Как улучшить заземление

Оглавление:

Как улучшить характеристики системы заземления

Качество системы заземления определяется следующими пятью критериями, каждый из которых оказывает существенное влияние на характеристики систем данного вида:

  1. Заземляющий проводник
  2. Соединительные элементы
  3. Заземлители
  4. Сопротивление между электродами и грунтом
  5. Удельное сопротивление грунта

1. Заземляющий проводник


Заземляющий проводник (обычно медный) должен выдерживать максимальный ток короткого замыкания в течение времени срабатывания защитного отключения

2. Соединительные элементы


Зачастую недостаточно внимания уделяется узлам, используемым для соединения между собой элементов системы. Самым надежным является сварное соединение металлических частей системы. При этом образуется надежная молекулярная связь ‒ такое соединение практически не разрушается и не подвергается воздействию коррозии. В коннекторах различного типа (болтовые, клиновые, пресс-зажимы) контактное соединение между поверхностями металлических узлов обеспечивается за счет прижимного усилия.

3. Заземлители


Заземляющие электроды обеспечивают соединение с потенциалом земли и используются для растекания в землю тока.

В системах заземления применяют заземлители двух типов:

Естественные заземлители ‒ в качестве естественных заземлителей используют существующие подземные системы металлических трубопроводов, хорошо заземленные металлоконструкции зданий и арматуру.

Искусственные заземлители ‒ специально разработанные заземляющие устройства, которые могут быть выполнены из металлических пластин, проводников, труб и стержней. Наиболее широкое применение нашли стержни заземления.

4. Сопротивление между электродами и грунтом

Основным критерием здесь является площадь поверхности электрода. Например, более эффективным способом является прокладка дополнительного заземляющего стержня, нежели увеличение диаметра стержня (при одинаковой площади сечения). При этом снижение величины сопротивления соответственно 10% и 40% ‒ это подтверждает зависимость сопротивления от площади поверхности электрода (не площади сечения!).

5. Удельное сопротивление грунта

Удельная проводимость грунта (единицы измерения ‒ ом/метр) является весьма важным критерием, характеризующим устройство заземления, который всегда принимается во внимание при расчете систем заземления. Замеры проводимости грунта позволяют определить участки почвы наиболее высокой проводимости и оптимальную глубину залегания электродов.

Просмотров: 2008 | Опубликовано: Суббота, 29 Октябрь 2016 18:41 |

Тема: Какие есть растворы для улучшения сопротивления растеканию тока?

Опции темы
Отображение
  • Линейный вид
  • Комбинированный вид
  • Древовидный вид

Какие есть растворы для улучшения сопротивления растеканию тока?

ИСКУССТВЕННОЕ УМЕНЬШЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЙ
2.48. Для устройства заземления малого сопротивления в плохопроводящих грунтах (песок, гравий, камень и т.п.) требуются десятки, а иногда и сотни стальных труб, длиной каждая 2-2,5 м, располагаемых на большой территории.

2.49. С целью удешевления заземляющих устройств в местах с высоким удельным сопротивлением земли применяют различные методы искусственного снижения удельного сопротивления грунта. При этом уменьшаются количество заземлителей и размеры территории, на которой должны располагаться заземлители.

2.50. Общее сопротивление заземления зависит, как указывалось выше, от сопротивления прилегающих к заземлителю слоев грунта. Поэтому можно добиться снижения сопротивления заземления понижением удельного сопротивления грунта лишь в небольшой области вокруг заземлителя.

2.51 Искусственное снижение удельного сопротивления грунта достигается либо химическим путем при помощи электролитов, либо путем укладки заземлителей в котлованы с насыпным углем, коксом, глиной.

Опыт показал, что максимальное уменьшение сопротивления заземления достигается при использовании электролитов, древесного угля и коксовой мелочи. Первый способ заключается в том, что вокруг заземлителей грунт пропитывается растворами хлористого натрия (обыкновенной поваренной соли), хлористого кальция, сернокислой меди (медного купороса) и т.д.

Следует отметить, что указанным способом можно добиться сравнительно большого снижения величины сопротивления заземления, однако на непродолжительный срок (2 — 4 года), после чего требуется вновь пропитывать грунт электролитом.

2.52 Практически можно рекомендовать следующие два способа искусственного снижения удельного сопротивления грунта: создание вокруг заземлителя зоны с пониженным удельным сопротивлением и обработка грунта солью.

2.53. Для создания вокруг заземлителя зоны с пониженным удельным сопротивлением в грунте делается выемка (котлован) радиусом 1,5-2,0 м и глубиной, равной длине забиваемого стержня. После заполнения выемки грунтом устанавливается заземлитель и грунт утрамбовывается.

В качестве грунта-заполнителя может быть применен любой грунт, имеющий удельное сопротивление в 5-10 раз меньше, чем удельное сопротивление основного грунта. Например, если заземление устраивается в песчаном или каменистом (гранит) грунте, то заполнителями могут быть, глина, торф, чернозем, суглинок, шлак и т.п. Таким способом достигается снижение сопротивления заземления в среднем в 2,5-3 раза.

2.54. Эффективным и дешевым способом снижения сопротивления заземлений является обработка грунта поваренной солью. Действие последней сводится не только к понижению удельного сопротивления грунта, но и к понижению температуры его замерзания.

2.55 Существуют разные способы укладки соли близ заземлителя. В практике Министерства связи СССР распространена укладка около трубчатого заземлителя соли слоями. Соль может также укладываться вся на глубине возле трубчатого заземлителя или на небольшом расстоянии от него. Последний способ является более удобным в том отношении, что коррозия заземлителя в этом случае будет минимальной.

