Анодный заземлитель полимерный «Радуга» АЗП-РА-Г, АЗП-РА-ГУ – Корпорация ПСС
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
|
Протекторная защита от электрохимической коррозии
Как упоминалось выше, чем больше потенциал металла, тем быстрее происходит электрохимическая коррозия. Значит, снижая электрический потенциал, можно добиться наступления момента, когда процесс окисления станет невозможным. На этом принципе основана протекторная или, другими словами, электрохимическая защита металлических конструкций, газопроводов, корпусов морских судов. Берется такой металл, который ведет себя активнее, нежели основной защищаемый, и соединяется с последним токопроводящим проводником. Получается, что уже этот анод вступает в реакцию с коррозионной средой, а основной металл остается невредимым.
Основные случаи, когда применение протекторной защиты будет оправдано:
- Недостаточно средств на проведение более дорогостоящих защитных мероприятий.
- Если защитой нужно обеспечить конструкции из металла небольших габаритов.
- Когда трубопроводы имеют дополнительную поверхностную изоляцию.
Такую защиту от электрохимической коррозии, как протекторная, применяют, в основном, к разным маркам стали. Здесь уместным будет использование протекторов на основе кадмия, алюминия, магния, хрома, цинка, но используется не чистый элемент, а сплавы.
Цинковые протекторы
Цинковые протекторы, кроме основы из цинка, содержат:
- до 0.15% кадмия при минимально возможном процентном соотношении в 0.025%;
- до 0.5% алюминия;
- примеси железа, свинца и меди, общей суммой не превышающие 0.005%.
Наиболее эффективное применение цинка выявлено в морской воде, где с помощью таких протекторов успешно работает защита, например, газовых или нефтяных магистралей. Плюс цинка еще в том, что он допустим к использованию со взрывоопасными веществами. Когда происходит растворение анода, не наблюдается выделения загрязняющих веществ, которые могут навредить экологии.
Применение цинковых протекторов в водоемах, где вода имеет пресный состав либо в грунте под землей сопровождается быстрым образованием на поверхности протектора таких соединений, как оксиды и гидроксиды, которые приводят к торможению электрохимического процесса окисления анода, и фактически прекращается защита основного металла от электрохимической коррозии.
Установка цинкового протектора на днище корабля:
Магниевые протекторы
В чистом виде магниевые протекторы нецелесообразно применять, что объясняется быстрым ржавлением этого металла. Поэтому коррозионные защитники на базе магния, кроме него, имеют:
- максимум 5%, минимум 2% цинка;
- максимум 7%, минимум 5% алюминия;
- небольшое содержание меди, никеля и свинца, не более десятых долей процента.
Протекторы из магния хороши, когда среда, в которой они применяются, имеет pH не выше 10.5, что соответствует грунтам обычного характера, водным объектам со слабосоленой акваторией либо попросту пресной воде. Для защиты подходят любые трубопроводы и металлоконструкции, находящиеся в описанных выше условиях. Применение магния в агрессивных соленых растворах сопровождается быстрым образованием плохо растворимой пленки на его поверхности.
Алюминиевые протекторы
Целевое назначение протекторов из алюминия – работать в качестве защиты от электрохимической коррозии в средах с водой проточной с соленым составом, например, в прибрежных морских водах. В составе сплава протектора из алюминия имеются:
- примеси индия, кадмия, кремния не более 0.02%;
- цинка – до 8%;
- магния – до 5%.
Благодаря этим дополнительным металлам нет возможности появления на протекторе жесткой, задерживающей растворение пленки. Допустимо применять алюминиевый протектор и в средах, подходящих для магниевого протектора.
Расчет заземляющих устройств — Онлайн-журнал
Контур заземления необходим для защиты людей от поражения электрическим током. Для молниезащиты создается собственное заземляющее устройство, не связанное с защитным контуром заземления. Для правильной их постройки требуется расчет.
Заземляющее устройство (ЗУ) имеет параметр, называемый сопротивлением растекания или просто – сопротивлением. Оно показывает, насколько хорошим проводником электрического тока является данное ЗУ. Для электроустановок с линейным напряжением 380 В сопротивление растекания ЗУ не должно быть более 30 Ом, на трансформаторных подстанциях – 4 Ом. Для контуров заземления медицинской техники и оборудования видеонаблюдения, серверных комнат, норма устанавливается индивидуально и составляет от 0,5 до 1 Ом.
Задача расчета заземляющего устройства – определение количества и расположения вертикальных и горизонтальных заземлителей, достаточного для получения требуемого сопротивления.
