RU198712U1

RU198712U1 - Electrolytic grounding device

Info

Publication number: RU198712U1
Application number: RU2019143725U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Владимирович Петрянкин; Денис Викторович Сулим
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Сургут"
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2020-07-23

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для обеспечения защитного заземления и заземления молниезащиты удаленных объектов электрооборудования линейных потребителей, таких как камеры приема систем линейной телемеханики магистральных газопроводов, расположенных на грунтах с высоким содержанием песка, или состоящих из скальных пород или многолетнемерзлых грунтов, обладающих высоким удельным электрическим сопротивлением (более 300 Ом/м). Электролитическое заземляющее устройство, состоящее из полого металлического электрода, выполненного при этом Т-образной формы, с перфорацией в его горизонтальной части, заполненной смесью минеральных солей, где в вертикальной части электрода находится узел соединения с заземляющим проводником и съемная крышка, для доступа к крышке и к узлу соединения установлен колодец, а по бокам колодца предусмотрены монтажные петли. Применение заявленного электролитического заземляющего устройства позволяет значительно снизить затраты, на сооружение защитных заземляющих устройств энергообъектов, электрических систем и электроустановок, в районах со сложными грунтами, в том числе за счет длительного срока службы, и позволит обеспечить высокую электробезопасность работы обслуживающего персонала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used to provide protective grounding and grounding of lightning protection of remote objects of electrical equipment of linear consumers, such as cameras for receiving linear telemechanics systems of main gas pipelines located on soils with a high sand content, or consisting of rocks or permafrost soils, having a high specific electrical resistance (more than 300 Ohm / m). Electrolytic grounding device, consisting of a hollow metal electrode, made in this T-shape, with perforations in its horizontal part filled with a mixture of mineral salts, where in the vertical part of the electrode there is a junction with a grounding conductor and a removable cover for access to the cover and a well is installed to the junction, and mounting loops are provided on the sides of the well. The use of the declared electrolytic grounding device can significantly reduce costs for the construction of protective grounding devices for power facilities, electrical systems and electrical installations, in areas with difficult soils, including due to a long service life, and will ensure high electrical safety of the service personnel. 2 wp f-ly, 1 dwg.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для обеспечения защитного заземления и заземления молниезащиты удаленных объектов электрооборудования линейных потребителей, таких как камеры приема систем линейной телемеханики магистральных газопроводов, расположенных на грунтах с высоким содержанием песка, или состоящих из скальных пород или многолетнемерзлых грунтов, обладающих высоким удельным электрическим сопротивлением (более 300 Ом/м).The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used to provide protective grounding and grounding of lightning protection of remote objects of electrical equipment of linear consumers, such as chambers for receiving linear telemechanics systems of main gas pipelines located on soils with a high sand content, or consisting of rocks or permafrost soils, having a high specific electrical resistance (more than 300 Ohm / m).

Сопротивление заземления, соответствующее требованиям Правил устройств электроустановок (ПУЭ) (не более 4 Ом), в грунтах, перечисленных выше, может быть достигнуто только применением электролитического заземления небольшой глубины залегания.Grounding resistance that meets the requirements of the Rules for Electrical Installations (PUE) (no more than 4 ohms) in the soils listed above can be achieved only by using electrolytic grounding of a small depth.

Известно электролитическое устройство заземления (см. патент RU 157109, H01R 4/66. опубл. 20.11.2015), содержащее полый перфорированный металлический электрод, выполненный в вертикальном исполнении, заполненный смесью минеральных солей, отличающееся тем, что суммарная площадь перфорационных отверстий, расположенных в металлическом электроде, не превышает 20% от общей площади боковой поверхности металлического электрода. Недостатком данной полезной модели является то, что суммарная площадь перфорированных отверстий 20% не позволяет достаточно эффективно использовать электролит, за счет экономии солевого раствора значительно снижается надежность работы устройства, а значит и электробезопасность обслуживающего персонала.Known electrolytic grounding device (see patent RU 157109, H01R 4/66. Publ. 20.11.2015), containing a hollow perforated metal electrode, made in a vertical design, filled with a mixture of mineral salts, characterized in that the total area of perforations located in metal electrode, does not exceed 20% of the total area of the side surface of the metal electrode. The disadvantage of this useful model is that the total area of perforated holes of 20% does not allow for a sufficiently efficient use of the electrolyte, due to the saving of the saline solution, the reliability of the device operation is significantly reduced, and hence the electrical safety of the maintenance personnel.