Количество соли, требующееся для обработки заземления, зависит от длины электрода: от 1,5 до 10 кг на 1 м заземлителя.

Иногда солью заполняется пространство внутри заземлителя, выполненного в виде полой трубы с отверстиями, через которые раствор соли выходит в окружающий грунт.

2.56 Так как соль со временем вымывается, то срок действия обработки грунта ограничен и через 2 — 4 года ее приходится повторять. Эффективность обработки неодинакова и с течением времени меняется. В первый год, когда соль еще не успевает распространиться вокруг заземлителя, сопротивление снижается сравнительно мало. Оптимальные условия наступают на втором-третьем году и затем начинают идти на убыль.

Стойкость обработки зависит от строения грунта, влажности, количества осадков.
2.57 К недостаткам указанных способов обработки грунтов относятся: необходимость возобновления пропитки грунтов примерно через 2 — 4 года и возможность разрушения заземлителей от химического воздействия на них солей или соляных растворов, вследствие чего требуется замена их новыми заземлителями.

Делались попытки устранить эти недостатки. Так, в Германии, например, был предложен способ, по которому в грунт вокруг заземлителя вводятся металлы в тонкоизмельченном виде, как, например, в коллоидных растворах, или в виде мелкой металлической стружки. Если при этом тонко измельченные металлы выбраны так, чтобы не могли возникать гальванические пары с самим заземлителем, то последний корродировать не будет.

Однако коллоиды не более устойчивы в грунте, чем соли и соляные растворы. Они постепенно вымываются из близлежащих к заземлителю слоев дождевой водой, вследствие чего достигнутое уменьшение сопротивления заземлителя с течением времени пропадает. В США предложен способ задержания вымывания соляных растворов из грунта путем смешивания соляного раствора (например, медного купороса) с нерастворимой в воде пластмассовой смесью и впрыскивания их в грунт под большим давлением. Этот способ является дорогим и продолжительность его действия не определялась.

Из других способов искусственного снижения сопротивления заземлителей, предложенных в различных странах, в первую очередь заслуживает внимания шведский способ — обработка грунта вокруг заземлителя при помощи электролитов, образующих гель.

В результате смешения концентрированного раствора сернокислой меди с эквивалентным количеством концентрированного раствора соли щелочного синеродистого железа получается нерастворимый в воде продукт реакции — железистосинеродистая медь, которая при известных условиях образует однородный электропроводящий гидрогель.

Электрические и физические свойства гидрогеля не меняются сколь-либо существенно от длительного воздействия воды и являются устойчивыми при колебаниях температуры в пределах от -60 до +60 °С. Однако он эффективен при снижении очень высоких сопротивлений заземлений (порядка 400-600 ом) и малоэффективен при величинах сопротивлений порядка 20-30 ом.

3 эффективных способа уменьшить сопротивление заземления

Способ 1. Увеличение длины электрода

Рис. 1 Сопротивление уменьшается с глубиной погружения электрода в землю.

Можно ли снизить сопротивление заземления, увеличив диаметр электрода? Да, но ненамного. При той же глубине погружения электрод удвоенного диаметра уменьшит сопротивление заземления лишь на 10% (см. рис. 2).

Например, электрод диаметром 15 мм, заглубленный на 3 м, имеет сопротивление растеканию тока 6,33 Ом. Увеличив диаметр до 30 мм можно уменьшить сопротивление заземления только до 5,6 Ом. Поэтому вариант с увеличением диаметра электрода следует рассматривать только в том случае, если нужно увеличить его прочность, чтобы заглубить в твердую почву.

Способ 2. Использование нескольких электродов

Способ 3. Химическая обработка почвы

Это один из действенных способов снизить сопротивление заземления. Его следует использовать, если, например, на объекте каменистый или вечномезлый грунт. Кроме того, химическая обработка почвы снижает влияние на сопротивление периодического сезонного увлажнения и высыхания почвы (см. рис. 4).

Рис. 4. Химическая обработка почвы снижает сезонные колебания сопротивления заземления

Универсального рецепта химической обработки грунта нет. В каждом отдельном случае необходимо учитывать ее стоимость, коррозионный эффект, а также действующие нормы охраны окружающей среды. Надо также помнить, что растворимые сульфаты агрессивно воздействуют на бетон, поэтому от их применения нужно воздержаться вблизи бетонных фундаментов.

Для обработки можно использовать сернокислый магний, сульфат меди и обычный хлорид натрия. Сернокислый магний обладает наименьшим коррозионным эффектом, а хлорид натрия — самый дешевый и работает, если поместить его в кольцевую траншею диаметром около 50 см и глубиной 30 см, вырытую вокруг электрода.

Важно помнить, что после химобработки почвы сопротивление снижается только на некоторое время: осадки и естественный дренаж почвы уменьшают концентрацию химреагента. Выход — поместить его не в траншею, а в полый перфорированный электрод. Тогда процесс выщелачивания станет более равномерным и постепенным, что надолго снижает сопротивление. На этом принципе основано, например, электролитическое заземление ZANDZ. В нем используется электрод из нержавеющей стали, заполненный патентованным солевым раствором. Одной заправки этой смесью хватает на 10-15 лет, а срок службы электрода достигает 50 лет. Еще одно преимущество электролитического заземления — малая глубина монтажа: благодаря Г-образной форме электрода его заглубляют всего на 0,7 м.

Смотрите так же:  Электропроводка в калуге прайс

Способы повышения эффективности заземления электроустановок. Как избежать ошибок?

