ЭЛЕКТРОД РАБОЧЕГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
WORKING EARTHING ELECTRODE

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве рабочего заземления.
Известен электрод рабочего заземления по авторскому свидетельству №653955 от 27.01.2000 г., МПК C23F 13/00, H01R 3/00 - [1], выполненный двухзональным, содержащий токоввод нижней зоны, расположенный в углеродистой засыпке, и имеющий влагозащитную оболочку верхней зоны токоввода. Влагозащитная оболочка выполнена из телескопических патрубков, причем верхний патрубок соединен с токовводом.
Недостатками известного изобретения являются сложность телескопических патрубков и, как следствие, их высокая стоимость, а также то, что стыки телескопических патрубков в водонасыщенных грунтах проблематично выполнить электроизоляционными и, как следствие, защитные свойства заземлителя будут низкими.
Прототипом предложенного изобретения является электрод рабочего заземления по патенту РФ №2262785 от 20.10.2005 г., МПК H01R 4/66 - [2], выполненный двухзональным, содержащий расположенный в скважине с обсадной трубой металлический токоввод с влагозащитной оболочкой верхней зоны, нижняя зона которого непосредственно контактирует с грунтовыми водами, обсадная труба выполнена из изоляционного материала и в нижней зоне имеет водопроходные отверстия, а поверх обсадной трубы в верхней зоне скважины надет проходной керамический изолятор, верхняя часть которого находится над поверхностью грунта.
Недостатком прототипа является то, что его можно применить только при наличии грунтовых вод, при их отсутствии использование известного электрода рабочего заземления невозможно. Кроме того, можно указать на дороговизну керамического изолятора, который необходимо изготовлять для каждого электрода рабочего заземления отдельно из-за разной глубины залегания грунтовых вод.
Предлагаемым изобретением решаются задачи улучшения и удешевления конструкции рабочего заземления, повышение его проводящих свойств, а также обеспечение безопасности при его эксплуатации.
Указанные задачи решаются тем, что в электроде рабочего заземления, выполненном двухзональным, содержащим расположенный в скважине металлический токоввод с влагозащитной и электроизоляционной оболочкой верхней зоны и токопроводящей поверхностью нижней зоны в перфорированной обсадной трубе с углеродистой засыпкой, металлический токоввод верхней зоны выполнен из одножильного электрического кабеля, гидроизолированного в месте присоединения к металлическому токовводу нижней зоны, обсадная труба по высоте равна заглублению нижней зоны в водоносный слой и выполнена закрытой со своих торцов, а отверстия перфорации обсадной трубы выполнены меньшим размером, чем фракции углеродистой засыпки. Перфорированная обсадная труба может быть выполнена в виде контейнера из сетки.
Выполнение металлического токоввода верхней зоны из одножильного электрического кабеля позволяет существенно упростить и удешевить конструкцию электрода рабочего заземления, а также повысить его надежность из-за высокой надежности электрического кабеля.
Необходимость гидроизоляции места присоединения токоввода верхней зоны (одножильного электрического кабеля) к металлическому токовводу нижней зоны вызвана недопущением попадания под землей влаги под изоляционную оболочку электрического кабеля и, как следствие, для предотвращения коррозии электрического кабеля, то есть для повышения срока эксплуатации электрода рабочего заземления.
Выполнение обсадной трубы по высоте равной заглублению нижней зоны в водоносный слой необходимо для экономии материала обсадной трубы и удешевления конструкции в целом. Кроме того, выполнение обсадной трубы закрытой со своих торцов позволяет упростить установку электрода рабочего заземления в скважину, а также не допустить потерю углеродистой засыпки и исключить вымывание ее грунтовыми водами в водоносном слое.
Выполнение отверстий перфорации обсадной трубы меньшим размером, чем фракции углеродистой засыпки, необходимо для того, чтобы в водоносном слое фракции углеродистой засыпки не могли быть вымыты грунтовыми водами.
Выполнение перфорированной обсадной трубы в виде контейнера из сетки необходимо для удешевления конструкции электрода рабочего заземления и возможности его применения в неводонасыщенных грунтах, а также облегчения установки устройства в целом в скважину в грунте.
На фиг.1 представлена конструкция электрода рабочего зазамления в перфорированной обсадной трубе. На фиг.2 - конструкция с контейнером из сетки.
Двухзональный электрод рабочего заземления содержит расположенный в грунте 1 в скважине 2 токоввод с влагозащитной и электроизоляционной оболочкой верхней зоны в виде одножильного электрического кабеля 3 и металлическим электродом 4 нижней зоны с открытой токопроводящей поверхностью, находящийся в обсадной трубе 5 с перфорацией 6 и с углеродистой засыпкой 7. Токоввод верхней зоны (одножильный электрический кабель 3) в месте соединения 8 к металлическому токовводу нижней зоны 4 гидроизолирован. Обсадная труба 5 по высоте равна заглублению нижней зоны электрода рабочего заземления в водоносный слой 9 (или грунтовые воды) и выполнена закрытой со своих торцов, отверстия перфорации 6 обсадной трубы 5 выполнены меньшим размером, чем фракции углеродистой засыпки 7. При отсутствии грунтовых вод или водонасыщенных грунтов установка металлического электрода 4 нижней зоны может производиться без перфорированной обсадной трубы в контейнере из сетки 10, в которой содержится углеродистая засыпка 7. Углеродистая засыпка 7 как в случае установки электрода рабочего заземления в грунтовые воды, так и в случае установки предложенного устройства в неводонасыщенные грунты позволит повысить эффективность заземления. Поверх установленной в скважину перфорированной обсадной трубы 5 или контейнера из сетки 10 с углеродистой засыпкой 7 скважина засыпана грунтом 1, вынутым при ее бурении.
Работает электрод рабочего заземления следующим образом.
Электрический ток из сети электроснабжения через одножильный электрический кабель 3 с влагозащитной и электроизоляционной оболочкой через гидроизолированное соединение 8 поступает на расположенный в глубине скважины 2 с открытой токопроводящеей поверхностью металлический токоввод 4 нижней зоны. От токоввода 4 электрический ток через углеродистую засыпку 7 перетекает к водоносному слою 9 (грунтовым водам) и далее через отверстия 6 обсадной трубы 5 или через отверстия контейнера из сетки 10 непосредственно к грунту 1 и далее растекается в массиве грунта 1. Растекание электрического тока в грунте по направлению к его поверхности происходит по сферическим электропотенциальным оболочкам, что существенно предотвращает вынос потенциала на поверхность грунта 1.
Применение одножильного электрического кабеля в качестве токоввода верхней зоны позволяет существенно упростить и удешевить конструкцию электрода рабочего заземления, а также повысить его надежность.
Полагаем, что предложенное устройство обладает всеми критериями изобретения, так как:
- электрод рабочего заземления в совокупности с признаками формулы изобретения является новым для общеизвестных устройств и, следовательно, соответствует критерию “новизна”;
- совокупность признаков формулы изобретения устройства неизвестна на данном уровне развития техники и не следует общеизвестным правилам конструирования электродов рабочего заземления, что доказывает соответствие критерию “изобретательский уровень”;
- конструктивная реализация электрода рабочего заземления с указанной совокупностью признаков формулы изобретения не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию “промышленная применимость”.
Источник информации
1. Авт. свид. СССР №653955 А1, МПК, C23F 13/00, H01R 3/00.
2. Патент РФ №2262785 от 20.10.2005 г., МПК H01R 4/66 - прототип.