Определение удельного сопротивления грунта
На результаты расчетов ЗУ оказывает существенное влияние характеристика грунта в месте его постройки, называемая удельным сопротивлением (⍴). Для каждого из видов грунта существует расчетное значение, указанное в таблице.
Удельные сопротивления грунтов и воды
На сопротивление грунта оказывают влияние влажность и температура. Зимой при максимальном промерзании и летом в засуху удельное сопротивление достигает максимальных значений. Для учета влияния погодных условий к величине ⍴ вводятся поправки для климатической зоны.
Поправочные коэффициенты удельного сопротивления
Если есть возможность, перед расчетами производят измерение удельного сопротивления.
Виды заземлителей и расчет их сопротивления
Заземлители бывают естественными и искусственными, и для создания заземляющего устройства используются и те, и другие. Рассчитать влияние естественных заземлителей (железобетонных фундаментов, свай) на величину сопротивления растекания сложно, это проще сделать методом измерений на месте. Сопротивление естественных заземлителей длиной более 100 м можно узнать из таблицы.
Сопротивление естественных заземлителей
Если значение ⍴ отличается от 100 Ом∙м, значение R умножается на соотношение ⍴/100.
В качестве искусственных заземлителей используются арматура, трубы, угловая или полосовая сталь. Сопротивление каждого из них рассчитывается по собственной формуле, указанной в таблице.
| Вид заземлителя | Расчетная формула |
| Вертикальный электрод из круглой арматурной стали или трубы. Верхний конец ниже уровня земли. | |
| Вертикальный электрод из угловой стали. Верхний конец ниже уровня земли | |
| Вертикальный электрод их круглой арматурной стали или трубы. Верхний конец над уровнем земли | |
| Горизонтальный электрод из полосовой стали | |
| Горизонтальный электрод из круглой арматурной стали или трубы | |
| Электрод из пластины (уложена вертикально) | |
| Вертикальный электрод из круглой арматурной или угловой стали | |
| Горизонтальный электрод из круглой арматурной или полосовой стали |
Значения переменных в формулах:
| ⍴ | — удельное сопротивление грунта, определенное с учетом поправочных коэффициентов, Ом∙м |
| l | — длина электрода, м |
| d | — внешний диаметр электрода, м |
| t | — расстояние до середины электрода от поверхности земли, м |
| b | — ширина полосового электрода или ширина полки угловой стали, м |
Теперь рассчитывается суммарное сопротивление штырей искусственных заземлителей:
| n | — число вертикальных электродов, принятое для расчета |
| ŋв | — коэффициент, учитывающий экранирование электродов соседними, определяемый по следующей таблице |
Коэффициент использования вертикальных электродов
Далее нужно учесть влияние полосы, соединяющей электроды. Для этого из следующих таблиц выбирается значение коэффициента использования ŋг.
Коэффициенты использования соединительной полосы
Вычисляем сопротивление проводника, соединяющего вертикальные заземлители по формуле:
И полное сопротивление заземляющего устройства.
Если рассчитанное сопротивление контура заземления оказалось недостаточным, увеличиваем количество вертикальных заземлителей или изменяем их вид. Повторяем расчет до получения требуемого значения сопротивления.
Виды заземления
Существуют разные виды систем заземления, которые применяются в зависимости от особенностей линии электропередачи и параметров здания. Основными типами считаются: TN-S, TN-C, TN-C-S, TT. В частных домовладениях чаще всего используют системы TN-С-S или TT. Установка заземления данных типов реализуется проще других, но каждый из них имеет недостатки.
TN-С-S — совмещает нулевой и защитный проводники, но только на определенном участке. Важным критерием корректной работы является качество линии электропередачи, которая подводит электричество к дому. При аварийных ситуациях на линии может создаться опасная обстановка внутри строения.
TT — в данной системе необходимо присутствие устройства защитного отключения (УЗО), которое должно быть постоянно в рабочем состоянии. Помимо этого, потребуются приборы для уравнивания потенциалов, а также установка заземления в виде контура.
Объясните назначение и принцип действия защитного заземления( со схемами)
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т.е. при замыкании на корпус.
Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по назначению к потенциалу заземленного оборудования.
Область применения защитного заземления – трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000В с изолированной нейтралью и выше 1000В с любым режимом нейтрали.
Рис.1 Принципиальные схемы защитного заземления:
а – в сети с изолированной нейтралью до 1000В и выше
б – в сети с заземленной нейтралью выше 1000В
1 – заземленное оборудование;
2 – заземлитель защитного заземления
3 – заземлитель рабочего заземления
rв и rо – сопротивления соответственно защитного и рабочего заземлений
Iв – ток замыкания на землю
Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя – металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.
Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки.