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду (ПУЭ п. 1.7.15.)

Качество такого контакта напрямую свидетельствует об эффективности заземлителя, которая, в свою очередь, зависит от удельного электрического сопротивления окружающего грунта. Известно, что удельное сопротивление грунта напрямую зависит от таких характеристик, как почвенный состав грунта, температура в определенный момент времени года, содержание грунтовой влаги, степень засоленности, глубины промерзания грунта в зимний период, наличие многолетней мерзлоты и некоторых других. Для заземлителей существует еще один значимый фактор – это переходное электрическое сопротивление электрод – грунт. Данная характеристика важна как показатель эффективности заземлителя как в составе молниезащиты зданий и оборудования, так и функционального заземления (например, телекоммуникационного оборудования), а также защитного (рабочего, рабоче–защитного, линейно-защитного) заземления.

Современная электроника во много раз сложнее и точнее той, что использовалась в промышленности и быту 10-15 лет назад, а чем сложнее оборудование, тем более чувствительным оно оказывается к внешним электрическим воздействиям. В связи с этим возрастают требования и к заземлению.

Для достижения нормативных значений сопротивлений контура заземления в настоящее время используются множество способов. Наиболее известными, являются вертикальные (штыревые) заземлители, либо горизонтальные лучевые, из черной углеродистой стали, защищенные от коррозии горячим цинкованием или омедненных, которые забиваются или забуриваются в грунт. В условиях высокоомных грунтов (например, скальные породы, сухой песок или вечномерзлые грунты) часто применяются глубинные заземлители либо горизонтальные протяженные заземлители из полосовой стали или круглого сечения.

Применение таких способов, ставших «традиционными», чаще всего, приводит к высокой металлоемкости контура заземления, выносу высокого потенциала за пределы защищаемого объекта, значительным трудозатратам на монтаж, обслуживание и последующий ремонт.

Для снижения переходного электрического сопротивления электрод – грунт и повышения эффективности заземлителей, сегодня используется различные виды около электродных заполнителей, такие как: засыпка из минеральных солей, засыпка из глины, а также угольная засыпка или коксовая мелочь и некоторые другие.

Рассмотрим наиболее популярные из них подробнее:

1. Добавление в грунт минеральных солей

Общеизвестно, что засыпка из минеральных солей вокруг заземлителя повышает электропроводность грунта, так как соль, смешиваясь с грунтовой влагой, превращается в электролит. Обычно это хлорид натрия (или поваренная соль). Также соль снижает температуру замерзания грунта и уменьшает риск образования наледей на теле заземлителя в зимний период. Такой метод достаточно популярен в Северных регионах, в особенности в условиях многолетнемерзлых грунтов. Однако существенным минусом такого способа является снижение концентрации минеральных солей с течением времени, за счет их вымывания в периоды весеннего таяния снега или летних и осенних дождей, и как следствие, уменьшение эффективности заземлителя со временем. Таким образом, данный метод имеет прямую зависимость от скорости миграции влаги в грунте, и является совершенно неприемлемым в скальных и гравелистых грунтах.

2. Замена грунта вокруг электрода глинистой смесью

Так как электрическое сопротивление заземлителя прямо пропорционально удельному сопротивлению окружающего грунта, то замена части грунта вокруг электрода на глину, например бентонит, которая имеет хорошую электропроводность, решает эту проблему. Дополнительным плюсом является то, что глина не растворима в воде и практически не вымывается из приэлектродного пространства.

Существенным недостатком этого способа является значительное объемное расширение глины (до 300%) при насыщении ее водой, и при высыхании, что приводит к образованию воздушных полостей между глинистым заполнителем и телом заземлителя и резкому увеличению переходного сопротивления электрод – грунт. Кроме того, глина относится к пучинистым грунтам, в результате чего возрастает вероятность, так называемого, «морозного выдавливания» заземлителя из грунта. В засушливый сезон, высыхая, глина превращается в барьер для воды, который не позволяет грунтовой влаге проникать к заземлителю.

3. Угольная засыпка или засыпка коксовой мелочью

Несмотря на хорошую электропроводность, такие засыпки плохо удерживают влагу вокруг заземлителя из-за низкой смачивающей способности угля, что существенно сказывается на величине электрического сопротивления заземления, особенно в засушливых районах. Кроме того, неоднородность фракции заполнителя приводит к недостаточной сплошности засыпки и образованию воздушных полостей в приэлектродном пространстве, что также негативно влияет на общую эффективность работы ЗУ.

4. Решение НПО «Бипрон»

НПО «Бипрон» еще в 2007 году поставило перед собой задачу разработать заземлитель, который будет эффективен как в условиях вечномерзлых грунтов, так и в засушливом климате. Одним из самых сложных, для наших инженеров оказался вопрос о том, как добиться от околоэлектродной засыпки одновременно достаточной сплошности и хорошей электропроводности вне зависимости от сезонных изменений геоэлектрической структуры грунта, количества грунтовой влаги, и температуры. Обычным способом, применяя только минеральные органические компоненты, такой задачи не решить. Мы перепробовали множество вариантов. В результате чего, мы нашли оптимальное решение, которое легло в основу «МАГ-2000» — минеральный активатор электродов, представляющий собой сухую смесь, которая при затворении водой превращается в нерастворимый электропроводящий гидрогель, не меняющий свои свойства сколь угодно долго, способный работать в большом температурном диапазоне от -60 до +60 ͦ С.

