7.3. Заземление молниеотводов

Для устройства заземлений применяются вертикальные и горизонтальные электроды (заземлители).

Для горизон­тальных заземлителей используется полосовая сталь шири­ной 20—40 мм и толщиной не менее 4 мм, а также сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм. В качестве вер­тикальных заземлителей применяются стальные трубы, стержни и профильная сталь.

На подстанциях заземлитель представляет собой сложную систему, состоящую обычно из горизонтальных полос, объединяющих вертикальные электроды и образующих сетку на площади, занимаемой подстанцией. На линиях электропередачи в качестве заземлителя опор могут использоваться их железобетонные фун­даменты.

Заземлитель характеризуется значением сопротивления, которое окружающая земля оказывает стекающему с него току. Сопротивление заземлителя зависит от его геометри­ческих размеров и удельного сопротивления грунта, в ко­тором он находится. Для расчета сопротивления заземления одиночного стержневого молниеотвода или линейной опоры использу­ются следующие формулы:

сопротивление вертикальной трубы или стержня

,

сопротивление горизонтальной полосы

,

сопротивление железобетонного фундамента

,

где — длина трубы или полосы; — глубина залегания полосы, верхнего конца вертикального электрода или ниж­него конца фундамента; — ширина полосы или фундамен­та; — диаметр трубы или стержня.

Расчетное значение определяется по данным измере­ний как

,

где — сезонный коэффициент; — измеренное значе­ние удельного сопротивления грунта. Если измерение прово­дилось при средней влажности грунта, то К=1,4. При повы­шенной влажности земли перед измерением берется К=2,6.

Особенности работы заземлителей при отводе токов молнии

При больших импульсных токах, что имеет место при ударе молний, плотность проходящего через заземляющие электроды тока велика, поэтому в земле у поверхности электродов соз­даются очень высокие напряженности поля, превос­ходящие пробивные напряженности грунта. Вокруг электро­дов образуются зоны искрения, увеличивающие их эффективные размеры, и сопротивление заземления умень­шается.

Быстрое же нарастание тока молнии на фронте импуль­са создает падение напряжения на индуктивности протяжен­ного заземлителя, что ограничивает отвод тока с удаленных его частей. При этом сопротивление заземления, наоборот, увеличивается.

В результате влияния того или иного фактора (образо­вания зоны искрения или падения напряжения на индук­тивности) сопротивление заземлителя при прохождении то­ка молнии отличается от стационарного сопротивления заземле­ния, формулы для которого приведены выше. Такое сопротивление называется импульсным сопротивлением .

Отношение импульсного и стационарного сопротивлений заземления называется импульсным коэффициентом

.

Если заземлитель состоит из труб или полос, то его импульсное сопротивление равно

,

где - импульсный коэффициент использования заземлителя, учитывающий ухудшение условий растекания тока молнии вследствие взаимного экранирования электродов.