RU2546992C2

RU2546992C2 - Surface ground device

Info

Publication number: RU2546992C2
Application number: RU2012147754/07A
Authority: RU
Inventors: Павел Филиппович Васильев; Виталий Петрович Кобылин; Виталий Алексеевич Седалищев
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2015-04-10
Also published as: RU2012147754A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: portable surface ground device is coupled to a power supply source of a mobile electrical installation and is comprised of a ground tank with a contact bolt and a load placed in its centre. The ground device has heating ground electrodes of a coaxial structure, which outer shells are insulated by a layer of heat- and moisture-proof varnish; the electrodes are placed in a case sealed with a heat insulated polyurethane coating and protected with a glass-reinforced plastic jacket. The case is equipped with a heat concentrator and a resistance sensor connected to an electronic stabiliser of current-spreading resistance.

EFFECT: reduction and stabilisation of current-spreading resistance and provision of the reliable and safe operation of equipment and maintenance personnel in the winter period in conditions of extremely low temperature and perpetually frozen soils.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в районах распространения многолетнемерзлых грунтов при выполнении заземляющих устройств для мобильных передвижных электроустановок.The invention relates to the electric power industry and can be used in areas of permafrost distribution when performing grounding devices for mobile mobile electrical installations.

Существуют глубинные и выносные заземлители (Правила устройства электроустановок. 7-е издание. М., 2006, 552 с.). Недостатком глубинных заземлителей является дороговизна бурения скважин; для выносных заземлителей необходимо наличие непромерзающих водоемов с площадью не менее 0,28 км² расположенных вблизи заземляемых объектов. Известны также поверхностные переносные заземлители с использованием концентрированного раствора поваренной соли и подсыпкой талого грунта между заземлителем и мерзлым грунтом (Карелин В.И. Способ установки передвижных заземлителей. Авторское свидетельство №414665, БИ №5, 1974). Недостатком их является плохой контакт с мерзлым грунтом вследствие быстрого промерзания подсыпанного грунта, что ведет к резкому возрастанию сопротивления заземления. Кроме того, создаются очаги засоления почвы.There are deep and remote earthing (Rules for the installation of electrical installations. 7th edition. M., 2006, 552 S.). The disadvantage of deep earthing is the high cost of drilling wells; remote earthing requires the presence of non-freezing reservoirs with an area of at least 0.28 km ² located near grounded objects. Also known are surface portable ground electrodes using a concentrated solution of sodium chloride and adding melt soil between the ground electrode and frozen ground (Karelin V.I. Their disadvantage is poor contact with frozen soil due to the rapid freezing of the sprinkled soil, which leads to a sharp increase in grounding resistance. In addition, foci of salinization of the soil are created.

Наиболее близким техническим решением является заземляющее устройство с резервуаром для сжигания жидкого топлива (тороидальной или прямоугольной формы) (Седалищев В.А., Якушев М.В. Поверхностный переносной заземлитель. Авторское свидетельство №716096, БИ №6, 1980). Данное устройство выполнено в виде неутепленного корпуса-резервуара, в центре которого расположен груз. В резервуар заливается жидкое топливо и поджигается. Теплоизолирующим материалом (войлоком) резервуар накрывается только при отсутствии пламени, так как данное устройство рассчитано на пламенный разогрев грунта. Его недостатком являются затраты на доставку жидкого топлива, сжигаемого в течение всего рабочего времени заземляемого объекта.The closest technical solution is a grounding device with a tank for burning liquid fuel (toroidal or rectangular) (Sedalischev VA, Yakushev MV Surface portable ground electrode. Copyright certificate No. 716096, BI No. 6, 1980). This device is made in the form of a non-insulated casing-tank, in the center of which the cargo is located. Liquid fuel is poured into the tank and ignited. With a heat-insulating material (felt), the tank is covered only in the absence of flame, since this device is designed for flame heating of the soil. Its disadvantage is the cost of delivering liquid fuel burned during the entire working time of the grounded facility.