МАГ-2000 имеет удельное электрическое сопротивление менее 0.04 Ом*м, а гелеобразная структура обеспечивает отличную однородность засыпки. МАГ хорошо удерживает влагу вокруг электрода, что особенно актуально в сухих песчаных грунтах или скальный грунтах, а также в засушливых местностях. Поставляется минеральный активатор в виде сухой смеси, в мешках по 30 кг, которая перед укладкой затворяется водой, состав «МАГ» патентован.

Кроме заполнения пространства вокруг заземлителей, «МАГ-2000» применяют для засыпки магистральных шин заземления, сетки выравнивания потенциалов и уменьшения шагового напряжения на подстанциях.

Как видно, наш минеральный активатор имеет множество преимуществ по сравнению с другими заполнителями, но еще лучше его свойства проявляются при использовании вместе с заземляющими электодами «Бипрон». Заземлители «Бипрон» изготовлены из высококачественной нержавеющей стали и имеют внутри специальный заполнитель, который проникает в грунт через перфорацию в стенках электрода, образуя электролит. Этот заполнитель подбирается в зависимости от влажности почвы и климатических условий. Имея небольшую длину, 2,5-6 м, заземлители «Бипрон» чрезвычайно эффективны. Опыт показывает, что совместное использование заземлителя «Бипрон» и МАГ-2000 увеличивает действенность заземляющего устройства в 10 раз, в сравнении с традиционными способами, в результате чего уменьшается требуемое количество заземляющих электродов, и как следствие сокращается время и трудозатраты на монтаж, а также требуемая площадь для размещения контура заземления. Не менее значимым является и то, что во время эксплуатации показатели «Бипрон» только улучшаются за счет постоянного формирования объема грунта с высокой электропроводностью вокруг электрода заземления.

В 2013 году разработка «Бипрон» признана лучшей в номинации «Лучшая инновация в области обеспечения безопасности зданий и сооружений» на конкурсе «Инновации в строительстве 2013».

Традиционные методы заземления электроустановок применяют с самого начала электрификации. Но даже абсолютно правильно спроектированное и выполненное заземляющее устройство на основе изделий из черного металла не лишено серьезных недостатков, которые существенно ограничивают срок службы системы и ведут к значительному ухудшению характеристик сопротивления заземления с течением времени.

Стоит отметить, что для показателя сопротивления 4 Ом, в особенности на изолирующем основании, необходим монтаж большого количества заземлителей. Как правило, на объектах, где стоит подобное заземление, сопротивление далеко от этого показателя, и необходимо еще и еще набирать связки заземлителей, соединять их между собой, чтобы получить необходимое сопротивление, а это большое количество материала и большая площадь для установки заземления.

Неправильно выполненное заземление приводит к образованию нежелательных электромагнитных помех в работе оборудования и опасности поражения людей электрическим током.

Таким образом, при организации контура заземления, заказчикам и эксплуатирующим организациям, нужно думать не только о показателе сопротивления заземления на момент инсталляции, но и о дальнейшей эксплуатации данного контура заземления, и правильный выбор поможет избежать больших расходов и потерь в дальнейшем.

#электролитическое заземление,#активный химический электрод,#активный соляной электрод

Способы повышения эффективности заземления электроустановок. Как избежать ошибок?

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду (ПУЭ п. 1.7.15.)

Качество такого контакта напрямую свидетельствует об эффективности заземлителя, которая, в свою очередь, зависит от удельного электрического сопротивления окружающего грунта. Известно, что удельное сопротивление грунта напрямую зависит от таких характеристик, как почвенный состав грунта, температура в определенный момент времени года, содержание грунтовой влаги, степень засоленности, глубины промерзания грунта в зимний период, наличие многолетней мерзлоты и некоторых других. Для заземлителей существует еще один значимый фактор – это переходное электрическое сопротивление электрод – грунт. Данная характеристика важна как показатель эффективности заземлителя как в составе молниезащиты зданий и оборудования, так и функционального заземления (например, телекоммуникационного оборудования), а также защитного (рабочего, рабоче–защитного, линейно-защитного) заземления.

Современная электроника во много раз сложнее и точнее той, что использовалась в промышленности и быту 10-15 лет назад, а чем сложнее оборудование, тем более чувствительным оно оказывается к внешним электрическим воздействиям. В связи с этим возрастают требования и к заземлению.

Для достижения нормативных значений сопротивлений контура заземления в настоящее время используются множество способов. Наиболее известными, являются вертикальные (штыревые) заземлители, либо горизонтальные лучевые, из черной углеродистой стали, защищенные от коррозии горячим цинкованием или омедненных, которые забиваются или забуриваются в грунт. В условиях высокоомных грунтов (например, скальные породы, сухой песок или вечномерзлые грунты) часто применяются глубинные заземлители либо горизонтальные протяженные заземлители из полосовой стали или круглого сечения.

Применение таких способов, ставших «традиционными», чаще всего, приводит к высокой металлоемкости контура заземления, выносу высокого потенциала за пределы защищаемого объекта, значительным трудозатратам на монтаж, обслуживание и последующий ремонт.

Для снижения переходного электрического сопротивления электрод – грунт и повышения эффективности заземлителей, сегодня используется различные виды около электродных заполнителей, такие как: засыпка из минеральных солей, засыпка из глины, а также угольная засыпка или коксовая мелочь и некоторые другие.

