RU176327U1

RU176327U1 - GROUNDER

Info

Publication number: RU176327U1
Application number: RU2016138479U
Authority: RU
Inventors: Игорь Николаевич Урбанович
Original assignee: Торгово-производственное унитарное частное предприятие (ТПУЧП) "ИГУР"
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2018-01-17

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве заземлителя для заземления электроустановок.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as an earthing switch for grounding electrical installations.

Заземлитель, состоящий из отдельных стальных стержней с защитным цинковым покрытием, выбранным из группы, включающей горячецинковое покрытие и термодиффузионное цинковое покрытие, с резьбой по концам каждого стержня, позволяющей соединение их по длине посредством резьбовой муфты, причем резьба на стержне не имеет защитного покрытия, а в область контакта стержня с муфтой введена электропроводящая антикоррозионная смазка, отличающийся тем, что резьбовая муфта выполнена из углеродистой стали с защитным цинковым покрытием, выбранным из группы, включающей горячецинковое покрытие и термодиффузионное цинковое покрытие, причем внутренняя резьбовая часть муфты не имеет защитного покрытия.The earthing switch, consisting of individual steel rods with a protective zinc coating, selected from the group comprising hot-dip galvanized coating and thermal diffusion zinc coating, with threads at the ends of each rod, allowing them to be joined in length by means of a threaded sleeve, and the thread on the rod does not have a protective coating, and An electrically conductive anticorrosive grease is introduced into the contact area of the rod with the coupling, characterized in that the threaded sleeve is made of carbon steel with a protective zinc coating selected from ruppa, including hot-dip galvanized coating and thermal diffusion zinc coating, and the inner threaded part of the coupling does not have a protective coating.

Конструкция заземлителя позволяет обеспечить коррозионную стойкость контактного муфтового соединения оцинкованных стержней заземления в грунте (земле).

The design of the ground electrode allows the corrosion resistance of the contact coupling of the galvanized ground rods in the ground (ground).

Description

Заземлитель, как совокупность соединенных между собой проводящих частей (электродов), находящихся в электрическом контакте с землей, используется в целях безопасности и обеспечения нормальной работы электроустановок.The earthing switch, as a set of interconnected conductive parts (electrodes) in electrical contact with the ground, is used for safety purposes and to ensure the normal operation of electrical installations.

Минимальное сопротивление растеканию электрического тока через заземлитель в землю является основным критерием работоспособности заземлителя.The minimum resistance to the spreading of electric current through the ground electrode to the ground is the main criterion for the performance of the ground electrode.

Наиболее эффективны составные вертикальные заземлители глубинного заложения (погружаемые на глубину до 30 м в зависимости от заданного значения сопротивления заземления и свойств окружающих грунтов), позволяющие достичь заданное сопротивление растеканию электрического тока с минимальными затратами и на ограниченной площади за счет использования более электропроводящих плотных и влажных слоев грунта, залегающих на большой глубине.Compound vertical grounding electrodes of the deepest depth (immersed to a depth of up to 30 m depending on a given value of grounding resistance and properties of surrounding soils) are most effective, allowing to achieve a given resistance to electric current spreading with minimal cost and on a limited area through the use of more electrically conductive dense and wet layers soil occurring at great depths.

В соответствии с требованиями ГОСТ Р 50571.5.54-2013 [1] для обеспечения долговечности заземляющего устройства материалы и конструкция заземлителей должны быть устойчивыми к коррозии. Для предотвращения коррозии стержней заземления в грунте используют либо нержавеющие материалы, либо эффективные электропроводящие покрытия, покрывающие углеродистую сталь, подверженную коррозии. Из-за высокой цены заземлителей из нержавеющих материалов, которые в 3-4 раза превышают цену стальных заземлителей с покрытием, чаще предпочтение отдают последним.In accordance with the requirements of GOST R 50571.5.54-2013 [1], to ensure the durability of the grounding device, the materials and design of grounding conductors must be corrosion resistant. To prevent corrosion of the ground rods in the ground, either stainless materials or effective conductive coatings are used to coat carbon steel susceptible to corrosion. Due to the high price of grounding conductors made of stainless materials, which are 3-4 times higher than the price of coated steel grounding conductors, they are often preferred.

