокладываемым по опоре при помощи скобок согласно рис. 9.5б.
Рис. 9.5. Устройство токоотвода для разрядников ИР-7, ИР-10, ИР-15 и ИР-20 при:
а - крюковом профиле; б - траверсном профиле
На опорах со стальными траверсами последние должны быть соединены с токоотводом, прокладываемым по опоре. На железобетонных опорах прокладка токоотвода для искровых разрядников выполняется хомутами (см. рис. 9.4б).
9.2.8. При устройстве заземлений для стоек прокладка токоотводов может производиться непосредственно по крышам и стенам зданий. Токоотводы по крышам из легковоспламеняющихся материалов (солома, тростник и т.п.) следует прокладывать на расстоянии 10 ÷ 15 см от поверхности крыши. На этом расстоянии от поверхности крыши должна быть укреплена доска (рейка, жердь), на которой и размещают токоотвод (рис. 9.6).
Рис. 9.6. Устройство токоотвода на крыше из легковоспламеняющегося материала
Заземлители следует располагать на расстоянии не менее 0,5 ÷ 0,8 м от фундамента здания и на расстоянии не менее 4 ÷ 5 м от входа в здание или пешеходных дорог. Токоотводы следует прокладывать в свободных и доступных местах на расстоянии не менее 4 ÷ 5 м от входа в здание или пешеходных дорог.
9.2.9. На кабельных, вводных, контрольных опорах и на опорах, на которых расположены искровые (ИР-0,3, ИР-7, ИР-10, ИР-15, ИР-20) и газонаполненные (Р-350, РБ-280) разрядники, токоотводы (заземляющие спуски), не имеющие разрыва, должны быть закрыты по всей длине опоры деревянной рейкой (желобами), чтобы надсмотрщики, работая на опоре, не могли коснуться непосредственно токоотвода «когтями» (рис. 9.7).
Рис. 9.7. Конструкция токоотвода для опор с разрядниками на воздушных линиях связи
