Заземлитель защитного заземления

Изобретение относится к области энергосбережения в системе электрохимической защиты от коррозии подземных сооружений, электрически связанных с системой защитного заземления, и может быть использовано, например, в нефтяной и газовой промышленности. Заземлитель защитного заземления состоит из заглубляемых в грунт металлических элементов, покрытых электроотрицательными металлами, и дополнительно содержит как минимум одну неметаллическую вставку, соединяющую металлические элементы, и содержащую узел падения напряжения, электрически подключенный к металлическим элементам. Узел падения напряжения состоит из электрических элементов, обеспечивающих падение напряжения тока любого рода и полярности, таких как одна или несколько пар полупроводниковых диодов, включенных встречно-параллельно, а также электрический конденсатор для снижения сопротивления заземлителя по переменному току. Технический результат заключается в устранении негативного влияния, оказываемого элементами защитного заземления на параметры электрохимической защиты катодно-защищаемых подземных сооружений и непосредственно на оборудование, снижении потребления электроэнергии станциями катодной защиты, повышении срока службы анодных заземлителей, обеспечении необходимого резерва преобразователей катодной защиты по току и мощности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергосбережения в системе электрохимической защиты от коррозии подземных сооружений, электрически связанных с системой защитного заземления, и может быть использовано, например, в нефтяной и газовой промышленности с целью повышения эффективности противокоррозионной защиты объектов промышленных площадок.

Известен заземлитель защитного заземления электрооборудования, выполненный в виде заглубляемого в грунт стержня длиной 2-5 м, диаметром не менее 16 мм из черной стали либо диаметром не менее 12 мм из оцинкованной стали или меди и присоединяемого к общему контуру защитного заземления (Правила устройства электроустановок. Издание седьмое, табл. 1.7.4).

Также известны конструкции заземлителей, выполненные в виде сборок из металлических элементов (патент РФ №89289; патент РФ №103424).

Общим недостатком таких заземлителей является то, что при электрическом соединении заземлителя, с катоднозащищенным объектом, например, по следующей цепи: «заземлитель - электроустановка (например, электрический привод насоса, крана) - гидравлический узел, приводимый в действие электроустановкой (например, насос, кран, задвижка) -катоднозащищаемый объект (например, подземный трубопровод, резервуар)», возникает натекание катодного тока от системы электрохимической защиты катоднозащищаемых объектов на заземлители и в целом на защитное заземление. Это приводит к чрезмерному износу элементов катодной защиты и перерасходу электроэнергии.

Частично задача снижения силы тока катодной защиты, натекающего на заземлители защитных заземлений, может быть решена изготовлением заземлителей из электроотрицательных металлов или покрытых электроотрицательными металлами (например, магнием, цинком, алюминием или их сплавами) (СТО Газпром 9.2-002-2019, п. 4.17; патент РФ №176327).

Заземлитель по патенту РФ №176327, состоящий из отдельных оцинкованных стальных стержней, взят нами за прототип.

Недостатком заземлителя, использующего только покрытия из электроотрицательных материалов, является низкая эффективность снижения негативного влияния на катодную защиту вследствие незначительного смещения потенциала защитного заземления в отрицательную сторону (примерно на 0,3 В при использовании цинкового покрытия), чего недостаточно для обеспечения эффективной катодной защиты объектов.

Задачей изобретения является совершенствование конструкции заземлителей защитных заземлений с целью предупреждения натекания катодного тока на элементы системы заземления, электрически связанные с катоднозащищаемыми объектами.

Технический результат заключается в устранении негативного влияния, оказываемого элементами защитного заземления на параметры электрохимической защиты катоднозащищаемых подземных сооружений и непосредственно на оборудование, снижении потребления электроэнергии станциями катодной защиты, повышении срока службы анодных заземлителей, обеспечении необходимого резерва преобразователей катодной защиты по току и мощности.