Наиболее часто используют цинковое электропроводящее антикоррозионное покрытие, наносимое на стальное изделие. При этом в отношении заземлителей в нормах [1] определена минимальная толщина слоя цинкового покрытия, составляющая 45 мкм.The most commonly used zinc electrically conductive anti-corrosion coating applied to a steel product. Moreover, in relation to grounding conductors in norms [1], the minimum thickness of the zinc coating layer is determined, which is 45 μm.

На практике применяют следующие методы получения цинкового покрытия:In practice, the following methods for producing zinc coating are used:

Холодное оцинкование. Достигается путем окраски металлоизделий составами с высоким содержанием высокодисперсного цинкового порошка (содержание цинка в готовом покрытии св. 90%). Метод отличается простотой и высокой технологичностью. К недостаткам метода холодного оцинкования следует отнести относительно невысокую стойкость получаемого покрытия к механическим воздействиям.

Cold galvanized. This is achieved by coloring metal products with compositions with a high content of finely dispersed zinc powder (zinc content in the finished coating of St. 90%). The method is simple and highly technological. The disadvantages of the method of cold galvanizing include the relatively low resistance of the resulting coating to mechanical stress.

Гальваническое оцинкование. Технологический процесс этого метода оцинкования заключается в следующем: стальные конструкции, подвергаемые оцинкованию, и цинковые пластины погружаются в ванну с электролитом. Пластины и конструкции подключаются к источнику постоянного тока. Во время электролиза цинковый анод растворяется и оседает на поверхности стального изделия. Недостатком этого метода оцинкования является то, что толщина гальванических покрытий обычно не превышает 20 мкм, что не достаточно для элементов заземления.

Galvanic galvanizing. The technological process of this galvanizing method is as follows: steel structures subjected to galvanization and zinc plates are immersed in a bath with electrolyte. Plates and structures are connected to a direct current source. During electrolysis, the zinc anode dissolves and settles on the surface of the steel product. The disadvantage of this method of galvanizing is that the thickness of galvanic coatings usually does not exceed 20 microns, which is not enough for grounding elements.

Горячее оцинкование. Нанесение цинка осуществляется погружением в ванну с горячим цинком подготовленного стального изделия, на поверхности которого образуется сплав Fe-Zn, обеспечивающий высокие параметры сцепления и стойкости покрытия к механическим воздействиям. Такое покрытие называют горячецинковым.

Hot dip galvanizing. Zinc is applied by immersion in a hot zinc bath of a prepared steel product, on the surface of which an Fe-Zn alloy is formed, which provides high adhesion and mechanical resistance to the coating. This coating is called hot dip galvanized.

Термодиффузионное оцинкование. Сущность метода состоит в образовании на поверхности железа цинкового покрытия за счет перехода атомов цинка в паровую фазу и диффузии цинка в железную подложку при температурах от 450 до 600°С; при этом образуется сплав Fe-Zn сложной фазовой структуры, характеризующийся высоким уровнем сцепления и стойкостью покрытия к механическим воздействиям (образивному износу). Такое покрытие называют термодиффузионным цинковым.

Thermal diffusion galvanizing. The essence of the method consists in the formation of a zinc coating on the iron surface due to the transition of zinc atoms into the vapor phase and diffusion of zinc into the iron substrate at temperatures from 450 to 600 ° C; In this case, an Fe-Zn alloy of a complex phase structure is formed, characterized by a high level of adhesion and resistance to mechanical stress (abrasive wear). Such a coating is called thermal diffusion zinc.

Учитывая повышенную истирающую нагрузку на стержень и муфту от грунта во время погружения, в качестве цинкового покрытия заземлителя на практике используются достаточно твердые и имеющие толщину слоя не менее нормированной горячецинковое покрытие и термодиффузионное цинковое покрытие.Given the increased abrasive load on the rod and the coupling from the ground during immersion, in practice, the zinc coating of the ground electrode system is quite hard and has a layer thickness of at least normalized hot-dip galvanized coating and thermal diffusion zinc coating.

