Область техники
Изобретение относится к области электротехники и предназначено для контактного соединения элементов молниезащиты и заземления между собой.
Уровень техники
Одним из важных условий бесперебойной работы электроустановок является обеспечение надежной молниезащиты зданий, сооружений, линий электропередачи и электрооборудования. Защита элементов электроустановок от прямых ударов молнии осуществляется стержневыми и тросовыми молниеотводами.
Молниезащита включает в себя защиту от прямых ударов молнии воздушных линий электропередачи,станций и подстанций с помощью молниеотводов различных конструкций, защиту электрооборудования станций и подстанций от импульсныхгрозовых перенапряжений, набегающих с линий, с помощью защитныхаппаратов: нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН) и вентильныхразрядников (РВ), в отдельных случаях для защиты электрооборудования ивоздушных линий электропередачи применяются трубчатые разрядники (РТ), атакже защитные промежутки (ПЗ).
В электротехнике для обеспечения заземления оборудования и линий электропередач, а также для обеспечения их грозозащиты, в последнее время стали применять контуры заземления на основе гибкого графитового проводника, представляющего собой скрученные наподобие каната синтетические волокна с нанесенными на них вспененными графитовыми частицами.
Заземляющее устройство на основе гибкого графитового проводникапредлагается использовать для создания системы молниезащиты любыхтехнических устройств или объектов, включая системы грозозащиты игрозоупорности высоковольтных линий электропередач.
Для обеспечения заземления оборудования необходимо использование различных фиксирующих устройств для крепления проводников и их соединения.
Известен, например, зажим фальцевыйпо патенту РФ №2673056 на изобретение, дата публикации 22.11.2018. Указанный аналог содержит две опоры, которые скреплены между собой с помощью крепежных элементов. Устройство содержит клемму для крепления токоотвода к зажиму. Первая опора выполнена вертикальной, а вторая опора имеет Г-образную форму. Клемма закреплена на Г-образной опоре.
Также известен зажим для соединения прутка молниезащитной сетки и токоотводов в произвольном направлении (зажим соединительный круглого проводника: краткое руководство по эксплуатации/компания IEK, 2021 г., интернет-ресурс: https://www.iek.ru/products/catalog/sistemy_dlya_prokladki_kabelya/molniezashchita_i_zazemlenie/passivnaya_molniezashchita_i_zazemlenie/soediniteli/zazhim_soedinitelnyy_kruglogo_provodnika_6_12mm_otsinkovannaya_stal_iek), содержащий две пластины с желобами под стержни системы молниезащиты, и крепежные элементы. Зажим стягивается при помощи шестигранного болта и гайки.
Наиболее близким аналогом предложенному изобретению является зажим для молниезащиты и заземления, раскрытый в патенте на полезную модель РФ №209955, опубликованном 24.03.2022. Сущность известного технического решения состоит в том, что зажим для молниезащиты и заземления содержит первую и вторую пластины, в которых выполнены соосные центральные крепежные отверстия. При этом каждая пластина содержит первый желоб и второй желоб для размещения элементов системы молниезащиты и заземления. Первый желоб выполнен прямолинейным и расположен у края пластины, а второй желоб имеет U-образную форму и огибает центральное крепежное отверстие. Кроме того, в центральных крепежных отверстиях установлены элементы резьбового крепежного соединения, при этом гайка резьбового крепежного соединения приварена к первой пластине.
Таким образом, соединение элементов заземляющих устройств известных насегодняшний день конструкций осуществляется с помощьюнеразборных сварных, паяных и прессуемых соединений илиразборных болтовых соединений, что является недостатком известных решений. Кроме того, использование известных зажимов затруднительно при соединении гибких графитовых электродов.
Таким образом, технической задачей предложенного решения является устранение недостатков известного уровня техники и создание устройства для соединения гибких графитовых проводников - заземлителей, которое является простым в сборке и надежным при функционировании. Также задачей является расширение ассортимента средств для соединения гибких графитовых проводников - заземлителейи повышение их коррозионной устойчивости.
Перечень чертежей
На фиг. 1-8 представлена конструкция предложенного устройства для соединения гибких графитовых проводников - заземлителей и его конструктивные элементы.
