3.5. Устройство заземлении на узлах и линиях связи

3.5.1. Устройство заземлений на оконечных станциях и оуп

Для обеспечения нормальной работы оконечных и промежуточ­ных узлов связи необходимо иметь на каждой станции и в усилительных пунктах заземляющие устройства для присоединения к ним разрядников, нетоковедущих металлических частей силового оборудования и стоек аппаратуры, металлических покровов кабелей, полюсов источников питания и т. п.

Заземлителем - называется металлический электрод любой формы (труба, стержень, полоса, проволока, лист и т. п.), находящийся в непосредственном соприкосновении с грунтом и создающий с ним электрическое соединение определенного сопротивления.

Заземляющим устройством (контуром заземления) - называет­ся совокупность одиночных заземлителей и проводников, соеди­няющих эти заземлители параллельно.

Заземлением - называется устройство, состоящее из заземляю­щего устройства или заземлителя и проводников, соединяющих его с электрическими установками.

Удельным сопротивлением грунта - называется электрическое сопротивление, оказываемое грунтом объемом в 1 м³, при про­хождении тока от одной грани куба грунта к противоположной грани. Обозначается удельное сопротивление грунта через и вы­ражается в ом*м.

Рабочим заземле­нием - называется устройство, предназначенное для подключе­ния к земле аппаратуры проводной связи и радиотрансляционных узлов с целью использования земли в качестве одного из прово­дов электрической цепи.

Защитным заземлением - называется устройство, предназначен­ное для снижения опасных напряжений до допустимых значений на защищаемом объекте (линия, аппаратура и т. п.). Защитное заземляющее устройство присоединяется к нетоковедущим металлическим частям электротехнического оборудования (стойки, каркасы машин и аппаратуры), к молниеотводным спускам, к. разрядникам и т д

Линейнозащитным - зазем­лением называется устрой­ство, предназначенное для соединения с землей метал­лических покровов (оболо­чек, брони, экранов) кабе­лей с целью уменьшения влияния внешних магнитных полей на жилы кабелей свя­зи и защиты кабелей от уда­ров молнии

Измерительным заземле­нием - называется вспомога­тельное заземляющее уст­ройство, предназначенное для контрольных измерении сопротивлений рабочих и защитных заземлений в ус­тановках связи и радио­трансляционных узлах.

Если в силовых электротехнических установках на каждом передающем и приемном концах линии передачи энергии устраи­вают по одному заземляющему устройству, то на узлах связи и усилительных пунктах оборудуют по несколько обособленных заземляющих устройств в зависимости от их назначения и функции. Так, на каждой телефонной и телеграфной станции, а также на оконечных и промежуточных обслуживаемых усилительных станциях междуго­родной связи с собственными источниками питания оборудуют по три стационарных обособленных заземляющих устройства: рабочее заземление и два подсобных измерительных за­земления[13, 28].

К рабочему заземлению на указанных станциях присоединяют­ся: отрицательный полюс питающего источника электрической энер­гии, разрядники, металлические части оборудования станции и металлические покровы (оболочки и броня) кабелей.

К измерительным заземляющим устройствам присоединяются с помощью изолированных проводников клеммы заземляющего щитка, которыми пользуются при контрольных измерениях сопро­тивления рабочего заземления.

Если на узел связи и обслуживаемые уси­лительные пункты с собственными источниками питания заводятся кабели без изолирующих покрытий, то присоединение заземляю­щих устройств к оборудованию производится по схеме рис.3.22.а.

Рис. 3.22. Схема расположения заземлений и ввода в ОУП кабелей:

а - без изолирующих покрытий; б - с изолирующим покры­тием (обозначения также относятся к рис. 3.23-3.24)

U₁, U₂: — соответственно первое и второе измерительные заземления;

Р - рабочее заземление; 1 - кабель связи, 2 - щиток КИП-1, 3 - щи­ток КИП-2, 4 - изолирующая муфта, 6 - свинцовая или алюминиевая оболочка; 7 - шланг, 8 - защитное или линейно-защитное заземление, 9 - анодный электрод; 10 - цистерна НУП; 11 - щиток протекторной защиты, 12 - броня, 13 - стоика аппаратуры

В случае ввода кабелей с изолирующими покрытиями поверх алюминиевых (свинцовых) оболочек и поверх брони присоединение заземляющих устройств показано на рис. 3.22 б.

