Монтаж сложных заземлителей из вертикальных и горизонтальных электродов

Смонтированные электроды-заземлители и лучи заземления соединяют в общий сложный заземлитель, к которому присоединяют заземляющие выводы-проводники, предназначенные для заземления подстанций, опор ВЛ и других элементов электроустановок.

В таком сложном заземлителе могут быть соединены:

несколько лучей-заземлителей;

несколько вертикальных заземлителей и горизонтальные перемычки;

взаимно перпендикулярные горизонтальные заземлители (сетка) и вертикальные заземлители.

Первый из этих вариантов применяют, например, для заземления опоры ВЛ, от которой прокладывают два — четыре луча в разные стороны. Этим обеспечивается зашита не только от могущих возникнуть на опоре напряжений прикосновения, но и от напряжения шага, уменьшаемого выравниванием потенциалов на поверхности земли вокруг опоры на значительных расстояниях.

Второй вариант применяется наиболее часто в самых различных электроустановках. Вертикальные электроды могут располагаться в один ряд и соединяться одним горизонтальным заземлителем в общий сложный заземлитель или образовывать в плане замкнутый контур заземления (контурный заземлитель).

Третий вариант применяется, например, на подстанциях, где необходимо выравнивание потенциалов по всей территории и даже вне территории подстанции во избежание появлений опасных напряжений в местах случайного хождения людей и животных.

Комплексная механизация работ достигается применением специальных машин, например машины серии УЗК на колесном тракторе, осуществляющих рытье и засыпку траншей, забивку вертикальных электродов и обеспечивающих выполнение сварочных работ от навесного сварочного генератора.

Кроме специальных машин, используются и некоторые универсальные серийные машины, например агрегат АКР-120, предназначенный для рытья и засыпки траншей, забивки электродов, сварки контуров заземлений и для монтажа ригелей к опорам ВЛ. Во многих организациях, где имеются тракторы, на них монтируют дополнительные приспособления, позволяющие выполнять не только основные работы, но и монтировать контуры заземления. Для этого применяют навесные погружатели электродов и навесные электрогенераторы, получающие вращение от двигателя трактора и используемые для питания приводных электрозаглубителей электродов и для питания сварочных трансформаторов, используемых для сварки заземляющего контура. В других случаях, если на тракторном кране имеется электрогенератор, достаточно установить сварочный трансформатор.

Элементы заземляющего устройства соединяют чаще всего электросваркой; реже — газовой или термитной сваркой. Менее надежные болтовые соединения, которые нужно периодически осматривать и подтягивать, применять в земле запрещено, и они допускаются лишь во внутренних или наружных электроустановках и только в тех местах, где необходим разъем для измерений или для смены деталей электрооборудования.

Для сварки элементов заземляющего устройства в контур можно обойтись без электросварочного и газосварочного оборудования, если есть приспособления для термитной сварки и квалифицированные рабочие, прошедшие инструктаж по их использованию. При небольших, удаленных объектах монтажа применение термитной сварки может дать большую экономию. Комплект приспособлений и материалов, необходимых для термитной сварки, переносят в специальном чемодане. В нем размещаются опоки (формы) и поддоны для круглой стали диаметром от 8 до 18 мм и для полосовой стали, термит, отвертка, напильник, шабер, зубило, металлическая щетка, шнуровой асбест, краска, кисть, защитные очки, графитовый тигель.

Источниками тепла служит термитная смесь, сгорающая в огнеупорном тигле и образующая при этом жидкую сталь.

Подготовка к сварке стержней из круглой стали (рис. 1) заключается в закреплении свариваемых концов зажимами струбцины, надевании на концы стержней разъемной формы, установки на эту форму тигля и засыпки его термитной смесью.

Процесс сварки, происходящий без участия рабочего, начинается с зажигания термитной смеси специальной термитной спичкой, дающей температуру 1000 °С и негаснущей даже при сильном ветре. Спичку вводят тигель с помощью длинных плоскогубцев через отверстие в крышке. Горение смеси, продолжающееся 10—20 с весьма бурное и сопровождается характерным шипением указывающим на то, что термитная смесь разделилась на кипящий жидкий металл и шлак.

Рис. 1. Термотигельная сварка стальных стержней:

а — закрепление стержней в струбцине; б — надевание формы, установка тигля и засыпка термитной смеси; е — воспламенение термита и образование жидкой стали; г — сварка стержней проливающимся вниз металлом; 1 — свариваемые стержни; 2— форма; 3— тигель; 4— термитная спичка; 5 — термитная смесь; 6 — стальной кружок; 7 — шлак; 8 — жидкая сталь, образующая сварное соединение; 9 — нижняя литниковая прибыль

Кружок из листовой стали толщиной 0,8 мм, уложенный на дно тигля перед засыпкой термитной смеси, прожигается кипящей сталью, и расплавленная сталь стекает вниз, нагревая и оплавляя концы стержней, и протекает в нижнюю полость (нижнюю литниковую прибыль). Следующие порции жидкого металла заполняют форму, образуя сварное соединение стержней и наваренную на стержни гильзу, увеличивающую механическую прочность сварного стыка. Излишек стали образует так называемую верхнюю литниковую прибыль.