Поставленная задача решается тем, что заземлитель защитного заземления, состоящий из заглубляемых в грунт стержней, конструктивно двух или более металлических элементов, покрытых электроотрицательными металлами, дополнительно содержит как минимум одну неметаллическую вставку, установленную между металлическими элементами, внутри неметаллической вставки расположен узел падения напряжения, электрически подключенный к металлическим элементам, между которых установлена неметаллическая вставка, при этом, узел падения напряжения состоит из электрических элементов, обеспечивающих падение напряжения переменного или постоянного тока, таких как одна или несколько пар полупроводниковых диодов, включенных встречно-параллельно, а также электрический конденсатор для снижения сопротивления заземлителя по переменному току, электрически подключенный параллельно узлу падения напряжения.

Защитные заземления, как правило, выполняются из одного или нескольких металлических электродов (заземлителей), обобщено называемых металлическими элементами, представляющих собой электрически соединенные между собой проводниками с применением сварного или резьбового соединения стержни, заглубляемые в грунт. Металлические элементы могут быть выполнены из стали, алюминия, меди, титана и других металлов или сплавов и покрыты электроотрицательными металлами, например цинком, магнием, алюминием.

Электрическое питание электрооборудования, требующего подключения защитного заземления, может выполняться различными источниками тока, поэтому защитное заземление электрооборудования должно функционировать независимо от рода и полярности тока, т.е. как при постоянном токе, так и при переменном токе прямой и обратной полярности.

Узел падения напряжения может быть выполнен с применением полупроводниковых элементов, а также их комбинаций, например, последовательно и параллельно соединенных силовых варисторов, одной или несколько пар полупроводниковых диодов, включенных встречно-параллельно, позволяющих обеспечить снижение сопротивления защитной цепи при превышении предельного напряжения, устанавливаемого на уровне выше требуемого потенциала катодной защиты оборудования.

Сущность изобретения поясняется фиг., где в качестве примера изображен заземляющий электрод, включающий металлические элементы 1, выполненные из оцинкованной стали, неметаллическую вставку 2, выполненную, например, из стеклопластика, узел падения напряжения 3, содержащий полупроводниковые диоды 4, включенные встречно-параллельно и конденсатор 5, параллельно подключенный узлу падения напряжения. При соединении металлических элементов 1 при помощи неметаллической вставки 2, узел падения напряжения 3 соединяет электрическими проводниками 6 металлические элементы 1.

Заземлители могут быть электрически соединены в группы и представлять защитное заземление электроустановок. Заземлители по изобретению, входящие в состав защитного заземления, обеспечивают падение напряжения, препятствующее натеканию постоянного катодного тока на защитное заземление, при этом узел падения напряжения обеспечивает минимальное сопротивление по переменному току, благодаря наличию конденсатора, а диоды обеспечивают стекание тока и снижение напряжения на величину от 5 В до ЗОВ на электроустановке в случае возникновения нештатной ситуации.

Пример.

На территории компрессорной станции защита от коррозии подземных участков технологических трубопроводов и оборудования обеспечивается путем поддержания требуемых защитных потенциалов с использованием установок катодной защиты. При этом энергопотребляющее оборудование подлежит обязательному заземлению, в связи с чем на территории компрессорной станции расположены вертикальные заземлители, объединенные в общую систему путем присоединения к шине защитного заземления.

По результатам электрометрического обследования системы катодной защиты подземных технологических трубопроводов и оборудования выявлен подземный участок газопровода, электрически соединенный с заземляемым энергопотребляющим оборудованием, при этом в зоне установки вертикальных заземлителей защитного заземления наблюдается локальное снижение потенциала «труба-земля» по абсолютной величине, что указывает на опасность возникновения и развития коррозии газопровода по причине натекания существенной доли катодного тока на элементы защитного заземления. Временно разъединяют цепь защитного заземления и измеряют наложенный потенциал «труба-земля», который стал соответствовать требованиям ГОСТ Р 51464-98 и составил минус 1,1 В. Измеренная разность потенциала на концах разрыва цепи - 2,1 В. При этом мощность, потребляемая преобразователями, уменьшилась в 12 раз.

