ГОСТ Р 54418.24-2013 (МЭК 61400-24:2010) Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 24. Молниезащита

Приложение I
(справочное)

     
Система заземления

I.1 Общие положения

I.1.1 Виды систем заземления

Большие ветроэнергетические установки всегда имеют обширную конструкцию основания, содержащую большое количество стали крупных размеров. Сталь в конструкции основания в основном должна использоваться для заземления в качестве системы заземления основания для достижения самого низкого сопротивления заземления.

В случае если проектировщик системы молниезащиты решает установить отдельную систему заземления с заземляющим электродом, по-прежнему необходимо обеспечить надлежащую металлизацию к стальным элементам основания, так как сложно будет оградить стальные элементы основания от попадания в них тока молнии, а разность электрических потенциалов между отдельной системой заземления и стальными элементами основания может быть опасна, например, для бетона, покрывающего стальную арматуру основания.

Разработчик и монтажник СМЗ должны выбрать подходящие виды заземляющих электродов. Разработчик и монтажник СМЗ должны учесть защиту от опасных скачков напряжения вблизи сетей с заделкой заземления, если они установлены в общедоступных зонах.

Глубоко залегающие заземляющие электроды могут быть эффективны в особых случаях: когда удельное сопротивление земли уменьшается с увеличением глубины и где слои почвы с низким сопротивлением находятся на глубинах больших тех, на которых обычно располагают стержневые электроды.

В случае предварительно напряженного бетона необходимо учесть последовательность прохождения токов разряда молнии, которые могут вызвать нежелательные механические нагружения.

Установка типа А: Горизонтальные или вертикальные электроды соединены с не менее чем двумя вертикальными молниеотводами. Тип А может быть использован для небольших сооружений (например, измерительные или служебные ангары, имеющие отношение к ветроэлектрической станции).

Установка типа Б: Один или более внешних кольцевых проводника или естественных заземляющих электродов, встроенных в конструкцию. Такой тип установки состоит либо из внешнего кольцевого заземляющего электрода в контакте с почвой на не менее чем 80% его общей длины, или из заземляющего электрода фундамента.

Для ветроэнергетических установок должна использоваться установка электродов по типу Б.

Примечание - Информация по двум основным типам установки заземляющих электродов приведена в стандарте [1].

I.1.2 Конструкция

I.1.2.1 Заземляющий электрод фундамента

Заземляющий электрод фундамента состоит из проводников, установленных в фундаменте конструкции ниже уровня земли. Их преимущество заключается в том, что они надлежащим образом защищают от коррозии, если бетон хорошего однородного качества, и покрывают заземляющий электрод фундамента не менее чем на 50 мм.

Металлы, используемые для заземляющих электродов, должны соответствовать материалам с учетом поведения металла относительно коррозии в почве. Когда нет указаний для конкретного вида почвы, необходимо выяснить практику применения систем с заделкой заземления на других заводах, стоящих на почве с похожими свойствами. При заполнении траншей для заземляющих электродов необходимо убедиться, что никакая зольная пыль, куски каменного угля или строительные булыжники не находятся в прямом контакте с заземляющим электродом. При высоком удельном сопротивлении земли необходимо принять меры для уменьшения сопротивления заземлению. Могут быть использованы электроды с большей площадью поверхности, например, путем использования сетки из проводников в траншеях вместо отдельных электродов или использования токопроводящего заполняющего материала для улучшения контакта электрода с землей в траншеях и просверленных отверстиях. При использовании улучшающего заземление материала необходимо учитывать коррозию.

Примечание - В международной практике используют информацию по материалам для заземляющих электродов согласно стандарту [1].

Сталь, заделанная в бетон, имеет примерно такой же гальванический потенциал в электрохимическом ряду потенциалов, как медь в почве. Таким образом, когда сталь в бетоне контактирует со сталью в почве, гальваническое напряжение возбуждения величиной примерно в 1 В вызывает прохождение коррозионного тока через почву и влажный бетон и растворение стали в почве.

Следовательно, в местах, где заземляющие электроды в почве соединяются со сталью, заделанной в бетон, должны использоваться проводники из меди или нержавеющей стали.

По периметру конструкции должен быть установлен металлический проводник, соединяющий мачту с металлом основания наиболее коротким путем.

Примечание - В международной практике механический проводник устанавливается согласно стандарту [1].

При монтаже необходимо регулярно измерять сопротивление заземления. Дальнейшее заглубление электродов может быть прекращено, как только сопротивление заземления перестанет уменьшаться. Кроме того, можно установить дополнительные электроды в местах, где действие на сопротивление заземления будет лучше. Рекомендуется вести измерения для каждого электрода в системе контроля качества.

Заземляющий электрод должен находиться в земле в достаточном удалении от существующих кабелей, металлических труб и т.д., также необходимо сделать должное допущение для заземляющего электрода при его отклонении от предполагаемого местоположения при заглублении. Расстояние разноса зависит от силы электрического импульса и сопротивления земли, а также тока в электроде.

Если существует опасность увеличения сопротивления около поверхности (например, из-за высыхания), должны быть использованы заземляющие электроды глубокого привода большей длины.

Радиальные заземляющие электроды должны быть установлены на глубине 0,5 м и более. Например, в странах с низкой температурой в зимнее время заземляющие электроды не будут находиться в замерзшей почве (которая имеет крайне низкую электропроводность), если увеличить глубину укладки электрода. Для достижения стабильного сопротивления заземления, не зависимо от сезона, предпочтительнее использовать вертикальные электроды. Более глубоко залегающие заземляющие электроды могут иметь меньшую разность электрических потенциалов на поверхности земли, что является дополнительным преимуществом и уменьшает скачки напряжения и снижает опасность для живых существ на поверхности земли.

I.1.2.2 Тип Б - кольцевые заземляющие электроды

Для уменьшения условного сопротивления заземления установка заземления по типу Б, при необходимости, может быть улучшена путем добавления вертикальных или радиальных заземляющих электродов. На рисунке I.1 представлены требования по минимальной длине заземляющих электродов.