Раскрытие изобретения
Для решения поставленной технической задачи и для обеспечения соединения указанных проводников между собой, а также с другими аналогичными заземляющими проводниками,предлагается использовать специализированное устройство - U-образный соединитель.
Техническим результатом изобретения является расширение ассортимента средств для соединения гибких графитовых проводников - заземлителей, простота конструкции при обеспечении надежного электрического контакта (низкой электрической проводимости) и механического соединения, устойчивость к агрессивному воздействию внешней среды (коррозионное воздействие), отсутствие необходимости использования специальных инструментов для соединения, в том числе - требующих электропитания, использования специальных жидкостей или газов (для обеспечения соединения достаточно молотка или любого подобного инструмента), с учетом низкого поверхностного трения гибких графитовых проводников обеспечивается возможность их перемещения друг относительно друга для компенсации сдвигов грунта, присоединяемой конструкции или механических воздействий и прочего, что делает данное соединение более надежным без ухудшения электрических свойств соединения (электрической проводимости).Также техническим результатом является обеспечение коррозионной стойкости устройства и соответственно долговечности.
Для достижения указанного технического результата предлагаетсяустройство для соединения гибких графитовых проводников - заземлителей,состоящее из U-образного элемента с боковыми стенками, при этом в каждойиз боковых стенок выполнены отверстия под штифты, штифтов,соединяющих боковые стенки, профильных клиньев, имеющих углубления, иприжимной пластины с U-образной поверхностью, причем электрический имеханический контакт между двумя соединяемыми проводниками,уложенными друг на друга внутрь U-образного элемента,обеспечивается прижатием с противоположной стороны прижимнойпластиной с U-образной поверхностью, при этом прижатие прижимнойпластины обеспечивается путем расклинивания профильными клиньями,имеющими углубления, радиус которых соответствует радиусу штифтов, подкоторыми эти клинья забиваются с двух противоположных сторон U-образного элемента в стороны движения клина.
Специальные U-образныесоединители гибких графитовых проводников - заземлителей отличаются по своейконструкции и принципу функционирования от известных типовсоединений. В отличие от сварных и болтовых соединений, которыедолжны жестко фиксировать два соединяемых проводника междусобой и обеспечивать их электрический контакт, предлагаемое устройство позволяет двум соединяемымэлементам заземляющего устройства (двум электродам) двигатьсяотносительно соединителя и друг друга, сохраняя при этомэлектрический контакт с низким переходным сопротивлением.Смещение электродов компенсируется выпусками их концов запределы соединителя, предусматриваемыми при монтаже.Электрический контакт обеспечивается с помощью прижимапроводников - заземлителей прижимной планкой с U-образной поверхностью, на которую постоянно давятзабиваемые с двух концов соединителя клинья, фиксирующиеся штифтами.
Смещение электродов с сохранением электрического контактапозволяет снизить механические разрывные нагрузки на электрод присезонных сдвигах, пучениях и просадках грунта. Тем самымобеспечивается большая надежность и более длительный срок службыграфитового заземления в сложных неоднородных грунтах, чем вслучае использования известных типов соединения электродов.
Смещение проводников - заземлителей обеспечивается как конструкцией устройства, так и самим материалом проводников - заземлителей. Наличие U-образных поверхностей на соединителе и прижимной пластине обеспечивает отсутствие острых углов, которые бы фиксировали электроды без возможности их смещения. Выполнения проводников - заземлителей из графита делает их гибкими, подверженными смещению друг относительно друга при сохранении электрического контакта за счет ихнизкого поверхностного трения.
Минимальная длина выпуска проводников - заземлителей за пределы U-образного соединителя не определена, но очевидно, что должен быть хотя бы минимальный запас на выпуск по длине, чтобы сохранить целостность цепи при подвижках грунта (при подземном размещении). Избыток выпуска проводника никак не влияет на свойства заземления. Преимущественным является интервал выпуска проводников-заземлителей от 100 до 500 мм с каждой стороны.
Устройство и его составные части могут быть изготовлены либо целиком из пластика, либо из коррозионностойких металлов (нержавеющая сталь), либо в комбинации между этими материалами. Вид используемого пластика не является важным, главное, чтобы он обладал достаточной прочностью и долговечностью, это может быть полипропилен, полиэтилентерефталат + гликоль, любые другие пластиковые композиты и т.п. Такое выполнение устройства и его составных частей придает ему коррозионную стойкость, что в свою очередь обеспечивает долговечность соединения.