На рис. 3.22 а показаны устройства КИП-1 и КИП-2 — контроль­но-измерительные пункты, через которые осуществляются зазем­ления металлических покровов кабеля. КИП-1 с двухклеммным щитком предназначен для установки на бронированных и небро­нированных кабелях в металлических оболочках и без изолирую­щих покрытий. КИП-2 с пятиклеммным щитком предназначен для установки на бронированных и небронированных кабелях в ме­таллических оболочках с пластмассовыми изолирующими покро­вами. Контрольно-измерительные пункты, устанавливаемые на ка­бельных магистралях около ОУП и НУП, а также вдоль кабелей в определенных местах между усилительными пунктами являют­ся устройствами для подключения к клеммам щитка металличе­ских оболочек и брони кабелей с одной стороны и заземляющего контура с другой, КИП служит для измерения величин, характе­ризующих коррозионное состояние оболочек и брони, а также со­стояние изоляции оболочки по отношению к броне и земле.

КИП представляет собой железобетонный столбик прямоуголь­ного сечения с внутренней продольной стальной трубкой, через ко­торую проходят соединительные изолированные провода. В верх­ней части столбика укрепляется стальная коробка, внутри которой вертикально крепится съемный клеммный щиток из изоляционно­го материала, закрываемый дверцей. К клеммам щитка подклю­чаются соединительные провода от оболочки брони кабеля и от заземляющего устройства. Нижняя часть столбика имеет двусто­ронний выступ, препятствующий выдергиванию столбика из земли.

Устройство заземлений на необслуживаемых промежуточных усилительных пунктах (НУП). На НУП с дистанционным питанием по системе «провод-земля» в зависимости от удельного сопротивления грунтов, от типа приме­няемых кабелей оборудуются стационарно либо два обособленных заземления (рабочее и защитное), либо три (рабочее, линейно-за­щитное и анодно-защитное).

Применение кабелей без изолирующих покрытий. Если в НУП с дистанционным питанием по системе «провод—зем­ля» будут заведены кабели без изолирующих покрытий (типа МКСБ, КМБ), то при удельном сопротивлении земли менее 300 ом*м, когда необходимо осуществлять защиту металлической цистерны НУП от почвенной коррозии, около НУП следует обору­довать два обособленных заземляющих устройства (рабочее и ли­нейно-защитное). Кроме того, требуется установить несколько магниевых электродов (единичных заземлителей) для присоеди­нения их изолированными проводами к металлической цистерне НУП. Анодные электроды выполняют роль защитного устройства против коррозии металла цистерны и одновременно для снижения опасных напряжений на жилах кабеля и аппаратуре НУП, если таковые возникают на линии. Че­рез рабочее заземляющее устрой­ство НУП, находящееся под по­ложительным потенциалом, сте­кают токи питания усилителей в грунт. Для того чтобы этот ток или часть его не ответвлялась из земли в оболочки кабелей без изолирующих покрытий, контур рабочего заземления удаляют от кабеля на соответствующие рас­стояния в зависимости от величи­ны тока дистанционного питания.

Линейно-защитное заземляющее устройство целесообразно ра­сполагать по другую сторону кабельной магистрали по сравне­нию с рабочим заземлением.

К линейно-защитному заземлению присоединяют изолирован­ным проводником через клеммы КИП-1 оболочку и броню кабе­лей. Анодные электроды располагают около цистерны НУП с раз­ных сторон на расстояниях от цистерны в 1,5—2 м. Для того что­бы получить наибольший эффект защиты цистерны от анодных электродов, необходимо изолировать ее от металлических покро­вов кабелей при вводе их в НУП. С этой целью в разрез металли­ческих покровов кабелей монтируют газопроницаемые изолирующие муфты на расстоянии 1,5—2 м от цистерны. На рис. 3.23 а при­ведена схема расположения рабочего и линейно-защитного за­землений, а также схема присоединения анодных электродов для случая, когда проложены кабели типа МКСБ в земле с удель­ным сопротивлением ρ<300 ом*м.