Смотрите так же:  St-001 выключатель схема

Рассмотрим наиболее популярные из них подробнее:

1. Добавление в грунт минеральных солей

Общеизвестно, что засыпка из минеральных солей вокруг заземлителя повышает электропроводность грунта, так как соль, смешиваясь с грунтовой влагой, превращается в электролит. Обычно это хлорид натрия (или поваренная соль). Также соль снижает температуру замерзания грунта и уменьшает риск образования наледей на теле заземлителя в зимний период. Такой метод достаточно популярен в Северных регионах, в особенности в условиях многолетнемерзлых грунтов. Однако существенным минусом такого способа является снижение концентрации минеральных солей с течением времени, за счет их вымывания в периоды весеннего таяния снега или летних и осенних дождей, и как следствие, уменьшение эффективности заземлителя со временем. Таким образом, данный метод имеет прямую зависимость от скорости миграции влаги в грунте, и является совершенно неприемлемым в скальных и гравелистых грунтах.

2. Замена грунта вокруг электрода глинистой смесью

Так как электрическое сопротивление заземлителя прямо пропорционально удельному сопротивлению окружающего грунта, то замена части грунта вокруг электрода на глину, например бентонит, которая имеет хорошую электропроводность, решает эту проблему. Дополнительным плюсом является то, что глина не растворима в воде и практически не вымывается из приэлектродного пространства.

Существенным недостатком этого способа является значительное объемное расширение глины (до 300%) при насыщении ее водой, и при высыхании, что приводит к образованию воздушных полостей между глинистым заполнителем и телом заземлителя и резкому увеличению переходного сопротивления электрод – грунт. Кроме того, глина относится к пучинистым грунтам, в результате чего возрастает вероятность, так называемого, «морозного выдавливания» заземлителя из грунта. В засушливый сезон, высыхая, глина превращается в барьер для воды, который не позволяет грунтовой влаге проникать к заземлителю.

3. Угольная засыпка или засыпка коксовой мелочью

Несмотря на хорошую электропроводность, такие засыпки плохо удерживают влагу вокруг заземлителя из-за низкой смачивающей способности угля, что существенно сказывается на величине электрического сопротивления заземления, особенно в засушливых районах. Кроме того, неоднородность фракции заполнителя приводит к недостаточной сплошности засыпки и образованию воздушных полостей в приэлектродном пространстве, что также негативно влияет на общую эффективность работы ЗУ.

4. Решение НПО «Бипрон»

НПО «Бипрон» еще в 2007 году поставило перед собой задачу разработать заземлитель, который будет эффективен как в условиях вечномерзлых грунтов, так и в засушливом климате. Одним из самых сложных, для наших инженеров оказался вопрос о том, как добиться от околоэлектродной засыпки одновременно достаточной сплошности и хорошей электропроводности вне зависимости от сезонных изменений геоэлектрической структуры грунта, количества грунтовой влаги, и температуры. Обычным способом, применяя только минеральные органические компоненты, такой задачи не решить. Мы перепробовали множество вариантов. В результате чего, мы нашли оптимальное решение, которое легло в основу «МАГ-2000» — минеральный активатор электродов, представляющий собой сухую смесь, которая при затворении водой превращается в нерастворимый электропроводящий гидрогель, не меняющий свои свойства сколь угодно долго, способный работать в большом температурном диапазоне от -60 до +60 ͦ С.

МАГ-2000 имеет удельное электрическое сопротивление менее 0.04 Ом*м, а гелеобразная структура обеспечивает отличную однородность засыпки. МАГ хорошо удерживает влагу вокруг электрода, что особенно актуально в сухих песчаных грунтах или скальный грунтах, а также в засушливых местностях. Поставляется минеральный активатор в виде сухой смеси, в мешках по 30 кг, которая перед укладкой затворяется водой, состав «МАГ» патентован.

Кроме заполнения пространства вокруг заземлителей, «МАГ-2000» применяют для засыпки магистральных шин заземления, сетки выравнивания потенциалов и уменьшения шагового напряжения на подстанциях.

Как видно, наш минеральный активатор имеет множество преимуществ по сравнению с другими заполнителями, но еще лучше его свойства проявляются при использовании вместе с заземляющими электодами «Бипрон». Заземлители «Бипрон» изготовлены из высококачественной нержавеющей стали и имеют внутри специальный заполнитель, который проникает в грунт через перфорацию в стенках электрода, образуя электролит. Этот заполнитель подбирается в зависимости от влажности почвы и климатических условий. Имея небольшую длину, 2,5-6 м, заземлители «Бипрон» чрезвычайно эффективны. Опыт показывает, что совместное использование заземлителя «Бипрон» и МАГ-2000 увеличивает действенность заземляющего устройства в 10 раз, в сравнении с традиционными способами, в результате чего уменьшается требуемое количество заземляющих электродов, и как следствие сокращается время и трудозатраты на монтаж, а также требуемая площадь для размещения контура заземления. Не менее значимым является и то, что во время эксплуатации показатели «Бипрон» только улучшаются за счет постоянного формирования объема грунта с высокой электропроводностью вокруг электрода заземления.

В 2013 году разработка «Бипрон» признана лучшей в номинации «Лучшая инновация в области обеспечения безопасности зданий и сооружений» на конкурсе «Инновации в строительстве 2013».

Традиционные методы заземления электроустановок применяют с самого начала электрификации. Но даже абсолютно правильно спроектированное и выполненное заземляющее устройство на основе изделий из черного металла не лишено серьезных недостатков, которые существенно ограничивают срок службы системы и ведут к значительному ухудшению характеристик сопротивления заземления с течением времени.

Стоит отметить, что для показателя сопротивления 4 Ом, в особенности на изолирующем основании, необходим монтаж большого количества заземлителей. Как правило, на объектах, где стоит подобное заземление, сопротивление далеко от этого показателя, и необходимо еще и еще набирать связки заземлителей, соединять их между собой, чтобы получить необходимое сопротивление, а это большое количество материала и большая площадь для установки заземления.