Данный тип заземляющего устройства применяют лишь при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряжением до 1000В, где потенциал заземлителя не превышает допустимого напряжения прикосновения. Преимуществом такого типа заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта.
Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещают по контуру площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределяют по всей площадке по возможности равномерно.
Безопасность при контурном заземлителе обеспечивается выравниванием потенциала на защищаемой территории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей.
Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естественным путем через металлические конструкции, трубопроводу, кабели и подобные им проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.
Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей. При этом в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных по условиям поражения током, а также в наружных установках заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановки выше 42В переменного и выше 110В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности – при напряжении 380В и выше переменного и 440В и выше постоянного тока. Лишь во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от назначения установки.
Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле металлические предметы для иных целей.
Для искусственных заземлителей применяют вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 3…5см и стальные уголки размером от 40*60 до 60*60мм и длиной 2,5…,м.
В качестве естественных заземлителей можно использовать: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии. Естественные заземлители обладают, как правило, малым сопротивлением растеканию тока, и поэтому использование их для целей заземления дает большую экономую. Недостатками естественных заземлителей является доступность их неэлектротехническому персоналу и возможность нарушения непрерывности соединения протяженных заземлителей.
Материалы применяемые для искусственных заземлителей
- Нержавеющая сталь. Искусственные заземлители в виде стержней модульно-штыревого заземления изготавливаются из нержавеющей стали имеющую коррозионностойкую марку AISI 304. Срок службы от 100 до 200 лет.
Омедненная сталь. За счет химических особенностей сплав обладает отличной электропроводимостью. Срок службы от 30 до 100 лет.
Оцинкованная сталь. Обладает достаточно низким удельным сопротивлением и средней коррозионной стойкостью. Электроды устойчивы к кислотной среде. Срок службы от 10 до 15 лет.
Черные металл. Быстрое разрушение в агрессивных грунтах (возникновение ржавчины). В результате возникает нарушение металлосвязи и отсутствие контакта с проводником контура заземления. Срок службы от 3 до 7 лет.
Выбор материала заземления для искусственных заземлителей зависит от видов почв и грунтов, а также назначения контура заземления.
Требования к сетям, согласно нормативу
Правилами эксплуатации электроустановок потребителями предъявляются требования к заземляющему устройству, сопротивление которого не должно превышать 0,5 Ом в схеме, где применена эффективно заземленная нейтраль. При этом должно учитываться значение искусственного заземляющего устройства, сопротивление которого не должно превышать значения 1 Ом. Что справедливо для сетей с потенциалом выше 1000 В и током короткого замыкания на землю более 500 А.
Эти требования к заземляющему устройству предъявляются при возникновении КЗ фазы на землю, что является однофазным замыканием в схеме, где присутствует заземленная нейтраль, чтобы немедленно и эффективно произошло отключение.
К сложным аварийным ситуациям относятся замыкания двух или трех фаз на землю. Однако, в этом случае напряжение на неповрежденных фазах и токи замыкания будут существенно ниже, чем при однофазном.
Поэтому при расчетах принимают большие значения, а напряжение и токи двух и трехфазных замыканий не используются.
Такое подключение эффективно при аварии и служит для понижения потенциала между не отказавшей фазой и землей в сетях, где применяется заземленная нейтраль, что позволяет не допустить превышение шагового напряжения. А также не ограничивает вынос потенциала за пределы подстанции и уменьшает риск поражения электрическим током обслуживающего персонала.
Большая часть замыканий после снятия напряжения исчезает, а автоматика (АПВ) включает подачу электропитания в ЛЭП. Для уменьшения токов в аварийной ситуации заземляют не все трансформаторы, а только часть. Так, при смонтированных на подстанции двух силовых трансформаторов подключают только один. Такая система называется электросетью с эффективно заземленной нейтралью.
Обработка агрессивных жидкостей
Повреждение металлических конструкций происходит как снаружи, так и внутри. Даже жидкость с нейтральным уровнем кислотности (вода) может быстро разрушить трубопровод, если в ее составе содержатся бикарбонаты, карбонаты, кислород, которые являются причиной возникновения ржавчины. Обычная очистка внутренних поверхностей в таких сооружениях невозможна. Оптимальным выходом будет предварительное введение в жидкость соды, карбоната натрия или кальция. Такой обработкой воды можно снизить агрессивность транспортируемой жидкости.
Подземные емкости, изготовленные из цинковых сплавов, защищают путем введения в транспортируемую или хранящуюся среду силикатов, фосфатов или поликарбонатов. В результате химической реакции на цинковой поверхности появляется тонкая пленка, предупреждающая развитие ржавчины.
