Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЕРЕНОСНОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ
СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЕРЕНОСНОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ

СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЕРЕНОСНОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: способ состоит в заливке через отверстие в резервуаре заземлителя раствора электролита, установке в отверстие резервуара заземлителя приспособления дросселирования воздуха и заливке через него электролита. После измерения сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте при открытом положении приспособления дросселирования и установлении величины сопротивления растеканию менее нормированного значения переводят приспособление дросселирования воздуха в положение, соответствующее минимальному расходу электролита. Повторно измеряют сопротивление растеканию электрического тока заземлителя в грунте и при превышении его величины нормированного значения переводят приспособление дросселирования воздуха в положение, обеспечивающее расход электролита, достаточный для поддержания величины указанного сопротивления, не превышающей нормированного значения. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2025005
Класс(ы) патента: H01R4/66
Номер заявки: 4887984/07
Дата подачи заявки: 06.12.1990
Дата публикации: 15.12.1994
Заявитель(и): Краснодарское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск
Автор(ы): Сидоренко В.И.
Патентообладатель(и): Краснодарское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск
Описание изобретения: Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к защитным и рабочим заземлителям передвижных электроустановок, и может быть использовано для обеспечения безопасности при эксплуатации передвижных электроустановок.
Известен способ эксплуатации поверхностного переносного электролитического заземлителя, выполненного в виде резервуара с дном в виде пористой пробки, заключающийся в установке заземлителя на грунт, заливке в него электролита через отверстие в резервуаре для заливки электролита [1].
Недостатком известного способа является невозможность регулирования величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте и длительности непрерывной работы заземлителя без доливки раствора электролита.
Известен способ эксплуатации поверхностного переносного электролитического заземлителя, выполненного в виде резервуара с дном в виде пористой пробки и имеющего дополнительную пористую пробку, которая устанавливается в отверстие в резервуаре для заливки раствора электролита, заключающийся в установке заземлителя на грунт, заливке через отверстие в резервуаре заземлителя раствора электролита и по достижении заземлителем нормированного значения сопротивления растеканию электрического тока установке в это отверстие дополнительной пористой пробки для повышения длительности непрерывной работы заземлителя без доливки электролита [2].
К недостаткам известного способа следует отнести относительно ограниченную возможность регулирования величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте и длительности непрерывной работы заземлителя без доливки раствора электролита.
В качестве прототипа выбран способ эксплуатации поверхностного переносного электролитического заземлителя, выполненного в виде резервуара с дном в виде пористой пробки и с приспособлением дросселирования воздуха, заключающийся в заливке через отверстие в резервуаре заземлителя раствора электролита, установке в отверстие в резервуаре заземлителя приспособления дросселирования воздуха, переводе приспособления дросселирования воздуха в положение "Закрыто", установке заземлителя на грунт, переводе приспособления дросселирования воздуха в положение "Открыто", использовании заземлителя по назначению, переводе приспособления дросселирования воздуха в положение "Закрыто" по окончании непосредственного использования заземлителя, снятии заземлителя с грунта [3].
Недостатком известного способа является относительно ограниченная возможность регулирования величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте и длительности непрерывной работы заземлителя без доливки раствора электролита.
Цель изобретения - обеспечение возможности регулирования величины сопротивления растеканию электрического тока поверхностного электролитического заземлителя в грунте и длительности непрерывной работы заземлителя без доливки раствора электролита путем изменения величины объемного расхода раствора электролита, залитого в резервуар заземлителя посредством перевода приспособления дросселирования воздуха из состояния "Закрыто" через ряд промежуточных положений, обеспечивающих минимальный объемный расход Qmin раствора электролита, достаточный для поддержания величины сопротивления Rз растеканию электрического тока заземлителя в грунте, не превышающего нормированного значения Rзн, т.е. Rз ≅ Rзн, в состояние "Открыто".