Неправильно выполненное заземление приводит к образованию нежелательных электромагнитных помех в работе оборудования и опасности поражения людей электрическим током.

Таким образом, при организации контура заземления, заказчикам и эксплуатирующим организациям, нужно думать не только о показателе сопротивления заземления на момент инсталляции, но и о дальнейшей эксплуатации данного контура заземления, и правильный выбор поможет избежать больших расходов и потерь в дальнейшем.

#электролитическое заземление,#активный химический электрод,#активный соляной электрод

Способы повышения эффективности заземления электроустановок (продолжение). Длинный или короткий заземлитель?

В предыдущей статье мы рассматривали наиболее популярные способы повышения эффективности заземлителей за счет увеличения площади контакта с окружающим грунтом и уменьшения переходного сопротивления электрод-грунт путем засыпки вокруг электрода заземления различных минеральных заполнителей с высокой электропроводностью. В этой статье мы хотим заострить внимание на выборе оптимальных размеров сечения и длине заземляющих электродов, так как при проектировании и строительстве объектов энергетического хозяйства заказчики регулярно сталкиваются с такого рода вопросами.

1. Размер сечения и длина заземлителя

Известно, что увеличение диаметра или толщины электрода не дают существенного уменьшения сопротивления заземлителя, не смотря на большую площадь контакта с землей. Например при увеличении диаметра трубы длиной 3м с 2 до 5 см ее сопротивление в однородном грунте с сопротивлением 100 Ом*м уменьшается лишь на 15%. Это следует также из формулы, по которой рассчитываются сопротивление растеканию традиционных вертикальных электродов: изменение диаметра мало влияет на сопротивление растеканию, так как значение диаметра входит в расчет под знаком логарифма. Увеличение же длины трубы, например с 1 до 3 м, при диаметре 5 см, приводит к уменьшению сопротивления растеканию почти в 2,5 раза.

В 40-50-х годах прошлого столетия для большей эффективности контура заземления и сокращения его площади были предложены такие решения как глубинные заземлители, устанавливаемые в предварительно пробуренные скважины, глубиной свыше 10 м, и горизонтальные протяженные заземлители, укладываемые в траншеях. Использование таких способов стало популярным в особенности при строительстве ПС или ВЛ на изолирующих основаниях, таких как вечная мерзлота, скальный грунт, сухой песок и т.п. Рассмотрим эти способы заземления немного подробнее.

2. Глубинные заземлители

В реальных условиях земля имеет многослойное строение, однако для практических расчетов принято представлять землю в виде двухслойной структуры. Во многих случаях удельное сопротивление нижнего слоя ниже сопротивления верхнего слоя, поэтому принято считать, что использование глубинных заземлителей приводит к существенной экономии средств, труда и материалов. Однако здесь имеется много «подводных камней».

Одной из основных проблем является погрешность вычислений, которая возникает при переходе от многослойной модели грунтов к двухслойной. Особенно это проявляется при проектировании электроустановок в районах Крайнего Севера. Известно, что геоэлектрическая структура вечномерзлых грунтов не имеет четкой горизонтальной границы, что существенно влияет на результаты предпроектных изысканий и замеров сопротивления грунта. Исследования показывают, что погрешность между расчетными значениями сопротивления и фактическими может достигать 60%. В результате заказчик, будучи уверенным в достоверности представленной информации в реальности получает значительные расхождения при реализации проекта.

Другой проблемой является то, что зависимость длины заземлителя от его электрического сопротивления в грунте также является не прямой, а логарифмической. На графике 1 можно увидеть, что изменение сопротивления заземлителя не так значительно при увеличении его длины более 6 метров, одновременно с этим существенно возрастают и трудозатраты на монтаж контура заземления.

3. Горизонтальные заземлители

Вертикальные, особенно глубинные, заземлители могут обеспечивать хорошую проводимость за счет контакта с нижними слоями грунта, часто имеющими высокую проводимость. Однако во многих случаях сопротивление грунта в поверхностных слоях невелико, и при этом оказывается рациональным применение горизонтальных заземлителей, особенно если нижние слои грунта обладают увеличенным сопротивлением.
В других случаях, горизонтальные заземлители необходимы из-за отсутствия механизмов для монтажа вертикальных электродов в скальных, гравийных и других грунтах. Если же скальный грунт закрыт слоем земли, то выполнение горизонтального или «лучевого» заземлителя может оказаться менее трудоемким и сравнительно дешевым, чем монтаж вертикальных электродов.
Лучевые заземлители часто применяют для молниезащиты, где важна хорошая проводимость заземлителя в летнее время, а именно тогда ее может обеспечить горизонтальный заземлитель, проложенный в торфяном или другом хорошо проводящем талом верхнем слое земли. То же относится и к сезонным электроустановкам, работающим в летнее время.

4. Импульсные токи

Не менее важной характеристикой любого искусственного заземлителя является способность быстрой нейтрализации импульсных токов, возникающих при грозовых разрядах. Для учета этого в формулу для расчета сопротивления заземлителя вводится дополнительно импульсный коэффициент. При значительных по величине импульсах тока в грунте вблизи заземлителя возникают настолько большие напряженности электрического поля, что в отдельных участках земли происходит частичный искровой пробой. Согласно исследованиям искровой пробой в средних по проводимости грунтах возникает при напряженности электрического поля Е = 3 кв/см. В случае возникновения искрового пробоя шунтируется переходное сопротивление прилегающих участков грунта и уменьшается общее сопротивление заземления. Это явление приводит как бы к увеличению размеров заземлителя по сечению и уменьшению удельного сопротивления грунта. На практике, более эффективными, к воздействию импульсных токов, являются короткие заземлители с большим поперечным сечением, чем протяженные заземлители из полосовой или круглой стали с минимально возможным сечением.