Известен также способ выполнения заземления в многолетнемерзлых грунтах с помощью круглых коаксиальных электродов-заземлителей (Кобылин В.П., Бондарев Э.А., Ушаков В.Я., Седалищев В.А., Ли-Фир-Су Р.П. Способ выполнения заземления в многолетнемерзлых грунтах. RU 2276825 С2, Н012 4/66, 2006). Отличие данного способа с заявляемым поверхностным заземлителем является погружение вертикально в грунт вспомогательного заземляющего устройства в виде коаксиальных электродов-заземлителей, которые соединяются гальванически с главным стационарным устройством заземления защищаемого объекта (электрическая станция, трансформаторная подстанция и др). Причем главный контур заземляющего устройства, шина гальванической связи и вспомогательное заземляющее устройство коаксиальной конструкции без тепловой изоляции засыпаются слоем грунта толщиной не менее 0,5 м для исключения случайных механических повреждений и разрывов элементов заземляющего устройства. На поверхность земли выводятся только шины для присоединения корпусов электрооборудования и провода для подключения электропитания коаксиальных электродов-заземлителей. Предлагаемое устройство поверхностного заземлителя относится к переносным, которое после окончания работ демонтируется и транспортируется вместе с мобильной установкой на другое место работы и является неотъемлемым устройством этой установки.There is also a method of performing grounding in permafrost soils using round coaxial grounding electrodes (Kobylin V.P., Bondarev E.A., Ushakov V.Ya., Sedalishchev V.A., Li-Fir-Su R.P. Method grounding in permafrost soils. RU 2276825 C2, H012 4/66, 2006). The difference of this method with the claimed surface ground electrode system is immersion vertically into the ground of an auxiliary grounding device in the form of coaxial grounding electrodes, which are galvanically connected to the main stationary grounding device of the protected object (power station, transformer substation, etc.). Moreover, the main circuit of the grounding device, the galvanic communication bus and the auxiliary grounding device of a coaxial design without thermal insulation are covered with a layer of soil with a thickness of at least 0.5 m to prevent accidental mechanical damage and rupture of the elements of the grounding device. Only buses for connecting electrical equipment housings and wires for connecting power to coaxial grounding electrodes are brought to the surface of the earth. The proposed device is a surface ground electrode system that is portable, which after completion of work is dismantled and transported together with the mobile installation to another place of work and is an integral device of this installation.

Задачей настоящего изобретения является снижение и стабилизация сопротивления растеканию тока в грунте от переносного поверхностного заземлителя и повышение надежной и безопасной работы электрооборудования и обслуживающего персонала мобильной электроустановки в зимний период в условиях экстремально низких температур и многолетнемерзлых грунтов.The objective of the present invention is to reduce and stabilize the resistance to current spreading in the soil from a portable surface ground electrode and increase the reliable and safe operation of electrical equipment and maintenance personnel of a mobile electrical installation in the winter period under conditions of extremely low temperatures and permafrost.

Эта задача решается тем, что переносной поверхностный заземлитель содержит плоские горизонтально расположенные электроды-заземлители коаксиальной конструкции, наружные обкладки которых изолированы слоем термовлагостойкого лака, размещенные в герметичном теплоизолированном полиуретановым покрытием корпусе, защищенном стеклопластиковой оболочкой. Корпус снабжен концентратором тепла и датчиком сопротивления, соединенным с электронным стабилизатором сопротивления растеканию тока в грунте.This problem is solved in that the portable surface earthing device contains flat, horizontally positioned earthing electrodes of a coaxial design, the outer plates of which are insulated with a layer of thermally moisture resistant varnish, housed in a sealed, heat-insulated polyurethane-coated case, protected by a fiberglass shell. The housing is equipped with a heat concentrator and a resistance sensor connected to an electronic stabilizer of resistance to current spreading in the soil.

Поверхностный заземлитель присоединен к источнику электропитания мобильной электроустановки.A surface earthing switch is connected to the power source of the mobile electrical installation.

Сравнение предложенного устройства поверхностного заземлителя с другими известными техническими решениями того же назначения показывает, что в этом устройстве необходимый эффект достигается комплексом мероприятий: выполнением поверхностных заземлителей в виде плоской коаксиальной конструкции, концентратором тепла в область талика и стабилизацией сопротивления растеканию тока в объеме талика.Comparison of the proposed device of a surface ground electrode with other well-known technical solutions of the same purpose shows that in this device the desired effect is achieved by a set of measures: the implementation of surface ground electrodes in the form of a flat coaxial design, a heat concentrator in the talik region and stabilization of resistance to current spreading in the talik volume.

Это сравнение указывает на превышение заявленным изобретением существующего уровня техники и решение с его помощью поставленной задачи.This comparison indicates the excess of the claimed prior art by the claimed invention and the solution of the task with its help.

Изобретение поясняется примером его выполнения. На чертеже изображено:The invention is illustrated by an example of its implementation. The drawing shows:

на Фиг.1а - схема электрических соединений электродов-заземлителей;on figa is a diagram of the electrical connections of the grounding electrodes;

на Фиг.1б - вид со стороны подключения источника питания.on figb is a view from the side of the power supply.