Поставленная цель достигается благодаря тому, что в способе эксплуатации поверхностного переносного электролитического заземлителя, выполненного в виде резервуара с дном в виде пористой пробки и с приспособлением дросселирования воздуха, заключавшегося в заливке через отверстие в резервуаре заземлителя раствора электролита, установке в отверстие в резервуаре заземлителя приспособления дросселирования воздуха, переводе приспособления дросселирования воздуха в положение "Закрыто", установке заземлителя в грунт, переводе приспособления дросселирования воздуха в положение "Открыто", использовании заземлителя по назначению, переводе приспособления дросселирования воздуха в положение "Закрыто" по окончании непосредственного использования заземлителя, снятии заземлителя с грунта, дополнительно введены новые операции: измерения сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте; перевода приспособления дросселирования воздуха по достижении величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте Rз значения менее нормированного Rзн в положение, обеспечивающее минимальный объемный расход Qmin раствора электролита; измерения сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте; перевода приспособления дросселирования воздуха при превышении величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте Rз нормированного значения Rзн в промежуточное положение, обеспечивающее объемный расход раствора электролита, достаточный для поддержания величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте, не превышающей нормированного значения.
Введение в дополнение к известной совокупности операции новых перечисленных операций позволяет при необходимости изменять внешнее давление на свободную поверхность раствора электролита в резервуаре заземлителя-изобретения Рои за счет реализации в приспособлении дросселирования воздуха процесса адиабатического дросселирования, называемого также процессом Джоуля-Томпсона, т. е. медленного необратимого перехода от высокого атмосферного давления РА к низкому Рои внутри резервуара заземлителя без сообщения или отнятия тепла извне.
Если приспособление дросселирования воздуха находится в состоянии "Открыто", то внешнее давление на свободную поверхность раствора электролита в резервуаре заземлителя-изобретения Рои будет равно атмосферному РА, т. е. Рои = РА. При этом скорость фильтрации раствора электролита Uи одинакова со скоростью фильтрации раствора электролита через пористую пробку для резервуара заземлителя-прототипа Uп, поскольку значение перепада давлений
Δ Ри = Ривх - Ривых,
Δ Рп = Рпвх - Рпвых, где Ривх и Рпвх - давления электролита в резервуаре заземлителя-изобретения и заземлителя-прототипа соответственно в слое, соприкасающегося с пористым дном резервуара;
Ривых и Рпвых - давления на поверхности грунта, соприкасающейся с дном резервуара заземлителя-изобретения и заземлителя-прототипа соответственно, определяемые соотношениями
Δ Ри = РА + dэh - Рвых,
Δ Рп = РА + dэh - Рвых, при условии
Ривых = Рпвых = Рвых, одинаковы как в начале фильтрации раствора электролита, когда глубина раствора электролита в резервуаре заземлителя относительно свободной поверхности раствора электролита h = hmax, так и в процессе вытекания раствора электролита из резервуара заземлителя, когда 0 ≅h≅ hmax. Уменьшение скорости фильтрации раствора электролита вследствие гидростатического давления dэh (dэ - удельный вес раствора электролита) по мере вытекания раствора электролита из резервуара заземлителя в соответствии с линейным законом фильтрации Дарси также одинаково как для изобретения, так и для прототипа. Следовательно, для рассматриваемого состояния приспособления дросселирования воздуха объемный расход раствора электролита как для изобретения, так и для прототипа один и тот же.
Если приспособление дросселирования воздуха находится в любом промежуточном состоянии между состоянием "Открыто" и "Закрыто", то внешнее давление на свободную поверхность раствора электролита в резервуаре заземлителя-изобретения Рои будет меньше атмосферного давления РА, т.е. Рои < РА. При этом скорость фильтрации раствора электролита Uи заземлителя-изобретения из-за меньшего значения перепада давлений
Δ Ри = Ривх - Рвых = Рои + dэh - Рвых по сравнению с соответствующим перепадом у заземлителя-прототипа при фиксированном состоянии приспособления дросселирования воздуха меньше на величину
ΔUип = > 0 , где С - коэффициент проницаемости дна резервуара заземлителя в виде пористой пробки;
μ - коэффициент динамической вязкости электролита;
L - толщина пористой пробки дна резервуара заземлителя. Отсюда следует, что при фиксированном промежуточном состоянии приспособления дросселирования воздуха объемный расход раствора электролита, залитого в резервуар заземлителя-изобретения, меньше чем у заземлителя-прототипа на величину
ΔQип = ΔUмп ·S = · S > 0 , где S - общая площадь поверхностного слоя пористой пробки дна резервуара заземлителя.
