ПОВЕРХНОСТНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК H01R4/66 H02B1/16 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в районах распространения многолетнемерзлых грунтов при выполнении заземляющих устройств для мобильных передвижных электроустановок.

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.

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.

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.

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.

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.

Поверхностный заземлитель присоединен к источнику электропитания мобильной электроустановки.

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.

Это сравнение указывает на превышение заявленным изобретением существующего уровня техники и решение с его помощью поставленной задачи.

Изобретение поясняется примером его выполнения. На чертеже изображено:

на Фиг.1а - схема электрических соединений электродов-заземлителей;

на Фиг.1б - вид со стороны подключения источника питания.

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.

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.

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.

Переносной поверхностный заземлитель присоединен к источнику электропитания мобильной электроустановки и имеет заземляющий резервуар с контактным болтом, в центре которого расположен груз. Заземлитель имеет электрогреющие электроды-заземлители коаксиальной конструкции, наружные обкладки которых изолированы слоем термовлагостойкого лака, которые размещены в герметичном теплоизолированном полиуретановым покрытием корпусе, который защищен стеклопластиковой оболочкой. Корпус снабжен концентратором тепла и датчиком сопротивления, соединенным с электронным стабилизатором сопротивления растеканию тока в грунте. Технический результат - снижение и стабилизация сопротивления растеканию тока в грунте и обеспечение надежной и безопасной работы электрооборудования и обслуживающего персонала в зимний период в условиях экстремально низких температур и многолетнемерзлых грунтов. 1 ил.

Поверхностный заземлитель, содержащий заземляющий резервуар с контактным болтом, в центре которого расположен груз, отличающийся тем, что поверхностный заземлитель содержит устанавливаемый на поверхности грунта нагруженный грузом герметичный теплоизолированный полиуретановым покрытием корпус, защищенный стеклопластиковой оболочкой и снабженный контактным болтом, внутри которого размещены последовательно соединенные плоские горизонтально расположенные электрогреющие электроды-заземлители коаксиальной конструкции, наружные обкладки которых изолированы слоем термовлагостойкого лака, и снабжен электронным стабилизатором сопротивления растеканию тока в талике и концентратором тепла, при этом радиус и объем искусственного талика определяются продолжительностью работы электронного стабилизатора.