Известен способ выполнения заземления в многолетнемерзлых грунтах (см. патент RU 2276825, Н02В 1/16, H01R 4/66. опубл. 01.01.2000). В предлагаемом способе уменьшения сезонного сопротивления устройства заземления электроустановки, заложенного в многолетнемерзлый грунт и гальванически связанного с коаксиальным нагревателем, достигается на контакте тонкого сезонно-талого электропроводящего поверхностного слоя грунта с талой электропроводящей средой вокруг нагреваемого током коаксиального нагревателя.A known method of performing grounding in permafrost soils (see patent RU 2276825, Н02В 1/16, H01R 4/66. Publ. 01.01.2000). In the proposed method for reducing the seasonal resistance of an electrical installation grounding device, embedded in permafrost soil and galvanically connected to a coaxial heater, is achieved at the contact of a thin seasonally thawed electrically conductive surface layer of the soil with a melted conductive medium around a coaxial heater heated by current.

Недостатком известных способов заземления являются значительное снижение эффективности работы устройства, за счет ограниченной поверхности взаимодействия электролита с грунтом, в первом случае, и использование электроэнергии большой временной период в течение года, во втором случае.The disadvantage of the known methods of grounding is a significant decrease in the efficiency of the device, due to the limited surface of the interaction of the electrolyte with the soil, in the first case, and the use of electricity for a long time period during the year, in the second case.

Известно принятое за прототип электролитическое заземляющее устройство (см. патент RU 133980, H01R 4/66. опубл. 27.10.2013), которое состоит из металлического электрода с расположенным на нем узлом соединения с заземляющим проводником. При этом металлический электрод выполнен полым, L-образной формы с перфорацией в горизонтальной части, и заполнен смесью минеральных солей, а на торце вертикальной части электрода может быть установлена съемная крышка.Known adopted as a prototype electrolytic grounding device (see patent RU 133980, H01R 4/66. Publ. 10/27/2013), which consists of a metal electrode located on it with a connection unit with a grounding conductor. In this case, the metal electrode is made hollow, L-shaped with perforation in the horizontal part, and filled with a mixture of mineral salts, and a removable cover can be installed at the end of the vertical part of the electrode.

Недостатками известного устройства является сама форма конструкции L-образной формы, которая определяет: ограниченную поверхность распространения воды и образования электролита по длине горизонтальной части электрода по мере удаления от вертикальной его части; недостаточно эффективное заполнение всей длины полости электрода при повторной засыпке смеси минеральных солей в процессе эксплуатации, в случае, если эта длина горизонтальной части значительна; недостаточную технологичность монтажа заземления (несимметричная форма не позволяет осуществлять подъем и монтаж устройства без перекосов с помощью грузоподъемных механизмов); не предусмотрен периодический контроль и осмотр узла соединения электрода с контуром заземления, проведение измерений сопротивления заземляющего устройства без раскопки грунта.The disadvantages of the known device is the very shape of the L-shaped structure, which determines: a limited surface for the propagation of water and the formation of electrolyte along the length of the horizontal part of the electrode as it moves away from its vertical part; insufficiently effective filling of the entire length of the electrode cavity when refilling the mixture of mineral salts during operation, if this length of the horizontal part is significant; insufficient manufacturability of grounding installation (asymmetrical shape does not allow lifting and installation of the device without distortions using lifting mechanisms); Periodic control and inspection of the junction of the electrode with the ground loop, measurements of the resistance of the grounding device without excavating the ground are not provided.

