способ и устройство выравнивания электрического потенциала в зоне заземления электроустановок

Формула изобретения

1. Способ выравнивания электрического потенциала в зоне заземления электроустановок путем укладки в землю заземляющего кольца с отводом на определенную глубину в зависимости от радиуса заземляющего кольца, отличающийся тем, что заземляющее кольцо размещают на глубине 0,1-0,2 радиуса заземляющего кольца, присыпают его землей толщиной 0,1-0,2 м, после чего над заземляющим кольцом на расстоянии 0,1-0,2 м помещают потенциальное кольцо такого же диаметра из стальной проволоки диаметром 2-3 мм и электрически соединяют его с заземляющим кольцом через конденсатор емкостью не менее 1 мкФ, после чего траншею с обоими кольцами и конденсатором засыпают землей.

2. Устройство для выравнивания электрического потенциала в зоне заземления электроустановок, содержащее заземляющее кольцо с отводом, находящееся в земле на определенной глубине в зависимости от радиуса заземляющего кольца, причем отвод выполнен из того же материала, что и заземляющее кольцо, и изолирован от земли битумной обмазкой или электроизоляционным лаком, отличающееся тем, что над заземляющим кольцом на расстоянии 0,1-0,2 м в земле расположено потенциальное кольцо такого же диаметра из стальной проволоки диаметром 2-3 мм, электрически соединенное с заземляющим кольцом через конденсатор емкостью не менее 1 мкФ, а заземляющее кольцо расположено на глубине 0,1-0,2 радиуса заземляющего кольца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к заземляющим устройствам электроустановок с большими токами замыкания на землю, размещенных на небольших площадях. Для безопасности людей от поражения шаговым напряжением или напряжением прикосновения необходимо, чтобы сопротивление заземляющего устройства не превышало определенных заданных значений, а его конструкция обеспечивала бы равномерное распределение потенциала на поверхности земли.

Известны различные способы выравнивания потенциала на поверхности земли над заземлителем, например путем прокладки в земле большого числа металлических полос или размещения в земле контурного заземлителя на определенной глубине.

Наиболее близким к предлагаемому способу выравнивания электрического потенциала на поверхности земли над заземлителем является способ выравнивания потенциала, заключающийся в выполнении заземляющего устройства в виде кольца, размещенного в земле на определенной глубине (авторскому свидетельству №192263).

В прототипе заземлитель представляет собой кольцо из металлической трубы или прутка диаметром 20-30 мм (диаметр кольца равен диаметру окружности, ограничивающей территорию, на которой расположена электроустановка). Кольцо помещают в грунт на глубину, составляющую 0,35-0,55 радиуса кольца (радиуса электроустановки), для чего вокруг электроустановки выкапывают кольцевую траншею такой же глубины и такого же радиуса и после укладки кольца на дно траншеи ее засыпают грунтом. От любого места кольца сделан отвод из того же материала, что и кольцо. Отвод и кольцо соединены с помощью сварки. Чтобы исключить влияние отвода на характер распределения потенциала, часть отвода, находящуюся в земле, покрывают битумом или электроизоляционным лаком.

Глубина заложения в землю заземляющего кольца существенно влияет на характер распределения электрического потенциала на поверхности земли. Так, при малых глубинах электрический потенциал над кольцом будет выше, чем над центром заземляющего кольца. При больших глубинах потенциал непосредственно над заземляющим кольцом будет ниже, чем над центром кольца. Существует такая оптимальная глубина, при которой электрический потенциал над центром кольца, над кольцом и по всей поверхности земли в пределах кольца будет одинаковым. Эта глубина для прототипа составляет 0,35-0,55 радиуса заземляющего кольца.

Недостатком прототипа является невозможность использования его при сравнительно больших радиусах заземляющего устройства, выполненного в виде кольца. Например, при радиусе заземляющего кольца всего лишь 10 м необходимо рыть траншею глубиной в пределах от 3,5 до 5,5 м, что практически трудно выполнимо.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение глубины заложения заземляющего устройства, выполненного в виде кольца, сокращение объема земляных работ и материальных затрат при монтаже заземлителя.