В общем случае при нахождении приспособления дросселирования воздуха в различных промежуточных состояниях в среднем объемный расход раствора электролита, залитого в резервуар заземлителя-изобретения, меньше чем у заземлителя-прототипа на величину
ΔUИПср = · · S ,
Pиоср = , где Тзп - длительность непрерывной работы заземлителя-изобретения без доливки раствора электролита. Вследствие указанного длительность непрерывной работы заземлителя-изобретения без доливки раствора электролита увеличивается по сравнению с длительностью непрерывной работы заземлителя-прототипа на величину
ΔTзип= - = Vэ , где Vэ - объем раствора электролита в резервуаре заземлителя;
Qпср - средний объемный расход раствора электролита, залитого в резервуар заземлителя-прототипа. Численное значение приращения длительности непрерывной работы заземлителя-изобретения без доливки раствора электролита к соответствующей длительности непрерывной работы заземлителя-прототипа Тзип регулируется путем изменения состояния приспособления дросселирования воздуха, приводящего к изменению величины внешнего давления на свободную поверхность раствора электролита заземлителя-изобретения Рои. Оно изменяется от величины
Δ Тзип = 0
при нахождении приспособления дросселирования воздуха только в состоянии "Открыто" в процессе применения заземлителя по назначению до величины Δ Тзип = = Δ Тзипmax при нахождении приспособления дросселирования воздуха в состояниях, все время обеспечивающих минимальный объемный расход Qmin раствора электролита, достаточный для поддержания величины сопротивления Rз растеканию электрического тока заземлителя в грунте менее нормированного значения Rзн, т.е. Rз < Rзн. Тогда регулируется и численное значение длительности непрерывной работы заземлителя-изобретения без доливки раствора электролита Тзи от величины
Тзиmin = Tзп при условии, что
Δ Тзип = 0, до величины
Tmaзиx = Tзп+ V при условии, что
Δ Тзип = Δ Тзипmax. Таким образом, достижение положительного эффекта при осуществлении предложенного способа эксплуатации поверхностного переносного электролитического заземлителя подтверждается обеспечением возможности регулирования длительности непрерывной работы заземлителя-изобретения без доливки раствора электролита от величины длительности непрерывной работы заземлителя-прототипа
Тзиmin = Tзп до величины
Tmaзиx = Tзп+ V В предельном случае такое регулирование позволяет увеличить длительность непрерывной работы заземлителя-изобретения без доливки раствора электролита по сравнению с заземлителем-прототипом на
ΔT%зип= · 100 процентов или в
N = раз.
Кроме того, в процессе применения заземлителя-изобретения по назначению регулируется численное значение скорости фильтрации раствора электролита через дно резервуара заземлителя от величины наибольшей, находящийся в интервале
Uomaxk≅Umaxи≅Uomaxн,
Uк0 max= Uнomax = , при нахождении приспособления дросселирования воздуха в состоянии "Открыто" в процессе применения заземлителя по назначению до величины наименьшей, определяемой зависимостью
Uиmin = Qmin . S-1 при нахождении приспособления дросселирования воздуха в состояниях, все время обеспечивающих минимальный объемный расход раствора электролита, достаточный для поддержания величины сопротивления Rз растеканию электрического тока заземлителя в грунте менее нормированного значения Rзн, т.е. Rз < Rзн. В связи с этим регулируется и объем раствора электролита, который добавляется к почвенному раствору грунта, соприкасающегося с пористым дном заземлителя, в единицу времени от величины наибольшей, находящейся в интервале
Qkomax ≅ Qиmax ≅ Qнomax;
Qкomax = · · S
Qнomax = · · S при нахождении приспособления дросселирования воздуха в состоянии "Открыто" в процессе применения заземлителя по назначению до величины наименьшей, определяемой равенством
Qиmin = Qmin при нахождении приспособления дросселирования воздуха в состояниях, все время обеспечивающих поддержание величины сопротивления Rз растеканию электрического тока заземлителя в грунте менее нормированного значения Rзн, т.е. Rз < Rзн. Таким образом, удельное количество раствора электролита в грунте, т.е. влажность грунта, также регулируется от величины наименьшей
Wmin= , где mро - масса почвенного раствора грунта до установки заземлителя на грунт, содержащегося в объеме области растекания электрического тока в грунте;
Мг - масса грунта, содержащегося в области растекания электрического тока в грунте, до величины наибольшей Wmax= , где Vэ - объем раствора электролита в резервуаре заземлителя;
γэ - плотность раствора электролита, содержащегося в резервуаре заземлителя;
Мр - масса почвенного раствора грунта, вытекающая из объема области растекания электрического тока в грунте за время непрерывной работы заземлителя-прототипа без доливки раствора электролита Тзп. Это, в свою очередь, обеспечивает регулирование удельного электрического сопротивления грунта в месте установки заземлителя от величины наибольшей
ρгmax = Kво-2,15 . ρгв, где ρгв - удельное электрическое сопротивление грунта в состоянии полной влагонасыщенности;
Кво - коэффициент, равный отношению объема части порового пространства, занятого влагой до установки заземлителя на грунт, к полному объему порового пространства в области растекания электрического тока в грунте,- до величины наименьшей
ρгmin = ρгв. Отсюда величина сопротивления самого грунта Rг в области растекания электрического тока, а следовательно, и величина сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте Rз также регулируются.