Задачей заявленной полезной модели является обеспечение качественного и эффективного защитного заземления в районах со сложными грунтами, обладающими высоким удельным электрическим сопротивлением, а также в грунтах, где невозможен монтаж защитных заземляющих устройств на глубину более 2 метров.The objective of the claimed utility model is to provide high-quality and effective protective grounding in areas with complex soils with high electrical resistivity, as well as in soils where installation of protective grounding devices at a depth of more than 2 meters is impossible.

Техническим результатом на достижение которого направлена заявленная полезная модель является значительное снижение затрат, на сооружение защитных заземляющих устройств энергообъектов, электрических систем и электроустановок, в том числе за счет длительного срока службы, и обеспечение высокой электробезопасности работы обслуживающего персонала.The technical result to achieve which the declared utility model is aimed at is a significant reduction in costs for the construction of protective grounding devices for power facilities, electrical systems and electrical installations, including due to a long service life, and ensuring high electrical safety of the maintenance personnel.

Поставленная задача и технический результат достигается тем, что металлический электрод электролитического заземляющего устройства выполнен Т-образной формы, с расположенным на нем узлом соединения с заземляющим проводником, в своей горизонтальной части имеющий перфорацию и заполнен смесью минеральных солей, при этом электрод погружен в гелевую токопроводящую «подушку», которая удерживает электролит вокруг электрода.The task and the technical result are achieved by the fact that the metal electrode of the electrolytic grounding device is T-shaped, with a connection unit with the grounding conductor located on it, having perforation in its horizontal part and filled with a mixture of mineral salts, while the electrode is immersed in a gel conductive " cushion "that holds the electrolyte around the electrode.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется графическим рисунком, где на фиг. 1 изображена конструкция электролитического заземляющего устройства, которая выполнена Т-образной формы. Устройство состоит из полого металлического электрода 1, изготовленного из трубы стальной 2 с перфорацией, заполненной смесью минеральных солей 3 (хлорид калия, хлорид кальция), погруженного в засыпку 4 (смесь бентонита с графитовым порошком); вертикальной части электрода 5, состоящей из трубы стальной; узла соединения с заземляющим проводником 6, выполненного из стали; съемной крышки 7, стального исполнения, для доступа к крышке и к узлу соединения установлен колодец 8, для подъема и монтажа устройства предусмотрены монтажные петли 9 также стального исполнения.The essence of the proposed technical solution is illustrated by a graphic drawing, where in Fig. 1 shows the structure of an electrolytic grounding device, which is made in a T-shape. The device consists of a hollow metal electrode 1, made of a steel pipe 2 with perforation, filled with a mixture of mineral salts 3 (potassium chloride, calcium chloride), immersed in a backfill 4 (a mixture of bentonite with graphite powder); the vertical part of the electrode 5, consisting of a steel pipe; a connection unit with a grounding conductor 6 made of steel; removable cover 7, steel version, for access to the cover and to the connection unit, a well 8 is installed, for lifting and mounting the device, mounting loops 9 are also provided in steel version.