Поскольку по определению заземлитель - совокупность проводящих частей, соединенных между собой, требование устойчивости к коррозии в полной мере относится также и к соединениям. Коррозионная стойкость соединений, наряду со стойкостью самого крепежного элемента, во избежание, так называемой контактной коррозии, снижающей проводимость соединения (продукты коррозии металлов в соединении не обладают проводимостью исходных металлов) определяется подбором соответствующих видов контактирующих между собой металлов. На основании [2] допустимость контактов различных металлов устанавливается с учетом разности их собственных потенциалов и вида агрессивной среды.Since, by definition, an earthing switch is a combination of conductive parts interconnected, the requirement of corrosion resistance fully applies to connections as well. The corrosion resistance of the compounds, along with the resistance of the fastener itself, in order to avoid the so-called contact corrosion that reduces the conductivity of the compound (metal corrosion products in the compound do not have the conductivity of the starting metals) is determined by the selection of the corresponding types of metals in contact with each other. Based on [2], the permissibility of contacts of various metals is established taking into account the difference in their own potentials and the type of aggressive medium.

В зависимости от агрессивности среды и степени опасности возникновения контактной коррозии по табл. 3 [2] устанавливаются «допустимые», «ограниченно допустимые» и «недопустимые» контакты металлов (отмечены в таблице 3 соответственно знаками «+», «×», «-»). Выбор контактов металлов следует проводить по соответствующей табл. 3 [2] из металлов, которые расположены в пределах одной группы. Например, для контакта с цинковым сплавом, покрытием допустимы цинковые же сплавы, покрытия. Напротив, углеродистая сталь не допустима для контакта с цинковыми сплавами, покрытиями.Depending on the aggressiveness of the medium and the degree of danger of contact corrosion according to the table. 3 [2], “permissible”, “limited permissible” and “inadmissible” metal contacts are established (marked in the table 3 with the signs “+”, “×”, “-”, respectively). The choice of metal contacts should be carried out according to the corresponding table. 3 [2] from metals that are located within the same group. For example, for contact with a zinc alloy, a coating zinc alloys and coatings are acceptable. On the contrary, carbon steel is not acceptable for contact with zinc alloys, coatings.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемой полезной модели является заземлитель фирмы «ИГУР» [3].According to the technical essence, the ground electrode system of IGUR firm is the closest to the proposed utility model [3].

Заземлитель (фиг. 1) содержит стальные стержни 1 с защитным цинковым покрытием. На концах стержней нарезана резьба, позволяющая их соединение посредством резьбовой муфты 2 в длинный электрод заземления. При погружении в грунт на первый стержень наворачивают заостренный стальной наконечник 3, а на каждый последующий через муфту - стальной оголовок 4, воспринимающий нагрузку от ударного инструмента. Для погружения последующего стержня оголовок выворачивают из муфты, а вместо оголовка заворачивают следующий стержень, на противоположный конец которого устанавливают муфту с оголовком и т.д. Резьба 5 стальных стержней 1 (фиг. 2) не имеет покрытия, а муфта 2 выполнена из металла, допустимого для контакта со сталью, например латуни или меди, или бронзы, или медно-никелевого сплава, или хромистой стали, или хромоникелевой стали, или титанового сплава, а в область контакта введена электропроводящая антикоррозионная смазка.The earthing switch (Fig. 1) contains steel rods 1 with a protective zinc coating. A thread is cut at the ends of the rods, allowing them to be connected by means of a threaded sleeve 2 into a long ground electrode. When immersed in the ground, a pointed steel tip 3 is screwed onto the first rod, and a steel tip 4, perceiving the load from the percussion instrument, is screwed onto each subsequent one through the coupling. To immerse the subsequent rod, the tip is turned out of the coupling, and instead of the tip, the next rod is wrapped, on the opposite end of which a sleeve with a tip, etc. is installed. The thread 5 of the steel rods 1 (Fig. 2) is not coated, and the sleeve 2 is made of metal that is acceptable for contact with steel, such as brass or copper, or bronze, or a copper-nickel alloy, or chromium steel, or chromium-nickel steel, or titanium alloy, and an electrically conductive anticorrosive grease is introduced into the contact area.

