ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ У ВЪЕЗДОВ НА ТЕРРИТОРИЮ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
EARTHING DEVICE FOR LEVELLING ELECTRIC POTENTIAL AT ENTRANCES ON TERRITORY OF ELECTRIC PLANTS

Изобретение относится к электротехнике, в частности к заземляющим устройствам электроустановок, и может быть использовано для выравнивания электрических потенциалов у въездов и входов на территорию или в здания, где расположены электроустановки.
Известны конструкции различных заземляющих устройств, предназначенных для снижения или выравнивания электрических потенциалов на поверхности земли вблизи электроустановок, находящихся в аварийном состоянии или при грозовых перенапряжениях.
Известно заземляющее устройство для выравнивания потенциалов у въездов и входов на территорию или в здания, предусматривающее укладку проводников на расстоянии 1 и 2 метра от основного заземлителя на глубине 1 и 1,5 метра соответственно и соединение этих проводников с основным заземлителем (Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание, раздел 1, глава 7, параграф 1.7.94. М.: Издательство НЦ ЭНАС. 2003).
Недостатком такого заземляющего устройства является то, что для его монтажа требуется выполнение большого объема земельных работ, горизонтальные заземлители располагаются поперечно направлению въездной дороги и засыпаются разрыхленным грунтом, что существенно увеличивает сопротивление заземляющего устройства и снижает эффективность выравнивания потенциала в направлении движения по дороге на въезде.
Известно заземляющее устройство по авторскому свидетельству №760260, МПК Н02В 1/16; H01R 4/66, опубликованному в бюл. №32 30 августа 1980 г. В изобретении предлагается для снижения напряжения прикосновения и шага около наружных углов заземляющих сеток продолжить горизонтальные соединительные проводники за пределы заземляющей сетки. Недостатком заземляющего устройства является то, что для прокладки проводников необходимо выполнить дополнительные земельные работы, при этом эффект снижения напряжения шага на концах дополнительных проводников незначительный.
Известно заземляющее устройство по авторскому свидетельству №11791882, МПК H01R 4/66; Н02В 1/16, опубликованному в бюл. №4 30 января 1993 г. (принятому за прототип). Устройство содержит электрод (заземлитель), расположенный в траншее и выполненный в плане в виде симметричной ломаной линии, состоящей из прямых отрезков, расположенных под прямым углом друг к другу, шириной, равной ширине траншеи.
Недостатком устройства является размещение заземлителя в разрыхленном слое грунта, что ведет к увеличению сопротивления заземляющего устройства, а наличие углов в конструкции заземлителя приводит к неравномерному распределению потенциала на поверхности земли в точках расположения вершин углов, что ведет к увеличению напряжения шага.
Задачей изобретения является снижение сопротивления заземляющего устройства, снижение напряжений шага и прикосновения, снижение трудовых и финансовых затрат на монтаж заземляющего устройства.
Поставленная задача решается тем, что заземляющее устройство для выравнивания электрических потенциалов у въездов на территорию электроустановок, включающее траншею и расположенный в ней горизонтальны заземлитель, выполненный в виде симметричной ломаной линии, состоящей из прямых отрезков, расположенных под углом друг к другу, шириной, равной ширине траншеи, в которой к вершинам углов горизонтального заземлителя, расположенного в траншее, пересекающей въезд, в направлениях въезда и выезда погружены дополнительные стержневые наклонные заземлители и соединены с вершинами углов, при этом угол наклона заземлителей к поверхности земли равен 35…45°, а длина наклонных заземлителей больше, чем расстояние между вершинами соседних углов горизонтального заземлителя.
Новизна заземляющего устройства состоит в том, что для снижения сопротивления заземления, снижения и выравнивания напряжений шага и прикосновения на границах расположения заземления, уменьшения объемов земельных работ горизонтальное заземляющее устройство снабжается стержневыми заземлителями, которые погружаются в неразрушенные плотные слои грунта из углов траншеи наклонно к поверхности земли и соединяются с вершинами углов излома горизонтального заземлителя.
Угол наклона заземлителей-φ выбирается в пределах: от 30° - если удельное сопротивление грунта с глубиной возрастает; до 45° - если удельное сопротивление слоев грунта с глубиной уменьшается. Наклонные заземлители расширяют площадь заземляющего устройства более чем в три раза, а с учетом того, что горизонтальный заземлитель засыпается разрыхленным грунтом, удельное сопротивление которого в несколько раз больше, чем неразрушенного, то общее сопротивление предлагаемого заземляющего устройства снижается также в три и больше раза.
Наклонные заземлители способствуют равномерному распределению электрического потенциала на поверхности грунта и снижению напряжения шага, это обусловлено тем, что расстояние от поверхности грунта до наклонного заземлителя равномерно увеличивается по мере прохождения через площадь заземляющего устройства, а напряжение шага равномерно снижается. При этом градиент снижения напряжения шага будет уменьшаться с увеличением длины наклонных заземлителей. В связи с этим необходимо, чтобы длина заземлителей-б выбрана большей, чем расстояние между соседними углами излома горизонтальных заземлителей-а.
Наклонные заземлители существенно снижают объем земельных работ по сравнению с монтажом заземляющих устройств других конструкций.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображено заземляющее устройство в плане, на Фиг.2 - сечение по А-А.
Заземляющее устройство включает (Фиг.1; 2) траншею 1, расположенную на въездной дороге 2 или на входе перпендикулярно направлению оси движения, в которой горизонтально уложен заземлитель 3, выполненный в виде ломаной линии. В местах расположения углов излома заземлителя 3 по обе стороны траншеи 1 в грунт под углом φ=30°…45° к поверхности земли погружены стержневые наклонные заземлители 4 и соединены в углах излома с горизонтальным заземлителем 3. Заземляющее устройство с помощью заземляющего проводника 5 присоединено к общей системе заземления электроустановки.
Заземляющее устройство монтируется и работает следующим образом. На въездной дороге 2 (Фиг.1) роется траншея 1 глубиной 0,5…0,7 м. В траншею укладывается заземлитель 3, по углам траншеи 1 (Фиг.2) в местах расположения изломов горизонтального заземлителя 3, наклонно, под углом φ=30…45° к поверхности земли, погружаются забиванием, ввертыванием или другим способом, стержневые заземлители 4 и присоединяются сваркой или специальными зажимами к горизонтальному заземлителю.
Заземляющее устройство с помощью заземляющего проводника 5 присоединяется к заземлению электроустановки.
В аварийном состоянии электроустановки или при грозовых разрядах на заземлении появляется высокое напряжение и протекают большие токи, представляющие опасность для людей и животных. Заземляющее устройство, благодаря уменьшению сопротивления и равномерному распределению напряжения на поверхности земли, снижает вероятность электротравматизма.
Положительный эффект заземляющего устройства для выравнивания электрических потенциалов у въездов на территории электроустановок проявляется в следующем:
- снижается общее сопротивление заземляющего устройства;
- выравнивается и снижается напряжение шага на въезде на территорию электроустановки;
- уменьшается объем земельных работ и площадь разрушения дорожного покрытия при монтаже заземления;
- снижается трудоемкость и стоимость заземляющих устройства.
Заземляющее устройство может использоваться в электроустановках высокого напряжения, на территории трансформаторных подстанций, для заземления молниеприемников, металлических и железобетонных опор и в других случаях.