Wykonanie projektu linii napowietrznej wymaga odpowiedniego doboru konstrukcji wsporczych, osprzętu i przewodów, ale nie można zapominać również o ochronie przed porażeniem prądem elektrycznym. Zaprojektowanie właściwego układu uziemiającego to podstawa bezpiecznego użytkowania linii napowietrznych.
Podstawy uziemiania przewodów napowietrznych
Rodzaj uziemień oraz konieczność ich montowania jest zależna od projektu linii napowietrznej, typu słupów oraz miejsca, gdzie znajduje się instalacja. Przewody napowietrzne są umieszczane na konstrukcjach wsporczych, które mogą pełnić funkcję uziemienia. Nawet jeśli są wykonane z materiałów przewodzących, ich fundamenty działają, jak uziemienie. Wymaga to jednak przeanalizowania, ponieważ mimo wszystko, linia napowietrzna może wymagać dodatkowego uziemienia. Nie trzeba go za to projektować, jeśli konstrukcje wsporcze są wykonane z materiałów nieprzewodzących.
Bezpieczeństwo powinno znajdować się na pierwszym miejscu, dlatego przy budowie linii kablowych wykorzystuje się m.in. podnośnik do bębnów, aby umożliwić pracownikom transport ciężkich zwojów kabli. W przypadku kabli napowietrznych, konieczne jest zapewnienie bezpieczeństwa, przede wszystkim przez utrzymanie napięcia rażeniowego krokowego i dotykowego poniżej maksymalnego dopuszczalnego poziomu. Układ uziemiający składa się z uziomów z przewodami uziemiającymi lub wyrównawczymi (ewentualnie bez nich). Jeżeli przewody odgromowe znajdują się na całej długości linii, podczas ustalania impedancji (zależności między natężeniem prądu i napięciem w obwodzie prądu przemiennego), trzeba wziąć pod uwagę wpływ konstrukcji wsporczych i oczywiście przewodów odgromowych.
Gdzie trzeba stosować uziemienia linii napowietrznych?
Oczywiste jest, że trzeba zapewniać bezpieczeństwo w miejscach, które są ogólnie dostępne. Chodzi tutaj szczególnie o lokalizacje, gdzie ludzie przebywają przynajmniej przez kilka godzin dziennie, pojawiają się na kilka tygodni w roku lub przebywają krótko, ale często. Podstawą jest, aby odpowiednio zabezpieczyć kable napowietrzne w pobliżu domów, placów zabaw czy szkół. W niektórych przypadkach niezbędne jest również zastosowanie dodatkowej ochrony. Jeżeli konkretne miejsce jest regularnie uczęszczane, a linia napowietrzna nie została wyposażona w automatykę zabezpieczeniową, konieczne jest zastosowanie uziomu otokowego. Zapewnia on dodatkową ochronę obok uziomu pionowego.
Słupy linii napowietrznych często znajdują się w pobliżu intensywnie użytkowanych budynków: domów, instytucji publicznych, obiektów sportowych czy dróg. Konieczne jest więc dostosowanie się do wartości dopuszczalnych rażeniowych napięć dotykowych. Jeżeli w pobliżu uziomów są one przekraczane, konieczne jest zastosowanie dodatkowych zabezpieczeń. Mogą to być otokowe uziomy wyrównawcze lub warstwy elektroizolacyjne umieszczane na gruncie. Kolejną możliwością jest stworzenie wygrodzeń, które ograniczą dostęp do miejsc, w których pojawia się zbyt wysokie napięcie rażeniowe.
Układy uziemiające w liniach napowietrznych
Uziemienia chronią linie i ludzi przed skutkami wyładowań atmosferycznych i zwarć. Zastosowanie znajdują tutaj uziemienia powierzchniowe i głębinowe. Układy powierzchniowe mają formę ocynkowanej stalowej taśmy lub stalowego drutu (ewentualnie z dodatkowymi wypustami). Tego typu uziemienie tworzy otok wokół słupa. Inaczej wygląda uziemienie głębinowe – rura lub pręt stalowy, który wbija się w ziemię na głębokość kilku lub maksymalnie kilkunastu metrów. Szczególnie popularne są uziemienia mieszane, które składają się z otoku i prętów.
Układ uziemienia łączy się z konstrukcją słupa za pomocą bednarki mocowanej śrubami. Następnie uziemione zbrojenie zostaje połączone z trzonami izolatorów i pozostałymi częściami linii napowietrznej. Łączenia muszą być wyjątkowo trwałe, dlatego wykorzystuje się spawanie i dodatkowo pokrywa te miejsca lakierem bitumicznym.
Ze względów ekonomicznych, bardziej opłacalne jest wykorzystywanie uziemień głębinowych. Są tańsze w wykonaniu oraz w większym stopniu umożliwiają zmniejszenie rezystancji. W uzasadnionych przypadkach można jednak zastosować wyłącznie uziemienie powierzchniowe. Dzieje się tak szczególnie, jeśli kable napowietrzne są prowadzone w miejscach o skalistym podłożu, gdzie wbicie stalowych prętów jest utrudnione.
Uziemienia ochronne pozwalają na wprowadzenie dodatkowej ochrony przeciwporażeniowej. Ich działanie polega na połączeniu metalowych elementów z uziomem, dzięki czemu rezystancja uziemienia jest wykorzystywana jako obwód elektryczny. Tego typu dodatkowe środki ochrony można wykorzystywać w sieciach stałoprądowych i przemiennoprądowych.
Zastosowanie znajduje również uziemienie odgromowe, które odprowadza do ziemi udarowe prądy wyładowań atmosferycznych. Konieczność zastosowania innego uziemienia wynika z odmiennej częstotliwości w porównaniu z warunkami przemysłowymi. Uziemienia odgromowe są dostosowane do rozkładu napięcia na powierzchni gruntu.
Zastosowanie odpowiednich uziemień to podstawa bezpiecznego użytkowania linii napowietrznych. W coraz większej mierze są one zastępowane liniami kablowymi, ale wciąż możemy znaleźć kable napowietrzne w całym kraju.