Заземлитель ИГУР имеет следующие достоинства.The IGD earthing switch has the following advantages.

1. Имея цинковое покрытие, стержень заземления из углеродистой стали обладает коррозионной стойкостью в большинстве грунтовых условий.1. With a zinc coating, the carbon steel ground rod is corrosion resistant in most soil conditions.

2. Резьба стержней не имеет защитного покрытия. Резьба сформирована или расточена уже после оцинкования, что практически оправдано, поскольку, технологически сложно (не возможно) выдержать необходимые параметры (допуски) резьбы при ее оцинковании и обеспечить свинчиваемость деталей резьбового соединения.2. The threads of the rods do not have a protective coating. The thread is formed or bored after galvanizing, which is practically justified, since it is technologically difficult (not possible) to withstand the necessary parameters (tolerances) of the thread during galvanizing and to ensure the screwing of the parts of the threaded connection.

Недостатком данного заземлителя является то, что муфта выполнена из дорогих нержавеющих материалов, цена которых в 3-4 раза превышают цену аналогичных элементов из углеродистой стали с защитным цинковым покрытием, что удорожает заземлитель.The disadvantage of this earthing switch is that the coupling is made of expensive stainless materials, the price of which is 3-4 times higher than the price of similar elements made of carbon steel with a protective zinc coating, which increases the cost of the earthing switch.

Задачей полезной модели является удешевление заземлителя при обеспечении коррозионной стойкости контактного муфтового соединения стержней заземления в грунте (земле).The objective of the utility model is to reduce the cost of the ground electrode while ensuring the corrosion resistance of the contact coupling connection of the ground rods in the ground (ground).

Поставленная задача решена тем, что заземлитель, состоящий из отдельных стальных стержней с защитным цинковым покрытием, выбранным из группы, включающей горячецинковое покрытие и термодиффузионное цинковое покрытие, с резьбой по концам каждого стержня, позволяющей соединение их по длине посредством резьбовой муфты, причем резьба на стержне не имеет защитного покрытия, согласно полезной модели муфта выполнена из углеродистой стали с антикоррозионным цинковым покрытием, выбранным из группы, включающей горячецинковое покрытие и термодиффузионное цинковое покрытие.The problem is solved in that the earthing switch, consisting of individual steel rods with a protective zinc coating, selected from the group comprising hot-dip galvanized coating and thermal diffusion zinc coating, with threads at the ends of each rod, allowing them to be connected along the length by means of a threaded sleeve, and the thread on the rod does not have a protective coating, according to a utility model, the coupling is made of carbon steel with an anti-corrosion zinc coating selected from the group comprising hot-dip galvanized coating and thermal perfusion zinc coating.

Однако, в соответствии с табл. 3 [2] контакт оцинкованной муфты с углеродистой сталью (металл резьбы стержня) является «недопустимым» контактом (отмечено в таблице 3 знаком «-»). Для исключения этого обстоятельства и обеспечения допустимости контакта, в предлагаемом техническом решении внутренняя резьбовая часть муфты лишена цинкового покрытия, т.е. резьбу муфты формируют или растачивают уже после оцинкования. Таким образом, обеспечивается «допустимый» контакт углеродистой стали резьбы муфты с углеродистой сталью резьбы стержня.However, in accordance with table. 3 [2] the contact of the galvanized coupling with carbon steel (the metal of the thread of the rod) is an “invalid” contact (marked with “-” in table 3). To exclude this circumstance and ensure the admissibility of contact, in the proposed technical solution, the internal threaded part of the coupling is devoid of zinc coating, i.e. couplings are formed or bored after galvanizing. Thus, "permissible" contact of the carbon steel of the thread of the coupling with the carbon steel of the thread of the rod is ensured.