Данное устройство обеспечивает электрический и механический контакт между двумя соединяемыми проводниками, уложенными друг на друга внутрь (вниз) U-образно согнутой пластины (см. фиг. 1 и 2) и прижатыми с противоположной стороны (сверху)прижимной пластиной (см. фиг. 3). На фиг. 1 устройство выполнено из пластика, на фиг. 2 из нержавеющей стали. Для лучшего прижатия друг к другу пластина с двух противоположных концов прижимается путем расклинивания профильными клиньями (см. фиг. 4), имеющими углубления, радиус которых соответствует радиусу штифтов, под которыми эти клинья забиваются с двух противоположных сторон соединителя в стороны движения клина.Наилучшая сила прижатия обеспечивается, когда клинья максимально сближены друг к другу.
На фиг. 5 представлено фото конструкционных элементов устройства в разобранном виде. На фиг. 6 представлено фото устройства в собранном виде с соединенными гибкими графитовымипроводниками-заземлителями.
Профильные клинья на фиг. 4 имеют углубления, радиус которых соответствует радиусу штифтов, под которыми эти клинья забиваются с двух противоположных сторон соединителя в стороны движения клина. Это необходимо для надежной фиксации клиньев под штифтами, поскольку отличия в радиусах углублений и штифтов не позволят клиньям прочно удерживаться под штифтами без движения.
На фиг. 8 приведен схематичный чертеж компоновки элементов предложенного устройства. Позициями 1 и 2 обозначены соединяемые гибкие графитовые проводники-заземлители, позицией 3 обозначена прижимная пластина с U-образной поверхностью, позицией 4 обозначены клинья и стрелками обозначено направление их забивания, позицией 5 обозначены штифты, под которые забивают клинья 4, позицией 6 обозначено направление силы прижатия, позицией 7 обозначен U-образный соединительный элемент.
U-образный соединитель вместе с заземляющим контуром располагается, как правило, в грунте в заранее вырытой на небольшом углублении траншее. Он обычно ни к чемуне крепится и просто засыпаетсягрунтом.U-образный соединитель применяется для соединения друг с другом проводников гибкого графитового соединения в случаях необходимости присоединения отдельных проводников, соединяющих отдельные заземляющие элементы (точки заземления) к заземляющему контуру (проводнику) или в случае удлинения заземляющего проводника (контура) или соединения этих контуров между собой.В качестве заземляющих элементов используются точки (клеммы или зажимы) заземления силового электрооборудования, трансформаторов, линий электропередач и пр.
Указанное устройство подходит для работы только с гибкими графитовыми заземлителями, с другими проводниками устройство не работает и не позволяет достигнуть технический результат, заключающийся, в частности,в обеспечении возможностиперемещения проводников-заземлителей друг относительно друга для компенсации сдвигов грунта без ухудшения электрических свойств соединения.
Основные преимущества данного вида соединения:
- простота конструкции при обеспечении надежного электрического контакта (низкой электрической проводимости) и механического соединения;
- устойчивость к агрессивному воздействию внешней среды (коррозионное воздействие);
- отсутствие необходимости использования специальных инструментов для соединения, в том числе - требующих электропитания, использования специальных жидкостей или газов (для обеспечения соединения достаточно молотка или любого подобного инструмента);
- с учетом низкого поверхностного трения гибких графитовых проводников обеспечивается возможность их перемещения друг относительно друга длякомпенсации сдвигов грунта, присоединяемой конструкции или механических воздействий и пр., что делает данное соединение более надежным без ухудшения электрических свойств соединения (электрической проводимости). В этом случае, при закладке проводников в соединитель делается необходимый запас длины проводников на их окончаниях;
- обеспечивается возможность дополнительного вбивания клиньев в случае ослабления силы прижатия прижимной пластины;
- обеспечивается коррозионная стойкость устройства и его долговечность.
Кроме того, для случаев необходимости повышения механической прочности данного соединения (при повышенных осевых усилиях, приложенных к проводникам в противоположных направлениях) возможно удлинение окончаний соединяемых проводников, уложенных в соединитель, и соединение их между собой с помощью дополнительных стяжек (хомутов) (см. фиг. 7).