С целью приведения защитного потенциала на данном участке подземного газопровода к нормируемому значению требуется реконструкция заземляющего контура с заменой существующих вертикальных заземляющих элементов (электродов) длиной 1,2 м и диаметром 20 мм на элементы сборной конструкции, состоящие в соответствии с изобретением из трех частей, соединяемых между собой при помощи резьбы: верхняя часть 1 (см. фиг.) выполнена из оцинкованной стали, средняя часть 2 выполнена из неметаллического материала, например, из стекловолокна, нижняя часть 1 выполнена из оцинкованной стали. В полости электродов заземления установлен узел падения напряжения 3, соединяющий металлические элементы корпуса заземлителя защитного заземления 1 при помощи проводников 6. Узел падения напряжения представляет собой сборку полупроводниковых диодов 4, включенных встречно-параллельно, а также электрический конденсатор 5.

С учетом возможных значений силы тока в цепи каждого электрода защитного заземления, а также учитывая диаметр внутренней полости размещения узла падения напряжения порядка 14 мм выбирают диоды 10А10 фирмы Power Semiconductor (Китай), рассчитанные на максимальный ток 10 А и имеющие диаметр 8,6 мм. Для обеспечения падения напряжения более 2,1 В используют четыре пары диодов, включенных встречно-параллельно.

С целью обеспечения минимального сопротивления заземлителя защитного заземления по переменному току в конструкции предусмотрен конденсатор, рассчитанный на рабочее напряжение до 16 В, емкостью 2000 мкФ, который изготовлен из двадцати параллельно подключенных конденсаторов емкостью 100 мкф.

После установки заземлителя защитного заземления выполняются электроизмерения потенциала «труба-земля» и силы тока, натекающего на защитное заземление, по результатам которых устанавливают, что на рассматриваемом участке подземного трубопровода обеспечивается необходимый уровень защиты от коррозии в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164-98. Кроме того, дополнительно контролируют величину сопротивления растеканию тока защитного заземления, которая по показаниям измерителя сопротивления составляет 3,8 Ом, что соответствует требованиям к заземляющим устройствам электроустановок.

1. Заземлитель защитного заземления, состоящий из заглубляемых в грунт стержней, конструктивно двух или более металлических элементов, покрытых электроотрицательными металлами, отличающийся тем, что содержит как минимум одну неметаллическую вставку, установленную между металлическими элементами, узел падения напряжения, состоящий из электрических элементов, обеспечивающих падение напряжения переменного или постоянного тока, расположенный внутри неметаллической вставки и электрически подключенный к металлическим элементам, между которыми установлена неметаллическая вставка, и электрический конденсатор для снижения сопротивления по переменному току, электрически подключенный параллельно узлу падения напряжения.

2. Заземлитель защитного заземления по п. 1, отличающийся тем, что узел падения напряжения содержит одну или несколько пар полупроводниковых диодов, включенных встречно-параллельно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к защитным заземлениям электроустановок. Технический результат заключается в обеспечении снижения потребления электроэнергии станциями катодной защиты, повышении срока службы анодных заземлителей, а также в обеспечении необходимого резервного запаса преобразователей катодной защиты по току и мощности.

Изобретение относится к монтируемому в блоке телекоммуционной радиоаппаратуры соединительному соединителю, содержащему корпус соединителя, имеющий входящий в зацепление с адаптером конец и входящий в зацепление с блоком конец, а также монтажную часть, расположенную между ними для монтажа корпуса соединителя в блоке.

Изобретение относится к ремонту контактных линий электроснабжения. Переносная заземляющая штанга контактной сети включает ручку в виде трубы, состоящую из нижней изолирующей части и верхней токопроводящей части, к которой прикреплены крюк, усовик, фиксирующая пружина и заземляющий трос.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания более эффективной системы заземления, например электроустановок воздушных линий электропередачи. Устройство для заземления электроустановки содержит сетку, выполненную из металлических проводников, закрепленных своими соответствующими участками на верхних концах защищаемых заземлителей, установленных на соответствующем участке земной поверхности, прилегающей к электроустановке воздушной линии электропередачи.