Вместе с тем, сама углеродистая сталь не обладает стойкостью к коррозии. Поэтому для обеспечения коррозионной стойкости контактного соединения приняты следующие дополнительные меры защиты:However, carbon steel itself is not resistant to corrosion. Therefore, to ensure the corrosion resistance of the contact joint, the following additional protective measures have been taken:

изоляция от воздействия внешней среды. Она достигается самой конструкцией муфты, выполненной в виде гильзы, закрывающей собой все соединение, что препятствует проникновению агрессивных агентов к контакту через ее стенки (фиг. 3);

isolation from environmental influences. It is achieved by the very design of the coupling, made in the form of a sleeve that covers the entire connection, which prevents the penetration of aggressive agents to the contact through its walls (Fig. 3);

исключение агрессивного воздействия среды при ее проникновении к контакту через зазор в резьбовом соединении муфты со стержнем путем введения в соединение при монтаже специальной электропроводящей антикоррозионной смазки по ГОСТ 10434-82 [4], содержащей ингибиторы. В качестве смазки могут применяться «Суперконт», «Экстраконт» или другие аналогичные составы, используемые для предохранения от коррозии электрических контактов в агрессивных химических средах.

elimination of the aggressive effect of the medium when it penetrates the contact through the gap in the threaded connection of the coupling with the rod by introducing into the connection during installation a special electrically conductive anticorrosive grease according to GOST 10434-82 [4] containing inhibitors. As a lubricant, “Supercont”, “Extracont” or other similar compounds used to protect against corrosion of electrical contacts in aggressive chemical environments can be used.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 - общий вид заземлителя в сборе.In FIG. 1 - General view of the ground electrode assembly.

На фиг. 2 - контакт двух стержней посредством муфты в разрезе.In FIG. 2 - contact of two rods by means of a coupling in section.

На фиг. 3 - общий вид контакта двух стержней посредством муфтыIn FIG. 3 is a general view of the contact of two rods by means of a coupling

Заземлитель (фиг. 1) содержит стальные стержни 1 с защитным цинковым покрытием, выбранным из группы, включающей горячецинковое покрытие и термодиффузионное цинковое покрытие. На концах стержней нарезана резьба, позволяющая их соединение посредством резьбовой муфты 2 в длинный электрод заземления. При погружении в грунт на первый стержень наворачивают заостренный стальной наконечник 3, а на каждый последующий через муфту - стальной оголовок 4, воспринимающий нагрузку от ударного инструмента. Для погружения последующего стержня оголовок выворачивают из муфты, а вместо оголовка заворачивают следующий стержень, на противоположный конец которого устанавливают муфту с оголовком и т.д. Резьба 5 стальных стержней 1 (фиг. 2) не имеет покрытия, внутренняя резьбовая часть муфты 2 также лишена защитного покрытия, муфта выполнена в виде гильзы, закрывающей собой все соединение (фиг. 3).The earthing switch (Fig. 1) contains steel rods 1 with a protective zinc coating selected from the group consisting of hot-dip zinc coating and thermal diffusion zinc coating. A thread is cut at the ends of the rods, allowing them to be connected by means of a threaded sleeve 2 into a long ground electrode. When immersed in the ground, a pointed steel tip 3 is screwed onto the first rod, and a steel tip 4, perceiving the load from the percussion instrument, is screwed onto each subsequent one through the coupling. To immerse the subsequent rod, the tip is turned out of the coupling, and instead of the tip, the next rod is wrapped, on the opposite end of which a sleeve with a tip, etc. is installed. The thread 5 of the steel rods 1 (Fig. 2) is not coated, the inner threaded part of the coupling 2 is also devoid of a protective coating, the coupling is made in the form of a sleeve covering the entire connection (Fig. 3).

При монтаже контактного соединения в него дополнительно вводят электропроводящую антикоррозионную смазку пастообразной консистенции. Соединение заполняют смазкой с избытком. При завинчивании соединения возникающее избыточное давление способствует плотному заполнению зазора в резьбовом соединении между муфтой и стержнем, надежно запирая контактное соединение от воздействия агрессивной среды.When installing a contact joint, an electrically conductive anticorrosive grease of a paste-like consistency is additionally introduced into it. The compound is filled with excess grease. When screwing the connection, the resulting overpressure contributes to the tight filling of the gap in the threaded connection between the coupling and the rod, reliably locking the contact connection from exposure to aggressive media.