Установка электролитического заземляющего устройства происходит следующим образом. В вырытый канал глубиной 1,0-2,0 м и длиной, несколько превышающей длину горизонтальной части металлического электрода электролитического заземляющего устройства, засыпается смесь бентонита с графитовым порошком, благодаря их свойствам при контакте с водой превращающаяся в электропроводящий незамерзающий гель и препятствующая быстрому вымыванию смеси минеральных солей из полости электрода. Далее электрод укладывается в вырытый канал и после соединения с заземляющим проводником засыпается грунтом. Узел соединения может представлять собой зажим с резьбой, в который вставляется и зажимается заземляющий проводник, приваренный токовводящий провод, соединяемый с заземляющим проводником отдельно, или любое другое известное соединительное устройство, обеспечивающее качественный электрический и механический контакт. Места соединений гидроизолируются с целью снижения коррозии. Для обеспечения периодического осмотра и контроля работы всей конструкции, а также проведения измерений сопротивления заземляющего устройства на поверхности земли монтируется колодец со съемным люком. После установки необходимо залить в горловину вертикальной части электрода 10 литров воды. Смесь минеральных солей, которой заполнена горизонтальная часть металлического электрода, впитывает воду, превращаясь в электролит (выщелачиваясь). Этот электролит проникает в грунт, повышая его электропроводность (понижая его удельное электрическое сопротивление) и уменьшая его промерзание (понижая температуру замерзания), вследствие чего эффективность защитного заземления существенно повышается. При растворении минеральных солей происходит искусственное химическое снижение удельного сопротивления грунта вокруг электрода. Таким образом, электролит, образовавшийся в грунте при растворении минеральных солей в грунтовых водах, способен хорошо проводить электрический ток, т.е. обладает низким удельным электрическим сопротивлением, которое зависит от температуры окружающей среды и насыщенности раствора минеральными солями. Чем выше концентрация солей в растворе, тем ниже температура промерзания грунта, даже в зимнее время токопроводность грунта остается высокой. Кроме того, все материалы, используемые для реализации технического решения, обладают высокой устойчивостью к действию агрессивных сред, нетоксичны, экологически безвредны.Installation of an electrolytic grounding device is as follows. A mixture of bentonite with graphite powder is poured into a dug channel with a depth of 1.0-2.0 m and a length slightly exceeding the length of the horizontal part of the metal electrode of the electrolytic grounding device, due to their properties, when in contact with water, it turns into an electrically conductive non-freezing gel and prevents the rapid washing out of the mixture mineral salts from the electrode cavity. Then the electrode is placed in the dug channel and, after being connected to the grounding conductor, it is covered with soil. The connection unit can be a threaded clamp into which a grounding conductor is inserted and clamped, a welded lead wire connected to the grounding conductor separately, or any other known connecting device that provides high-quality electrical and mechanical contact. The joints are waterproofed to reduce corrosion. To ensure periodic inspection and control of the operation of the entire structure, as well as to measure the resistance of the grounding device, a well with a removable hatch is mounted on the earth's surface. After installation, it is necessary to pour 10 liters of water into the neck of the vertical part of the electrode. The mixture of mineral salts, which is filled with the horizontal part of the metal electrode, absorbs water, turning into an electrolyte (leaching out). This electrolyte penetrates into the ground, increasing its electrical conductivity (lowering its electrical resistivity) and reducing its freezing (lowering the freezing point), as a result of which the efficiency of protective grounding increases significantly. Dissolution of mineral salts leads to an artificial chemical reduction of the soil resistivity around the electrode. Thus, the electrolyte formed in the soil during the dissolution of mineral salts in groundwater is able to conduct electric current well, i.e. has a low specific electrical resistance, which depends on the ambient temperature and the saturation of the solution with mineral salts. The higher the concentration of salts in the solution, the lower the freezing temperature of the soil, even in winter the conductivity of the soil remains high. In addition, all materials used for the implementation of the technical solution are highly resistant to aggressive media, non-toxic, environmentally friendly.

Для удобства монтажа электрода с помощью грузоподъемных механизмов около горловины вертикальной части электрода предусмотрены приваренные стальные петли для зацепа крюков или строп. Благодаря симметричной форме электрода обеспечивается подъем и монтаж электрода без перекосов.For the convenience of mounting the electrode with the help of lifting mechanisms, welded steel loops are provided near the throat of the vertical part of the electrode for hooking hooks or slings. The symmetrical shape of the electrode ensures that the electrode can be lifted and mounted without distortion.

Claims

1. Electrolytic grounding device, consisting of a hollow metal electrode, characterized in that the metal electrode is T-shaped, with perforations in its horizontal part filled with a mixture of mineral salts, where in the vertical part of the electrode there is a junction with the grounding conductor and a removable cover , a well is installed for access to the cover and the connection unit, and mounting loops are provided on the sides of the well.

2. An electrolytic grounding device according to claim 1, characterized in that a well is provided for periodic inspection and control of the connection unit and access to the cover of the vertical part of the electrode.

3. Electrolytic grounding device according to claim 1, characterized in that loops are provided for lifting and mounting the device using lifting mechanisms.