В случае, если дно резервуара заземлителя изготовлено в виде круглой пластины, величина сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте регулируется от величины наибольшей
Rmзax = = . где D - диаметр дна резервуара заземлителя,- до величины наименьшей Rmзin = = .
Таким образом, достижение положительного эффекта при осуществлении предложенного способа эксплуатации поверхностного электролитического переносного заземлителя подтверждается обеспечением возможности регулирования величины сопротивления растеканию электрического тока поверхностного электролитического переносного заземлителя в грунте Rз.
Для заземлителя с дном в виде круглой пластины, например, регулирование обеспечивается от величины наибольшей
Rmзin = до величины наименьшей
Rmзin = В предельном случае такое регулирование позволяет изменять величину сопротивления растеканию электрического тока при эксплуатации заземлителя-изобретения с дном в виде круглой пластины на
ΔR%з = · 100 = · 100 = (1-K-2во,15) · 100
процентов или в
M = = K-2во,15 раз.
Изложенное доказывает соответствие предложенного технического решения критерию "положительный эффект".
Сущность изобретения заключается в обеспечении возможности регулирования величины сопротивления растеканию электрического тока поверхностного переносного электролитического заземлителя в грунте Rз и длительности непрерывной работы заземлителя без доливки раствора электролита Тзи за счет изменения величины объемного расхода Qи раствора электролита, залитого в резервуар заземлителя, путем управления величиной скорости фильтраций раствора электролита Uи через дно резервуара заземлителя посредством изменения внешнего давления Рои на свободную поверхность раствора электролита в резервуаре заземлителя благодаря изменению состояния приспособления дросселирования воздуха в диапазоне от состояния "Открыто" до состояния "Закрыто".
На чертеже показан продольный разрез устройства для осуществления предлагаемого способа при открытом положении приспособления дросселирования воздуха.
При непосредственном использовании по назначению поверхностный переносный электролитический заземлитель содержит резервуар 1, корпус которого выполнен из электропроводящего материала, зажим 2 для подключения заземляемого объекта, расположенный на корпусе резервуара, отверстие 3 в резервуаре заземлителя для заливки электролита, в которое установлено приспособление 4 дросселирование воздуха, раствор электролита 5, дно 6 в виде пористой пробки.
Способ эксплуатации поверхностного электролитического переносного заземлителя характеризуется выполнением следующих операций: заливают через отверстие 3 в резервуаре 1 заземлителя раствор электролита 5; устанавливают в отверстие 3 в резервуаре 1 заземлителя приспособление 4 дросселирования воздуха; переводят приспособление 4 в положение "Закрыто"; устанавливают заземлитель на грунт; переводят приспособления 4 в положение "Открыто"; используют заземлитель по назначению; измеряют сопротивление растеканию электрического тока заземлителя в грунте Rз; переводят приспособление 4 по достижении величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте Rз значения менее нормированного Rзн в положение, обеспечивающее минимальный объемный расход Qmin раствора электролита; измеряют сопротивление растеканию электрического тока заземлителя в грунте Rз; переводят приспособление 4 при превышении величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте Rз нормированного значения Rзн в промежуточное положение, обеспечивающее объемный расход раствора электролита, достаточный для поддержания величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте, не превышающей нормированного значения; переводят по окончании непосредственного использования заземлителя приспособления 4 в положение "Закрыто"; снимают заземлитель с грунта.