Возможность удешевления заземлителя следует очевидным образом из сущности полезной модели вследствие замены муфт, изготовленных из более дорогих нержавеющих материалов на дешевые муфты, выполненные из углеродистой стали с антикоррозионным цинковым покрытием, выбранным из группы, включающей горячецинковое покрытие и термодиффузионное цинковое покрытие. Возможность обеспечения коррозионной стойкости контактного соединения стержней заземления в грунте подтверждается как ускоренными лабораторными испытаниями в агрессивной среде в течение 28 суток, так и длительными натурными испытаниями образцов заземлителей заявленной конструкции в грунте в течение 5 лет.The possibility of cheaper grounding follows obviously from the essence of the utility model due to the replacement of couplings made of more expensive stainless materials with cheap couplings made of carbon steel with an anti-corrosion zinc coating selected from the group consisting of hot-zinc coating and thermal diffusion zinc coating. The ability to ensure the corrosion resistance of the contact connection of ground rods in the ground is confirmed by both accelerated laboratory tests in an aggressive environment for 28 days and long-term field tests of samples of grounding conductors of the claimed design in soil for 5 years.

Условием нормальной работы заземлителя на протяжении всего срока его службы является неизменность заданного значения его электрического сопротивления. Отказом считают превышение значения сопротивления установленному значению, что является следствием коррозионных процессов, снижающих проводимость соединения, поскольку продукты коррозии металлов в соединении хуже проводят электрический ток в сравнении с исходными металлами.The condition for the normal operation of the ground electrode system throughout its entire service life is that the set value of its electrical resistance is constant. A failure is considered the excess of the resistance value to the set value, which is a consequence of corrosion processes that reduce the conductivity of the compound, since the corrosion products of metals in the compound conduct electric current worse than the original metals.

В ходе проведенных испытаний оценку нормальной работы заземлителя проводили путем сравнения первоначального значения сопротивления (до воздействия агрессивной среды) с повторными значениями, полученными через определенный период времени выдерживания образцов заземлителей в агрессивной среде, а также визуальным осмотром контактных поверхностей после выдерживания в среде.During the tests, the normal operation of the ground electrode was assessed by comparing the initial resistance value (before exposure to an aggressive environment) with repeated values obtained after a certain period of time holding the ground electrode samples in an aggressive environment, as well as by visual inspection of the contact surfaces after exposure to the medium.

Полученные результаты испытаний показали неизменность значений сопротивления после длительного выдерживания образцов в агрессивной среде и в натурных грунтовых условиях, а также отсутствие видимых повреждений контактирующих поверхностей, что свидетельствует о коррозионной стойкости контактного (муфтового) соединения и выполнении поставленной задачи полезной модели.The test results showed that the resistance values remain constant after prolonged exposure of the samples in an aggressive environment and in natural soil conditions, as well as the absence of visible damage to the contacting surfaces, which indicates the corrosion resistance of the contact (sleeve) connection and the fulfillment of the task of the utility model.

Библиографические данныеBibliographic data

1. ГОСТ Р 50571.5.54-2013 Электроустановки низковольтные. Выбор и монтаж электрооборудования. Заземляющие устройства, защитные проводники и проводники уравнивания потенциалов.1. GOST R 50571.5.54-2013 Low-voltage electrical installations. Selection and installation of electrical equipment. Grounding devices, protective conductors and potential equalization conductors.

2. ГОСТ 9.005-72. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, металлические и неметаллические неорганические покрытия. Допустимые и недопустимые контакты с металлами и неметаллами.2. GOST 9.005-72. Unified system of protection against corrosion and aging. Metals, alloys, metallic and non-metallic inorganic coatings. Admissible and unacceptable contacts with metals and non-metals.

3. Патент РФ №89289, (51) МПК H01R 4/66, (22) 18.05.2009, (54) Заземлитель.3. RF patent No. 89289, (51) IPC H01R 4/66, (22) 05/18/2009, (54) Earthing switch.

4. ГОСТ 10434-82. Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования.4. GOST 10434-82. Electrical contact joints. Classification. General technical requirements.