Предлагаемое изобретение позволяет вдвое уменьшить глубину заложения заземляющего кольца и тем самым вдвое сократить объем земляных работ и денежных средств при монтаже заземлителя.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в способе выравнивания электрического потенциала в зоне заземления электроустановок путем укладки в землю заземляющего кольца с отводом на определенную глубину в зависимости от радиуса заземляющего кольца, заземляющее кольцо размещают на глубине 0,1-0,2 радиуса заземляющего кольца, присыпают его землей толщиной 0,1-0,2 м, после чего над заземляющим кольцом на расстоянии 0,1-0,2 м помещают потенциальное кольцо такого же диаметра из стальной проволоки диаметром 2-3 мм и электрически соединяют его с заземляющим кольцом через конденсатор емкостью не менее 1 мкФ, после чего траншею с обеими кольцами и конденсатором засыпают землей.

Размещение потенциального кольца над заземляющим кольцом на расстоянии 0,1-0,2 м обеспечивает с учетом среднего удельного сопротивления земли необходимое взаимное сопротивление колец, при котором по ним будет протекать смещенный по фазе ток, а заземляющее кольцо размещают поэтому на оптимальной глубине 0,1-0,2 радиуса заземляющего кольца.

Заземляющее кольцо электрически соединяют с потенциальным кольцом через конденсатор емкостью не менее 1 мкФ, позволяющим создать необходимую силу смещенного на 90° тока для выравнивания электрического потенциала в зоне заземления электроустановок.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве для выравнивания электрического потенциала в зоне заземления электроустановок, содержащем заземляющее кольцо с отводом, находящееся в земле на определенной глубине в зависимости от радиуса заземляющего кольца, причем отвод выполнен из того же материала, что и заземляющее кольцо, и изолирован от земли битумной обмазкой или электроизоляционным лаком, над заземляющим кольцом на расстоянии 0,1-0,2 м в земле расположено потенциальное кольцо такого же диаметра из стальной проволоки диаметром 2-3 мм и электрически соединенное с заземляющим кольцом через конденсатор емкостью не менее 1 мкФ, а заземляющее кольцо расположено на глубине 0,1-0,2 радиуса заземляющего кольца.

Потенциальное кольцо из стальной проволоки диаметром 2-3 мм обеспечивает необходимую коррозионную устойчивость и минимальный расход металла.

На чертеже представлена общая схема устройства для выравнивания электрического потенциала в зоне заземления электроустановок.

Устройство для осуществления способа выравнивания электрического потенциала в зоне заземления электроустановок содержит заземляющее кольцо 1 с выводом 2, находящееся в земле 3, над которым находится потенциальное кольцо 4, электрически соединенное через конденсатор 5 с заземляющим кольцом 1.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что заземляющее кольцо 1 размещают на глубине 0,1-0,2 радиуса заземляющего кольца, а потенциальное кольцо 4, выполненное из стальной проволоки диаметром 2-3 мм, размещают над заземляющим кольцом на расстоянии 0,1-0,2 м. Конденсатор 5 емкостью не менее 1 мкФ, электрически соединенный с заземляющим кольцом 1 и потенциальным кольцом 4, находящийся в земле, обеспечивает опережение тока на 90° по фазе в потенциальном кольце 4 по отношению к току в заземляющем кольце 1, тем самым достигается равномерное распределение электрического потенциала на поверхности земли над заземляющим кольцом.

Например, при радиусе заземляющего кольца 10 м, его размещают в траншее на глубине в пределах от 1 до 2 м.

Предлагаемые способ и устройство выравнивания электрического потенциала в зоне заземления электроустановок обеспечивают надежное выравнивание потенциала в нормальных и аварийных режимах работы электроустановок, сокращение вдвое объема земляных работ и материальных затрат при монтаже заземлителя.