Если в местах расположения НУП ρ >300 ом*м, то необходи­мость в специальной защите цистерны НУП от коррозии вслед­ствие весьма незначительных размеров последней отпадает, анод­ные электроды в этом случае не устанавливают, не монтируются также и газонепроницаемые изолирующие муфты.

При прокладке кабелей без изолирующих покрытий около НУП оборудуют два обособленных заземляющих устройства — рабочее и линейно-защитное. Схема расположения этих заземлений в ука­занном случае показана на рис. 3.23. б.

Рис. 3.23. Схема располо­жения заземлений и вводов в НУП кабелей без изолирующих покрытий а) — при ρ<300 ом*м, б) — при ρ>300 ом*м

Применение кабелей с изолирующим покрытием. Кабели с изолирующим покрытием поверх оболочки и брони (типа МКСАПБв, МКСАЭПв и т. п.) применяются, главным об­разом, в том случае, когда оболочка изготовлена из алюминия

Рис. 3.24. Схема расположения заземлеилй и вводов в НУП кабелей с

изолирующими покрытиями:

а— при ρ≤З00 Ом*м, б — при ρ>З00 ом*м и когда требуется сохранить от почвенной коррозии и от корро­зии блуждающими токами не только оболочку, но и броню (при сближении кабельной линии с электрической ж.д. постоянного тока).

При вводе таких кабелей в цистерну НУП, когда удельное со­противление грунтов ≤300 Ом*м, около НУП необходимо обору­довать так же, как и при вводе кабелей без изолирующих покры­тий, два заземления рабочее и линейно-защитное и, кроме того установить несколько магниевых электродов для зашиты цистерны НУП от коррозии.

Схема присоединения всех заземляющих устройств к оборудо­ванию НУП показана на рис.3.24. Эта схема, в принципе, анало­гична схеме рис. 3.23а, разница лишь заключается в контрольно-измерительных пунктах (КИП). В схеме 3.23 а подключение обо­лочки и брони кабеля к земле производится совместно через КИП-1, а в схеме 3.24 а производится раздельно через КИП-2. КИП-2 дает возможность проконтролировать изоляцию оболочки и брони по отношению к земле в отдельности, поскольку в дан­ном случае проложен кабель с изолирующим покрытием.

Если в местах установки НУП ρ>300 ом*м, т. е. когда не требуется защиты металлической цистерны от почвенной корро­зии, рабочее и линейно-защитное заземления НУП присоединяются к оборудованию НУП, к оболочке и броне кабелей по схеме рис. 3.24 б

Устройство заземлений на оконечных и промежуточных станциях.

На каждое заземляющее устройство составляют подробный проект, в котором должны быть на основании изысканий и изме­рений проведены необходимые технико-экономические расчеты по выбору оптимальных размеров одиночных заземлителей, опреде­лено их количество, достаточное для получения нужного сопро­тивления во время эксплуатации заземляющего устройства.

На узлах связи, усилительных пунк­тах (ОУП) и радиотрансляционных узлах заземляющие устрой­ства оборудуют преимущественно при помощи вертикальных за­землителей различной длины. В некоторых случаях применяют пластинчатые заземлители.

В соответствии с проектом на заземляющий контур одиночные заземлители могут иметь длину 2—3 м (нормальные), 3,5 м (уг­лубленные) и 10—30 м (глубинные).

Устройство заземления из одной трубы или одного уголка по­казано на рис 3.25.

При устройстве заземлений из нескольких электродов послед­ние, в зависимости от местных условий, могут быть забиты в ряд (рис. 3.26 а), в форме креста (рис. 3.26 б), в форме круга (рис. 3.26 в), или в форме прямоугольника (рис. 3.26 г)

Рис 3.25 Устройство заземлителя из одной трубы (уголка)

Рис 3.26 Способ расположения трубчатых заземлитетей при устройстве многоэлектродных заземлителей

Перед вбиванием электродов в грунт к каждому из них прива­ривают стальную проволоку диаметром 4-5 мм, если приварить ее невозможно, то допускается припайка. Приварка или припай­ка проволоки к трубе может быть произведена следующим образом на расстоянии 50 и 80 мм от края электрода в последнем просвер­ливают сквозные отверстия, на­ружную поверхность электрода на длине ~30 мм по обе стороны от верхнего отверстия очищают и залуживают, конец проволоки на длине не менее 100 см залужива­ют и пропускают через верхнее отверстие в трубе или в стороне уголка на длину 50 см, залужен­ную часть проволоки пять раз оборачивают вокруг электрода по обе стороны верхнего отверстия, как это показано на рис. 3.25, в верхней части проволоку закреп­ляют хомутом из двухмиллиметровой проволоки, а нижний конец пропускают через нижнее отвер­стие и загибают

Место соединения проволоки с трубой тщательно приваривают или пропаивают и покрывают асфальтовым лаком или другим каким либо кислото­упорным составом.