Изобретение относится к заземляющему устройству. Устройство включает вертикальный электрод заземляющий сборный, состоящий из по меньшей мере двух стержней заземления, по меньшей мере одной соединительной муфты и наконечника, стальную горячеоцинкованную полосу шириной до 0,05 метра или проводник с круглым сечением с диаметром от 0,01 до 0,016 метра, присоединение которых к электроду заземляющему сборному осуществляют с помощью зажимов шириной 0,09 метра и высотой 0,09 метра.

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к переносному поверхностному электролитическому заземлителю, который может быть использован в районах распространения сухих и каменистых грунтов. В предложенном заземлителе корпус с проницаемым днищем снабжен электродами в виде конических выступов, диаметр отверстий в днище выбран в соответствии с вязкостью раствора электролита, который заливается в заземлитель через горловину, закрываемую резьбовой пробкой, служащей одновременно устройством дросселирования воздуха, на корпусе заземлителя расположен заземляющий элемент для подсоединения гибкого проводника, соединяющего переносной поверхностный электролитический заземлитель с передвижной электроустановкой.

Изобретение относится к переносному заземляющему устройству, которое включает в себя: ручку в виде трубы, крюк, усовик, фиксирующую пружину изогнутой формы, спутниковый трекер и заземляющий трос. Ручка в виде трубы состоит из нижней изолирующей части и верхней токопроводящей части.

Изобретение относится к способу защитного заземления контактной сети при замене рельсо-шпальной решетки широким фронтом. Способ включает заземление контактной подвески, электрически соединенной с рельсами, переносными заземляющими штангами контактной сети и искусственными заземлителями, погруженными механическим способом в грунт на глубину не менее одного метра на расстоянии друг от друга не более 200 метров.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение электрического заземления элемента, сформированного из полученного гидроформованием алюминиевого профиля, и устранение необходимости осуществлять доступ в полую внутреннюю область замкнутого поперечного сечения.

Изобретение относится к заземляющему устройству. Устройство включает вертикальный электрод заземляющий сборный, состоящий из по меньшей мере двух стержней заземления, по меньшей мере одной соединительной муфты и наконечника, стальную горячеоцинкованную полосу шириной до 0,05 метра или проводник с круглым сечением с диаметром от 0,01 до 0,016 метра, присоединение которых к электроду заземляющему сборному осуществляют с помощью зажимов шириной 0,09 метра и высотой 0,09 метра.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использована в качестве заземляющего устройства для обеспечения безопасности при эксплуатации электроустановок различного назначения, в том числе технологического оборудования телекоммуникационных объектов, современного цифрового оборудования бизнес-центров, медицинского оборудования и т.п. Электропроводящие свойства грунта, в который погружают заземляющие устройства, характеризуются, прежде всего, удельным сопротивлением грунта. Наиболее эффективно модульно-стержневое заземляющее устройство, позволяющее погрузиться на глубину до 30 м и позволяющие достичь необходимое сопротивление растеканию электрического тока на ограниченной площади за счет использования более электропроводящих плотных и влажных слоев грунта, залегающих на большой глубине. При этом конструкция модульно-стержневого заземляющего устройства позволяет использовать в качестве заземлителя металлы с разной коррозийной стойкостью и повышенной надежностью резьбовых соединений, применив стопорное устройство, предотвращающее самоотвинчивание при ударных нагрузках в режиме погружения заземляющего устройства, что позволяет ориентироваться на расчетный срок службы на этапе проектирования электроснабжения для электроустановок временной или долгосрочной эксплуатации, также для электроустановок особо ответственных узлов и высококоррозийной среды. Использование активатора грунта с дренажными свойствами, позволяет вывести монтаж модульно-стержневого заземляющего устройства на новый уровень, который позволит в значительной степени снижать переходное сопротивление и увеличивать электрическую проводимость грунта как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной, вдоль стержней заземления, причем активацию грунта может проводить как в момент монтажа, так и после. Технический результат - повышение надежности заземлителя за счет обеспечения надежного электрического контакта между отдельными стальными стержнями повышением стойкости соединения отдельных стержней к изломам при погружении в почву. 1 ил.
Наверх