КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПЕРЕХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОД-ГРУНТ
COMPOSITION TO REDUCE TRANSIENT RESISTANCE ELECTRODE-GROUND

Изобретение относится к защитному заземлению электроустановок и используется в качестве засыпок искусственных заземлителей, с целью снижения переходного сопротивления электрод-грунт.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен активатор заземлителей, содержащий коксовую мелочь фракции 2,0-15,0 мм. Недостатком коксовой засыпки является высокое сопротивление, отсутствие способности удерживать влагу вокруг электрода вследствие ее дренирования в процессе эксплуатации (рекомендации по проектированию и сооружению заземляющих устройств электроустановок напряжением 0,4-35 кВ для районов Якутской АССР. Под ред. Ю.Р. Дордина. Академия Наук СССР, 1988 г.).
Наиболее близким по технической сущности является минеральный активатор заземлителей, содержащий бентонитовый глинопорошок и графит искусственный измельченный (патент США №6515220).
Недостатками известного активатора являются высокое сопротивление активатора из-за отсутствия электролита в нем и высокая зависимость эффективности от типа, структуры строения грунта, скорости миграции влаги в грунте и температуры, в особенности в таких грунтах, как сухой песок, вечномерзлые грунты и скальные породы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является значительное снижение переходного сопротивления за счет повышения электропроводности заполнителя околоэлектродного пространства и стабилизации переходного сопротивления заземляющий электрод-грунт, вне зависимости от геоэлектрической структуры грунта и его температуры, отсутствие эффекта морозного пучения и как следствие выталкивания заземлителя при замерзании окружающего грунта, а также высокая влагоудерживающая способность заполнителя.
Поставленная задача достигается за счет того, что композиция для снижения переходного сопротивления электрод-грунт содержит:
противоморозные добавки, выбранные из группы, содержащей хлорид или сульфат натрия, растворимую соль аммония и/или хлорид кальция
5 ÷15 мас. частей
гелеобразующие добавки, а именно гексацианоферрат (II) натрия или калия и растворимая соль меди (II) в массовом соотношении 0,7:1÷1,5:1
10÷35 мас. частей
глинистый компонент и электропроводный углерод фракции менее 5 мм в массовом соотношении 0,7:1÷4,5:1
65÷80 мас. частей
Наличие глинистого компонента (например, бентонита) и электропроводного углерода (например, мелкодисперсного технического графита) обеспечивает, с одной стороны, достаточную сплошность засыпки, а с другой - ее хорошую влагоудерживающую способность.
Гелеобразователи, а именно растворимая соль меди (II) и гексацианоферрат (II) калия или натрия, при затворении их смеси водой вместе образуют в приэлектродном пространстве гексацианоферрат меди в виде нерастворимого геля-электролита, имеющего высокую электропроводность. Это позволяет увеличить размеры токоотдающего объекта и значительно снизить переходное сопротивление электрод-грунт.
Хлорид или сульфат натрия, растворимая соль аммония и/или хлорид кальция отдельно или в смеси обеспечивают понижение температуры замерзания в зимний период и в многолетнемерзлых грунтах, а также позволяют проводить монтаж контура заземления в условиях пониженных температур.
В качестве глинистого компонента представляет собой бентонитовый глинопорошок. Предпочтительно, когда глинистый компонент содержит более 50 масс.% монтмориллонита, предпочтительно - 60÷80 масс.% монтмориллонита.
В качестве растворимой соли аммония могут использовать хлорид аммония или сульфат аммония.
В качестве растворимой соли меди (II) могут использовать сульфат, хлорид или нитрат меди меди (II).
В одной из предпочтительных форм выполнения композиция содержит (мас. частей):
хлорид натрия
3,0-10,0
хлорид кальция
3,0-10,0
гексацианоферрат (II) калия
7,0-20,0
сульфат меди (II)
7,0-20,0
глинистый компонент и электропроводный углерод фракции менее 5 мм в массовом соотношении 0,7:1÷1,5:1
65÷80 мас. частей
В одном из предпочтительных вариантов композиции используют электропроводный углерод фракции менее 1 мм.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления композиция содержит воду из расчета 1 литр воды на 1÷3 кг сухой массы.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для изготовления композиций могут использовать:
а) графит искусственный пылевидный фр.0-1 мм Московского электродного завода «Графитэл» (например, в соответствии с ТУ 48-4802-20-90);
б) бентонитовый глинопорошок по ГОСТ 28177-89, типа ПБМА или ПБМБ ООО «Компания БЕНТОНИТ», г. Москва;
в) сульфат меди, соответствующий ГОСТ 4165-78;
г) гексацианоферрат (II) калия, соответствующий ГОСТ 4207-75, поставщик МСД Кемикалс, г. Москва;
д) хлорид натрия технический (галит) от ООО «ХИМПЭК» и
е) хлорид кальция технический, соответствующий ГОСТ 450-77 от ООО «ХИМПЭК».
Испытуемые композиции готовят тщательным перемешиванием сухих навесок составляющих в смешивающих агрегатах типа бегунов или бетоно-растворомешалок. Полученную массу перед укладкой тщательно смешивают с водой в соотношении 1 л воды на 1,6 кг сухой массы, и заполняют пространство вокруг электрода заземления. Сверху электродов располагают засыпку из окружающего грунта. Чем плотнее осуществляется засыпка, тем меньше вероятность проникновения воздуха и других грунтовых газов (в том числе сероводорода) к телу заземлителя, и, следовательно, скорость его коррозии. Геометрические размеры поверхности заземлителя могут выбирать с учетом необходимой величины падения шагового напряжения на поверхности земли.
Основные эксплуатационные характеристики композиций в соответствии с изобретением приведены в таблице:
Таблица 1
Наименование показателя
Ед. измерения
Значение
Удельное электрическое сопротивление
Ом·м
3,7÷4,0
Удельное электрическое сопротивление в рабочем состоянии при затворении водой при температуре минус 5 градусов Цельсия
Ом·м
0,03÷0,04
Температура замерзания
°С
менее -20
Удельное сопротивление минерального активатора при содержании в нем гидрогеля железистосинеродистой меди на уровне 20 масс. частей в 8,0÷10,0 раз меньше, чем у прототипа. Соответственно уменьшается переходное сопротивление заземления электрод-грунт, количество электродов заземления для достижения требуемого сопротивления токорастеканию и трудозатраты на устройство контура заземления, в особенности в высокоомных грунтах, отсутствует эффект морозного пучения в вечномерзлых грунтах.