Чтобы не повредить края трубы при забивке ее в грунт, в верхний конец ее вставляют стальной вкладыш с головкой, опи­рающейся своими заплечиками на срез трубы. Нижний конец трубы, забиваемый в грунт, предварительно сплющивают, как показано на рис. 3.25.

Многоэлектродный заземляющий контур выполняется в сле­дующем порядке.

1. На выбранной проектом площадке с по­мощью траншеекопателя вырывают канавы глу­биной 0,8—1,0 м и шириной до 40—50 см определенной длины и конфигурации.

2. Одиночные заземлители в намеченном ме­сте канавы забивают так, чтобы их верхние кон­цы возвышались над уровнем дна канавы на 10—15 см (рис. 3.27). Электроды заземляющего контура объединяют между собой при помощи соединительной полосы или проволоки, привари­ваемой или припаиваемой к верхней части каж­дого электрода.

3. При применении проволоки для соедине­ния электродов между собой, проводники от заземлителей свивают с шагом скрутки 0,1—0,25м: и укладывают в канаве, как это показано на рис.3.27.

Рис.3.27. Свивание соединительных проводников от заземлителей после за­бивки электродов

При применении стальных полос для соединения вертикальных заземлителей между собой полосы привари­вают к заземлениям с помощью накладок. На рис. 3.28 показаны стальные полосы сечением 40х4 мм² для соединения трубчатых заземлителей.

Рис. 3.28. Соединение трубчатых заземлителей после забивки в грунт стальной полосой

Вывод от заземления в здание станции делают жгутом из стальных проволок или стальным канатом, изолированным от зем­ли асфальтовым или каким-либо другим изолирующим и водо­стойким лаком. В качестве подводящего провода может быть ис­пользована также шина, к которой приваривают все заземлители.

Присоединение к соединительной полосе подводящего канати­ка или жгута из проволок осуществляется следующим образом: на жгут или канатик надевают стальной наконечник, который сжимают двумя хомутами и место соединения канатика или жгута с наконечником пропаивают. После этого наконечник прикрепляют к соединительной полосе хомутом и приваривают к ней (рис. 3.29); место пайки наконечника, а также подводящего канатика или жгута дважды покрывают асфальтовым лаком на всем протяже­нии прокладки в земле.

Рис. 3.29. Присоединение подводящего канатика или жгута из проволоки к соединительной полосе

Подводящий жгут из стальных проводов с соединительной полосой может быть соединен сваркой.

Канатик или жгут из стальных проволок при прокладке вверх по стене здания должен быть защищен от механических повреждений на высоте до 2,5 м над поверхностью земли при помощи уголковой стали. При этом уголковая сталь должна быть заглуб­лена не менее чем на 0,5 м.

Подводящие проводники вводят в здание через отдельное для каждого проводника отверстие в стене здания; они не должны ка­саться металлических частей зданий. При прокладке через стены зданий заземляющих проводников последние должны быть защи­щены шлангом из изолирующего материала (резиновая или эбони­товая трубка и г. п.).

Подводящие проводники, проложенные внутри здания, долж­ны быть изолированы; их крепят к стене через каждые 30 см.

При размещении узлов связи в высот­ных зданиях, имеющих массивный стальной каркас, присоединен­ный к заземлению с малым сопротивлением (0,25—0,3 ом), осо­бых заземлений для установок связи не требуется. Все точки стан­ций, которые требуют заземления, присоединяют к заземлению-каркаса здания.

В том случае, когда металлический каркас высотного здания представляет собой одно целое с точки зрения электрической про­водимости, он может быть использован в качестве подводящего провода от заземляющего контура.