На фиг.1 представлено устройство поверхностного заземлителя коаксиальной конструкции, наружная и внутренняя обкладки которого изготовлены из листовой стали толщиной 1,5 мм, плоской прямоугольной формы, содержащей: последовательно соединенные плоские горизонтально расположенные коаксиальные электроды-заземлители 7, наружные обкладки 16 которых изолированы слоем термовлагостойкого лака, размещены горизонтально в герметичном теплоизолированном слоем полиуретанового покрытия 13 корпусе 2 и связаны с корпусом креплением 15; концентратор тепла 8; защитную стеклопластиковую оболочку 11 корпуса 2; контактный болт 3 для подключения шины заземления 12 объекта, наружной обкладки заземлителя и нулевого провода 14 источника электропитания 4; внутреннюю обкладку 10 заземлителя, подключенную проводником 9 к фазе источника электропитания 4; источник электропитания 4 с напряжением 6-12 вольт; датчик сопротивления 5; радиус и объем искусственного талика определяется продолжительностью работы электронного стабилизатора сопротивления растеканию тока 6; груз 7 для снижения переходного сопротивления и надежного контакта между заземлителем и поверхностью грунта.Figure 1 shows the surface earthing device of a coaxial design, the outer and inner plates of which are made of 1.5 mm thick sheet steel, of a rectangular rectangular shape, comprising: sequentially connected flat horizontally arranged coaxial ground electrodes 7, the outer plates 16 of which are insulated with a thermo-moisture resistant layer varnish, placed horizontally in a sealed thermally insulated layer of polyurethane coating 13 of the housing 2 and connected to the housing by a mount 15; heat concentrator 8; fiberglass protective shell 11 of the housing 2; contact bolt 3 for connecting the ground bus 12 of the object, the outer lining of the ground electrode and the neutral wire 14 of the power supply 4; the inner lining 10 of the ground electrode connected by a conductor 9 to the phase of the power supply 4; power supply 4 with a voltage of 6-12 volts; resistance sensor 5; the radius and volume of artificial talik is determined by the duration of the electronic stabilizer resistance to spreading current 6; load 7 to reduce the transition resistance and reliable contact between the ground electrode and the ground surface.

Для устройства заземления поверхность грунта очищается от снега, на очищенную поверхность устанавливается корпус 2 с заземлителем 1 и нагружается грузом 7. К приваренному к наружной обкладке 16 коаксиального электрода-заземлителя 1 контактному болту 3 присоединяется нулевой провод 14 источника питания 4 и объект заземления, а фазный провод 9 источника питания 4 присоединяется проводником 9 к внутренней обкладке 10 коаксиального электрода-заземлителя 1. При протекании тока через коаксиальные электроды в коаксиальной конструкции заземлителей за счет эффекта близости выделяется тепло, которое разогревает металл, а затем и мерзлый грунт. За счет этого под заземлителем образуется талая зона, а груз 7 прижимает устройство плотно к земле и создает надежный контакт с малым переходным сопротивлением между заземлителем и грунтом. Для контроля и стабилизации нормированного сопротивления растеканию тока от заземляющего устройства в талой зоне на поверхности земли устанавливается датчик контроля сопротивления растеканию тока 5, подающий сигнал на электронный стабилизатор сопротивления 6, который в свою очередь, включает или выключает источник питания, стабилизируя нормированное сопротивление растеканию тока в талике. Таким образом, по шкале электронного стабилизатора сопротивления устанавливается необходимый режим работы поверхностного заземлителя.For the grounding device, the ground surface is cleared of snow, a housing 2 with an earthing switch 1 is installed on the cleaned surface and loaded with a load 7. A neutral wire 14 of the power supply 4 and the ground object are connected to the contact bolt 3 welded to the external cover 16 of the coaxial ground electrode 1 and the phase object, and phase the wire 9 of the power supply 4 is connected by a conductor 9 to the inner lining 10 of the coaxial ground electrode 1. When current flows through the coaxial electrodes in the coaxial design of the ground electrode Due to the proximity effect, heat is released, which heats the metal, and then the frozen soil. Due to this, a melt zone forms under the ground electrode, and the load 7 presses the device tightly to the ground and creates reliable contact with a small transition resistance between the ground electrode and the ground. To control and stabilize the normalized spreading resistance of the current from the grounding device in the melt zone, a current spreading resistance sensor 5 is installed on the earth's surface, which sends a signal to the electronic resistance stabilizer 6, which in turn turns the power supply on or off, stabilizing the normalized spreading resistance in talik. Thus, on the scale of the electronic resistance stabilizer, the necessary operating mode of the surface ground electrode is established.

При этом исключается: необходимость в буровой установке для заземления мобильной электроустановки; обработка грунта кислотами, солями и щелочами; сознательная засоленность почвы, которая накапливается в низинах, ухудшая экологическую обстановку; в снижении временных, финансовых и трудовых затрат при достижении нормированной величины сопротивления поверхностного заземлителя мобильной электроустановки.This excludes: the need for a drilling rig for grounding a mobile electrical installation; soil treatment with acids, salts and alkalis; conscious salinity of the soil that accumulates in the lowlands, worsening the ecological situation; in reducing time, financial and labor costs when reaching the normalized value of the resistance of the surface ground electrode of a mobile electrical installation.

Claims

A surface ground electrode comprising a grounding tank with a contact bolt, in the center of which a load is located, characterized in that the surface ground electrode contains a sealed, heat-insulated polyurethane-coated housing, mounted on a ground surface and protected by a fiberglass sheath and equipped with a contact bolt, inside of which are placed sequentially connected flat horizontally connected located heating electrodes-grounding electrodes of coaxial design, external masonry which is insulated with a layer of heat and moisture resistant varnish, and is equipped with an electronic stabilizer of resistance to current spreading in the talik and a heat concentrator, while the radius and volume of the artificial talik are determined by the duration of the electronic stabilizer.