На одно соединение встык стержней из круглой стали диаметром 12—16 мм расходуется 300—400 г термитной смеси. Для ответвления такого же стержня от полосовой стали размером 40X4 мм внахлестку необходимо 400— 600 г смеси.

Примерно через 3 мин нижняя часть тигля разогревается докрасна. После остывания (еще 5 мин) можно снять тигель и затем форму, осмотреть сварное соединение, не касаясь руками, и удалить ударами молотка нижнюю и верхнюю литниковые прибыли.

Все работы по монтажу заземляющих устройств выполняются в соответствии с утвержденным проектом, предварительные расчеты в котором основаны на изучении и измерении свойств грунта на площадке, отведенной для размещения заземления. Однако вводимое в проект замеренное удельное электрическое сопротивление грунта не всегда стабильно. В грунте содержится вода, которая при движении по границам пород, слагающих массив, и по зазорам между составляющими различной крупности может значительно изменить сопротивление грунта. Еще значительнее эти изменения, если вода содержит соли.

Например, при пропитке водой гранита его электрическое сопротивление уменьшается почти в 400 раз, а при пропитке 1 %-ным раствором поваренной соли — более чем в 1200 раз. Электрическое сопротивление промерзших грунтов может возрастать по сравнению с талым грунтом в несколько раз, а для некоторых пород — в 40—50 раз.

Нестабильность сопротивления грунта мало повлияет на крупное заземляющее устройство, занимающее площадь в тысячи или десятки тысяч квадратных метров, но она может резко исказить сопротивление контура из нескольких вертикальных электродов, расположенных на небольшой площади, например для прожекторной мачты, мачтовой подстанции или опоры ВЛ. Следует иметь в виду, что даже для норм на проектирование, основанное на предварительном измерении грунта, для 5 % опор ВЛ допускается отклонение сопротивления от расчетных данных на ±200 %, а для всех остальных опор на ±30 %. Если добавить, что для мелких объектов измерения не всегда проводятся достаточно тщательно, то ясно, почему на таких объектах после монтажа и измерения сопротивления становится известным, что в одних случаях сопротивление заземляющего устройства ниже расчетного, а в других — выше. В первом случае это означает, что израсходован излишний металл и труд, а в других — что необходима переделка, связанная с добавлением дополнительных элементов в заземляющее устройство, что опять связано с перерасходом металла и потерей времени.

Применяемая до настоящего времени организации работ по монтажу заземляющих устройств предусматривала вызов бригады во главе с инженерно-техническим работником для измерения сопротивления заземления после окончания монтажа согласно проекту. В это время монтажники должны были ожидать результатов измерений или уезжать на другой объект. Если фактически замеренное сопротивление заземления отличалось от проектного значения в большую сторону, то приходилось возвращать монтажников на объект для выполнения дополнительных работ по забивке заземлителей, укладке соединительных проводников и в конечном счете для доведения сопротивления заземления до нормы.

Кроме замера сопротивления, нужно составить акт на скрытые работы. Составлять акт должны люди, осмотревшие контур до его засыпки, однако контур нельзя оставлять на долгое время незасыпанным, так как это исказит результаты измерения и опять вызовет простои. В результате на этом виде работ занято не менее четырех человек: двое рабочих, контролер и замерщик.

Более рациональна организация звена из двух рабочих 4—5-го разрядов, обученных смежным специальностям, приемам измерений и оформления документации, работающих на самоконтроле. Разумеется, самоконтроль можно поручать лишь квалифицированным и дисциплинированным работникам, с тем чтобы эксплуатационные измерения, выполняемые специальными лабораториями, подтверждали бы полученные результаты. Такое звено за один выезд выполняет монтаж контура, измерения и составление документации. Вместе с повышением производительности труда возрастает и заработная плата. Если монтаж заземляющих устройств организовать одновременно с другими работами, например с сооружением фундаментов опор BЛ, то это звено может входить в общую бригаду, тогда мастер-бригадир может присутствовать при осмотре заземления и измерениях.

Организация труда в таком звене следующая. Одни из рабочих может быть шофером или трактористом, овладевшим и приемами сварки, а другой слесарем-электриком, обученным несложным измерениям. Они выезжают с заранее подготовленными материалами, инструментами и измерительным прибором. После погружения двух-трех вертикальных электродов или одного-двух горизонтальных лучей один рабочий сваривает контур, а второй измеряет сопротивление.

В соответствии с результатами измерений продолжают, если нужно, монтаж дополнительных электродов или лучей и приваривают их к общему контуру. Законченный контур проверяют внешним осмотром и ударами молотка по местам сварки, составляют акт осмотра скрытых работ (заполняют бланк акта), и если дефектов нет, то контур засыпают землей. Окончательно измеряют сопротивление растеканию тока заземления и заполняют бланк протокола измерений.