image
energas.ru

Газовая промышленность № 9 2016

№ 9 2016

Энергосбережение

»  01.09.2016 11:00 ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4–35,0 кВ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
Специфические условия работы энергетических установок на Крайнем Севере требуют, в частности, особых решений по заземлению. Компания «Бипрон» разработала систему, обеспечивающую защиту электрооборудования в любых климатических и грунтовых условиях.

Электрическое заземление электроустановок и другого оборудования в условиях многолетнемерзлых грунтов всегда вызывает большие сомнения у разработчиков проектов электрических систем. С одной стороны, большинство проектных норм и справочной информации разработано для районов с умеренным климатом, где многолетнемерзлые грунты встречаются нечасто. Вдобавок большинство грунтов, за исключением горных и песчаных областей, имеют низкое или умеренное удельное сопротивление, позволяя тем самым достичь желаемой электрической проводимости достаточно просто.

С другой стороны, в условиях устойчивой многолетней мерзлоты, в таких районах, как Сибирь и др., грунт промерзает на глубину нескольких метров. Когда почва замерзает, ее сопротивление резко повышается, как показано на рис. 2. Кроме того, возникает такой феномен, как образование наледи на стенках заземлителя, что сказывается на переходном сопротивлении «электрод – грунт».

На графике видно, что при средней температуре 20 °C илистый грунт с глинистыми включениями и небольшим содержанием пылеватых песков имеет удельное сопротивление 50 Ом∙м. Однако уже при температуре –5 °C его сопротивление возрастает до 700 Ом∙м. Стандартный 18-мм заземляющий электрод длиной 3 м в этих условиях будет работать, как показано в табл. 1. 

Image_002.jpg

Рис 1. Электроустановка

ДВА ИСПЫТАННЫХ СПОСОБА РАЗРЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Известны два способа достижения низкого сопротивления грунта в условиях многолетнемерзлых грунтов. Каждая технология эффективна по-своему, однако совместное использование этих методов удваивает их эффективность. Первый способ заключается в добавлении в грунт рядом с электродом электролитных минеральных солей. Это предотвращает замерзание грунта вокруг заземлителя, делает почву более электропроводной и позволяет избежать образования наледей на теле электрода заземления.

Исследования, выполненные в многолетнемерзлых грунтах, показывают, что химически обработанная таким образом почва вокруг электрода понижает сопротивление электрода до 90 %, предотвращая промерзание грунта и повышая его проводимость.

Второй способ заключается в замене грунта вокруг электрода материалом с высокой электрической проводимостью. Это уменьшает рост сопротивления по мере промерзания грунта, так как сопротивление почвы возрастает пропорционально ее базовому исходному значению. Идеальной с точки зрения проводимости является смесь материала на основе графита и материала на основе глины. Графитовый компонент обеспечивает высокую электрическую проводимость, в то время как глинистый компонент удерживает влагу рядом с электродом. Эта влага (когда она не мерзлая) способствует уменьшению сопротивления электрода в земле. Используя данные из вышеописанного примера при удельном сопротивлении грунта 50 и 700 Ом∙м, можно увидеть, что всего нескольких электродов достаточно для достижения желаемого результата (табл. 2). 

1_1_2.png

Рис. 2. Изменение сопротивления грунта с изменением его температуры


СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДВУХ СПОСОБОВ

Самый простой путь совместного применения этих двух приемов – использовать электрод, заправленный специальной смесью минеральных солей, установив его совместно с активатором «МАГ-2000» (рис. 3.).

Замена грунта вокруг электрода на «МАГ-2000» уменьшит начальное сопротивление электрода земле и удержит окружающую влагу. Таким образом, стремительный рост сопротивления при понижении температуры замедлится или прекратится вовсе. Рассматривая все тот же пример с грунтом с удельным сопротивлением 50 и 700 Ом∙м, можно увидеть, что требуется еще меньше электродов для достижения желаемого сопротивления грунта в 25 Ом (табл. 3).

image

Таблица 1. Характеристики стандартного заземляющего электрода

Сопротивление грунта, Ом∙м


50


700

Сопротивление одного электрода 18 мм x 3 м, Ом


16


225

Количество электродов для достижения сопротивления 25 Ом


2


18

 

Image_006.png

Рис. 3. «МАГ-2000» – минеральный активатор грунта

image

Таблица 2. Характеристики электродов с грунтовой добавкой «МАГ-2000»image

Сопротивление грунта, Ом∙м


50


700

Сопротивление одного электрода 18 мм x 3 м, Ом


9


124

Количество электродов для достижения сопротивления 25 Ом


1


9


Таблица 3. Характеристики электродовimage

Сопротивление грунта, Ом∙м


50


700

Сопротивление одного электрода 18 мм x 3 м, Ом


3


41

Количество электродов для достижения сопротивления 25 Ом


1


2


РЕШЕНИЕ «БИПРОН»

ООО «Бипрон» является производителем как заземлителей «Бипрон», так и минерального активатора грунта «МАГ-2000». «Бипрон» — химический заземляющий электрод с наружным диаметром 60,3 мм, заправленный смесью минеральных солей. «МАГ-2000» — высокоэлектропроводный материал, который при затворении водой превращается в гидрогель, не изменяющий своих проводящих свойств в диапазоне температур от –60 до 60 оС. Активатор «МАГ» может быть использован в качестве замены окружающего грунта для заземлителей любого типа, включая вертикальные анодные заземлители протяженных анодов и т. п. Совместное использование электрода «Бипрон» и «МАГ-2000» в условиях многолетней мерзлоты значительно уменьшает электрическое сопротивление грунта и повышает работоспособность всей системы, что уже проверено на многих объектах ПАО «Газпром».  

 


Image_012.png

ООО «БИПРОН»

141591, РФ, Московская обл., Солнечногорский р-н, дер. Бережки

Тел.: +7 (495) 988-19-16,

+7 (916) 988-50-00

E-mail: pro@bipron.com 

www.bipron.com






← Назад к списку