Поскольку усилие на разрыв проводника многократно превышает усилие на рассоединениепроводников в U-образном соединителе, данное конструктивно-технологическое решение позволяет кратно улучшить механическое соединение проводников в данном соединителе.
Осуществление изобретение
Нами был изготовлен образец предложенного устройства, представленного на фиг. 5, который после сборки имеет вид, представленный на фиг. 6. В качестве проводников-заземлителей использовались гибкие графитовые заземлители. Образец устройства был выполнен полностью из полиэтилентерефталата. Для сборки устройства использовался обычный строительный молоток.
Гибкие графитовые проводники-заземлители(1, 2) были уложены друг на друга внутрь (вниз) U-образно согнутой пластины (7) и прижаты с противоположной стороны (сверху) прижимной пластиной (3). Штифты (5) были вставлены в соответствующие отверстия в боковых стенках пластины (7). Для лучшего прижатия друг к другу пластина (3) с двух противоположных концов прижимается путем расклинивания двумя профильными клиньями (4), имеющими углубления, радиус которых соответствует радиусу штифтов, под которыми эти клинья забиваются с двух противоположных сторон соединителя в стороны движения клина. Клинья забивались молотком до получения максимальной силы прижатия (6) пластины к проводникам-заземлителям. Наилучшая сила прижатия обеспечивается, когда клинья максимально сближены друг к другу.
Были проведены испытания образца, которые показали свою эффективность, промышленную значимость и возможность достижения заявленных технических результатов.
Приведенное выше описание основывается на опыте эксплуатации и специальных испытаний данного U-образного соединения, подтвержденных документально.
Изобретение относится к области электротехники и предназначено для контактного соединения элементов молниезащиты и заземления между собой. Устройство для соединения гибких графитовых проводников-заземлителей состоит из U-образного элемента с боковыми стенками, при этом в каждой из боковых стенок выполнены отверстия под штифты, штифтов, соединяющих боковые стенки, профильных клиньев, имеющих углубления, и прижимной пластины с U-образной поверхностью. Электрический и механический контакт между двумя соединяемыми проводниками, уложенными друг на друга внутрь U-образного элемента, обеспечивается прижатием с противоположной стороны прижимной пластиной с U-образной поверхностью путем расклинивания профильными клиньями, имеющими углубления, радиус которых соответствует радиусу штифтов, под которыми эти клинья забиваются с двух противоположных сторон U-образного элемента в стороны движения клина. Техническим результатом изобретения является простота конструкции при обеспечении надежного электрического контакта и механического соединения, устойчивость к агрессивному воздействию внешней среды, отсутствие необходимости использования специальных инструментов для соединения, обеспечение возможности перемещения проводников друг относительно друга для компенсации сдвигов грунта. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.
1. Устройство для соединения гибких графитовых проводников-заземлителей, состоящее из U-образного элемента с боковыми стенками, при этом в каждой из боковых стенок выполнены отверстия под штифты, штифтов, соединяющих боковые стенки, профильных клиньев, имеющих углубления, и прижимной пластины с U-образной поверхностью, причем электрический и механический контакт между двумя соединяемыми проводниками, уложенными друг на друга внутрь U-образного элемента, обеспечивается прижатием с противоположной стороны прижимной пластиной с U-образной поверхностью, при этом прижатие прижимной пластины обеспечивается путем расклинивания профильными клиньями, имеющими углубления, радиус которых соответствует радиусу штифтов, под которыми эти клинья забиваются с двух противоположных сторон U-образного элемента в стороны движения клина.
2. Устройство по п. 1, которое дополнительно содержит стяжки-хомуты для соединениямежду собой удлиненных окончаний соединяемых проводников-заземлителей, уложенных в U-образный элемент.
3. Устройство по п. 1 или 2, в котором его элементы выполнены из пластика и/или коррозионностойких металлов.
СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЗАЖИМ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ | 2011 |
|
RU2467437C1 |
СПОСОБ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ | 0 |
|
SU209955A1 |
CN 220420911 U, 30.01.2024 | |||
CN 216773648 U, 17.06.2022 | |||
CN 217239770 U, 19.08.2022 | |||
JPH0757796 A, 03.03.1995. |
Авторы
Даты
2024-09-30—Публикация
2024-07-03—Подача