В некоторых твердых грунтах (гранит, известняк и др.) непосредственное погружение глубинных электродов способами, описанными выше, неосуществимо. Однако именно в таких грунтах применение глубинных электродов наиболее эффективно. Например, в известняковом скальном грунте, где толщина растительного слоя составляет всего 5—20 см, погружение многих коротких электродов к укладке горизонтальных перемычек не обеспечивает нужной проводимости заземляющего устройства, даже если обработать грунт солью и другими активными добавками.
При сооружении подстанций в таких условиях часто проектируют дополнительный выносной контур заземления, расположенный в хорошо проводящем грунте. Такой грунт при изысканиях может быть найден на расстоянии от подстанции, иногда достигающем нескольких сотен метров. Между тем хорошо проводящий грунт обычно находится под самой подстанцией, но весьма глубоко, обычно ниже 15—20 м от поверхности. Применение двух-трех вертикальных электродов, погруженных на глубину 20—25 м, позволяет отказаться от сотен обычных или от выносных заземлителей, сэкономить при строительстве подстанции тонны металла и значительные средства.
Например, одна из подстанций 35/10 кВ была размещена на непахотном участке земли, где растительный слой грунта имел толщину всего около 10 см, а под ним находился глубокозалегающий известняк. Для выполнения запроектированного заземляющего устройства требовалось 1,6 т металла, затрат 26 машино-смен и 28 чел- дней. Стоимость работ определилась по смете в 150 тыс. руб.
При применении трех глубинных электродов длиной по 20 м расход металла снизился до 0,4 т, требовалось всего 7 машино-смен и 16 чел-дней на монтаж.
В отдельных случаях, например в многолетнемерзлых грунтах, изыскания указывают на необходимость заглубления заземлителей на 25—40 к даже на 60 м. Для монтажа таких заземлителей необходимы механизмы, могущие образовать скважину необходимых размеров. Длина скважины определяется проводимостью грунта, а диаметр скважины — удобством монтажа электрода и расчетным объемом грунта засыпки, например смесью тонкодисперсного грунта (глина, пылеватый песок и др.) с примесью 1—15 % поваренной соли. Иногда предусматривается обработка массива грунта вокруг электрода.
Отечественной промышленностью выпускаются, а в строительстве широко применяются буровые машины, самоходные и прицепные, на базе автомобилей к тракторов, на колесном и гусеничном ходу, например геолого- разведочные небольшие машины, станки ударно-канатного бурения и др. Средняя производительность станков практически составляет в известняках 60—90 м проходки или три скважины глубиной 20—30 м, диаметров 100—150 мм в смену, с учетом внутрисменного технического обслуживания и мелких ремонтов. Таким образом для устройства заземления подстанции механизм нужен всего на один день. Если учесть, что такие машины обычно используются на строительстве основных сооружений и их не нужно перевозить издалека специально для монтажа заземления, то их применение будет весьма рентабельно.
Имеются и ручные буровые станки и установки. Например, при разведочном бурении на линиях электропередачи геологи используют выпускаемые заводами переносные приспособления различных типов массой от 12 кг и более, позволяющие бурить скважины диаметром до 100 мм и глубиной до 25 м. К таким приспособлениям относится, в частности, переносная буровая установка ПБУ-10, используемая и для монтажа электродов.
Универсальным, но сравнительно тяжелым для переноски является станок типа УПБ-25, использовавшийся для бурения скважин на глубину до 25 м в различных грунтах. Для бурения твердых пород в комплект установки включен малогабаритный промывочный насос. Общая масса станка составляет 108 кг, но для переноски его легко разобрать на отдельные узлы массой до 25 кг.
Электроды заземления монтируют в готовые скважины. Электрод опускают в скважину постепенно, отрезками из круглой стали диаметром 16—20 мм. Если скважина имеет минимальный диаметр, то отрезки электрода лучше сваривать соосно (встык с накладками), так как при этом опускаемый электрод более точно сохраняет вертикальное положение и меньше задевает за стенки скважины. Но при достаточном диаметре скважины проще сваривать отрезки внахлестку, как и показано на рис. 1.
Масса электрода полной длины может превышать 100 кг, и поэтому нужно предусмотреть грузоподъемное приспособление (хотя бы блок с веревкой или полиспаст) и надежный захват, чтобы не упустить в процессе монтажа незаконченный электрод в скважину. Предварительно над скважиной устанавливается приспособление, состоящее из плиты с зажимом. Плита перекрывает устье скважины, предохраняя ее от осыпания грунта, зажиме крепится опущенная часть электрода на время приварки следующего отрезка, после чего работы по опусканию, закреплению в зажиме и приварке следующего отрезка повторяются. После опускания электрода на полную глубину все пространство скважины засыпают тщательно измельченным до фракции 2—10 мм коксом или другим заполнителем, указанным в проекте.
Рис. 1. Глубинный заземлитель (а) и его спускание в пробуренную скважину (б):
1 — скважина; 2 — электрод; 3 — засыпка; 4 — известняковая скала; 5 — плита с зажимом