Смотрите так же:  Провода ввг пвс

Кроме выше сказанного, любые заземлители из черной углеродистой стали, находясь в земле, подвергаются коррозии, причем в особо неблагоприятных условиях находятся заземлители рабочего заземления, через которые проходят рабочие токи постоянного направления. Часто срок службы может оказаться очень малым (3 — 8 лет). Опыт показывает, что целесообразно строить заземляющее устройство так, чтобы заземление работало без замены электродов не менее 15 лет. Это может быть достигнуто с помощью использования электролитического заземления, срок службы которого более 30 лет.

Значительного увеличения срока службы заземлителей можно достигнуть, если использовать в качестве прослойки между основным грунтом и металлом электрода минеральный активатор грунта типа МАГ-2000. Исследования показывают, что в этом случае при стекании электрического тока с электрода в грунт процесс разрушения электрода от электролитической коррозии резко замедляется.

5. Заключение

Технические требования к заземлению, регламентированные в главе 1.7 ПУЭ, не могут с достаточной степенью точности учесть всех региональных сезонных геоэлектрических и климатических изменений, особенности прокладки заземлителей, или рельеф местности. Учитывая большие геометрические размеры протяженных заземлителей, выбор точных моделей грунтовых структур для них в принципе невозможен. Традиционные модели грунтов, в районах со сложными грунтовыми условиями, приводят к значительным погрешностям и невозможности сопоставления расчетных и измеренных величин.

В случае с химическими электродами, при использовании их совместно с активатором, либо без него, такая проблема попросту отсутствует, так как в этом случае нет необходимости оценивать погрешность исходной информации за счет их небольшой длины. Расчет же параметров заземлителей носит оценочный характер и его цель — указать наиболее опасные места появления недопустимых значений напряжений прикосновений, которые в дальнейшем следует проверить практическими измерениями. То же можно отнести и к высокой способности электролитического заземления нейтрализовать импульсные токи, возникающие при грозовых разрядах.

Способы повышения эффективности заземления электроустановок (продолжение). Длинный или короткий заземлитель?

В предыдущей статье мы рассматривали наиболее популярные способы повышения эффективности заземлителей за счет увеличения площади контакта с окружающим грунтом и уменьшения переходного сопротивления электрод-грунт путем засыпки вокруг электрода заземления различных минеральных заполнителей с высокой электропроводностью. В этой статье мы хотим заострить внимание на выборе оптимальных размеров сечения и длине заземляющих электродов, так как при проектировании и строительстве объектов энергетического хозяйства заказчики регулярно сталкиваются с такого рода вопросами.

1. Размер сечения и длина заземлителя

Известно, что увеличение диаметра или толщины электрода не дают существенного уменьшения сопротивления заземлителя, не смотря на большую площадь контакта с землей. Например при увеличении диаметра трубы длиной 3м с 2 до 5 см ее сопротивление в однородном грунте с сопротивлением 100 Ом*м уменьшается лишь на 15%. Это следует также из формулы, по которой рассчитываются сопротивление растеканию традиционных вертикальных электродов: изменение диаметра мало влияет на сопротивление растеканию, так как значение диаметра входит в расчет под знаком логарифма. Увеличение же длины трубы, например с 1 до 3 м, при диаметре 5 см, приводит к уменьшению сопротивления растеканию почти в 2,5 раза.

В 40-50-х годах прошлого столетия для большей эффективности контура заземления и сокращения его площади были предложены такие решения как глубинные заземлители, устанавливаемые в предварительно пробуренные скважины, глубиной свыше 10 м, и горизонтальные протяженные заземлители, укладываемые в траншеях. Использование таких способов стало популярным в особенности при строительстве ПС или ВЛ на изолирующих основаниях, таких как вечная мерзлота, скальный грунт, сухой песок и т.п. Рассмотрим эти способы заземления немного подробнее.

2. Глубинные заземлители

В реальных условиях земля имеет многослойное строение, однако для практических расчетов принято представлять землю в виде двухслойной структуры. Во многих случаях удельное сопротивление нижнего слоя ниже сопротивления верхнего слоя, поэтому принято считать, что использование глубинных заземлителей приводит к существенной экономии средств, труда и материалов. Однако здесь имеется много «подводных камней».

Одной из основных проблем является погрешность вычислений, которая возникает при переходе от многослойной модели грунтов к двухслойной. Особенно это проявляется при проектировании электроустановок в районах Крайнего Севера. Известно, что геоэлектрическая структура вечномерзлых грунтов не имеет четкой горизонтальной границы, что существенно влияет на результаты предпроектных изысканий и замеров сопротивления грунта. Исследования показывают, что погрешность между расчетными значениями сопротивления и фактическими может достигать 60%. В результате заказчик, будучи уверенным в достоверности представленной информации в реальности получает значительные расхождения при реализации проекта.

Другой проблемой является то, что зависимость длины заземлителя от его электрического сопротивления в грунте также является не прямой, а логарифмической. На графике 1 можно увидеть, что изменение сопротивления заземлителя не так значительно при увеличении его длины более 6 метров, одновременно с этим существенно возрастают и трудозатраты на монтаж контура заземления.

3. Горизонтальные заземлители

Вертикальные, особенно глубинные, заземлители могут обеспечивать хорошую проводимость за счет контакта с нижними слоями грунта, часто имеющими высокую проводимость. Однако во многих случаях сопротивление грунта в поверхностных слоях невелико, и при этом оказывается рациональным применение горизонтальных заземлителей, особенно если нижние слои грунта обладают увеличенным сопротивлением.
В других случаях, горизонтальные заземлители необходимы из-за отсутствия механизмов для монтажа вертикальных электродов в скальных, гравийных и других грунтах. Если же скальный грунт закрыт слоем земли, то выполнение горизонтального или «лучевого» заземлителя может оказаться менее трудоемким и сравнительно дешевым, чем монтаж вертикальных электродов.
Лучевые заземлители часто применяют для молниезащиты, где важна хорошая проводимость заземлителя в летнее время, а именно тогда ее может обеспечить горизонтальный заземлитель, проложенный в торфяном или другом хорошо проводящем талом верхнем слое земли. То же относится и к сезонным электроустановкам, работающим в летнее время.

4. Импульсные токи

Не менее важной характеристикой любого искусственного заземлителя является способность быстрой нейтрализации импульсных токов, возникающих при грозовых разрядах. Для учета этого в формулу для расчета сопротивления заземлителя вводится дополнительно импульсный коэффициент. При значительных по величине импульсах тока в грунте вблизи заземлителя возникают настолько большие напряженности электрического поля, что в отдельных участках земли происходит частичный искровой пробой. Согласно исследованиям искровой пробой в средних по проводимости грунтах возникает при напряженности электрического поля Е = 3 кв/см. В случае возникновения искрового пробоя шунтируется переходное сопротивление прилегающих участков грунта и уменьшается общее сопротивление заземления. Это явление приводит как бы к увеличению размеров заземлителя по сечению и уменьшению удельного сопротивления грунта. На практике, более эффективными, к воздействию импульсных токов, являются короткие заземлители с большим поперечным сечением, чем протяженные заземлители из полосовой или круглой стали с минимально возможным сечением.

Кроме выше сказанного, любые заземлители из черной углеродистой стали, находясь в земле, подвергаются коррозии, причем в особо неблагоприятных условиях находятся заземлители рабочего заземления, через которые проходят рабочие токи постоянного направления. Часто срок службы может оказаться очень малым (3 — 8 лет). Опыт показывает, что целесообразно строить заземляющее устройство так, чтобы заземление работало без замены электродов не менее 15 лет. Это может быть достигнуто с помощью использования электролитического заземления, срок службы которого более 30 лет.

Значительного увеличения срока службы заземлителей можно достигнуть, если использовать в качестве прослойки между основным грунтом и металлом электрода минеральный активатор грунта типа МАГ-2000. Исследования показывают, что в этом случае при стекании электрического тока с электрода в грунт процесс разрушения электрода от электролитической коррозии резко замедляется.

5. Заключение

Технические требования к заземлению, регламентированные в главе 1.7 ПУЭ, не могут с достаточной степенью точности учесть всех региональных сезонных геоэлектрических и климатических изменений, особенности прокладки заземлителей, или рельеф местности. Учитывая большие геометрические размеры протяженных заземлителей, выбор точных моделей грунтовых структур для них в принципе невозможен. Традиционные модели грунтов, в районах со сложными грунтовыми условиями, приводят к значительным погрешностям и невозможности сопоставления расчетных и измеренных величин.

В случае с химическими электродами, при использовании их совместно с активатором, либо без него, такая проблема попросту отсутствует, так как в этом случае нет необходимости оценивать погрешность исходной информации за счет их небольшой длины. Расчет же параметров заземлителей носит оценочный характер и его цель — указать наиболее опасные места появления недопустимых значений напряжений прикосновений, которые в дальнейшем следует проверить практическими измерениями. То же можно отнести и к высокой способности электролитического заземления нейтрализовать импульсные токи, возникающие при грозовых разрядах.

Похожие статьи:

  • Схема подключения люминесцентной лампы через дроссель Схемы подключения люминесцентных ламп При подключении подключения люминесцентных ламп применяется специальная пуско-регулирующая аппаратура – ПРА. Различают 2 вида ПРА : электронная – ЭПРА (электронный балласт) и электромагнитная – ЭМПРА […]
  • Датчики движения 220 вольт Регулятор освещения ДД-03 (движения и света, 12 Вольт,2А) Датчик света и движения на пониженное напряжение. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Регулятор освещения имеет встроенный датчик движения и света. Днем, при высоком уровне освещенности прибор […]
  • Бизнес план производства провода Что нужно для изготовления кабеля Стремительное развитие строительной сферы способствует открытию новых электромонтажных фирм. Несмотря на огромную на сегодняшний день конкуренцию в данной сфере бизнес остается высокорентабельным. Но […]
  • Электропроводка рено меган 14.1 Схемы электрооборудования Блок предохранителей (модели с расширенной комплектацией) Блок предохранителей в двигательном отсеке Предохранители Рено Меган 2 Вся электронная система в автомобиле защищена предохранителями, […]
  • Как правильно поставить провода на трамблер Mitsubishi Galant Клуб Правильное Подключение Вв Проводов Нравится Не нравится yuraasus83 07 Авг 2011 привет ребята! снимал свой трамблер и помоему перепутал провода. подскажите по картинкам как правильно подключить провода от […]
  • Схема подключения выключатель legrand Схема для подключения двухклавишного проходного выключателя legrand Когда человек оказывается в помещении, в котором уровень освещенности доставляет дискомфорт, он пытается включить свет. Для этого существует специальное устройство, […]