Техническое преимущество изобретения по сравнению с прототипом заключается в достижении возможности регулирования величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте Rз и длительности непрерывной работы заземлителя без доливки раствора электролита Тзи за счет изменения величины объемного расхода раствора электролита, залитого в резервуар заземлителя, посредством изменения скорости фильтрации раствора электролита Uи через дно резервуара заземлителя путем изменения внешнего давления Рои на свободную поверхность раствора электролита в резервуаре заземлителя благодаря изменению состояния приспособления дросселирования воздуха в диапазоне от состояния "Открыто" до состояния "Закрыто".
Положительный эффект в результате использования изобретения состоит в следующем.
1) В регулировании длительности непрерывной работы заземлителя-изобретения без доливки раствора электролита от величины длительности непрерывной работы заземлителя-прототипа
Тзиmin = Тзп до величины
Tmaзиx = Tзп+Vэ· , где Vэ - объем раствора электролита в резервуаре заземлителя;
Qпср - средний объемный расход раствора электролита, залитого в резервуар заземлителя-прототипа;
Qипcp.max - наибольшая средняя разность объемного расхода раствора электролита у заземлителя-прототипа и заземлителя-изобретения.
В предельном случае такое регулирование позволяет увеличить длительность непрерывной работы заземлителя-изобретения без доливки раствора электролита по сравнению с заземлителем-прототипом на
ΔT%зип = · 100 процентов или в
N = раз;
2) В регулировании величины удельного электрического сопротивления грунта ρг в месте установки заземлителя, например, от величины наибольшей
ρгmax = Kво-2,15 . ρгв до величины наименьшей
ρгmin = ρгв, где Кво - коэффициент, равный отношению объема части порового пространства, занятого влагой до установки заземлителя на грунт, к полному объему порового пространства в области растекания электрического тока в грунте;
ρгв - удельное электрическое сопротивление грунта в состоянии полной влагонасыщенности. Это, в свою очередь, обеспечивает регулирование величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте Rз. Например, для заземлителя с дном в виде круглой пластины регулирование обеспечивается от величины наибольшей
Rmзax = до величины наименьшей
Rmзin = . В предельном случае такое регулирование позволяет изменять величину сопротивления растеканию электрического тока при эксплуатации заземлителя-изобретения с дном в виде круглой пористой пластины на
Δ Rз% = (1 - Кво2,15) .100 процентов или в
М = Кво-2,15 раз.
Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения на одной передвижной электроустановке в предельном случае Δ С может быть определен путем сопоставления стоимости раствора электролита, необходимого для обеспечения эксплуатации заземлителя-изобретения и заземлителя-прототипа в течение всего срока эксплуатации передвижной электроустановки Тпэо по формуле
ΔC = qCэV · SWi , где q - количество поверхностных электролитических переносных заземлителей, используемых на одной передвижной электроустановке;
Сэ - стоимость единицы объема раствора электролита;
Vэ - объем раствора электролита, заливаемого в резервуар заземлителя;
Qпср - средний объемный расход раствора электролита, залитого в резервуар заземлителя-прототипа;
Δ Qипср.max - наибольшая средняя разность объемного расхода раствора электролита у заземлителя-прототипа и заземлителя-изобретения;
Тзиmax - наибольшая длительность непрерывной работы заземлителя-изобретения без доливки раствора электролита;
swi(x) - наименьшее целое, которое больше или равно х.
Формула изобретения: СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЕРЕНОСНОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ, выполненного в виде резервуара с дном в виде пористой пробки и с приспособлением дросселирования воздуха, заключающийся в заливке через отверстие в резервуаре заземлителя раствора электролита, установке в отверстие в резервуаре заземлителя приспособления дросселирования воздуха, переводе приспособления дросселирования воздуха в положение "Закрыто", установке заземлителя на грунт, переводе приспособления дросселирования воздуха в положение "Открыто", использовании заземлителя по назначению, перевода приспособления дросселирования воздуха в положение "Закрыто" по окончании непосредственного использования заземлителя, снятие заземлителя с грунта, отличающийся тем, что, с целью регулирования величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте и длительности непрерывной работы заземлителя без доливки раствора электролита путем изменения величины объемного расхода раствора электролита, залитого в резервуар заземлителя, после перевода приспособления дросселирования в положение "Открыто" измеряют сопротивление растеканию электрического тока заземлителя в грунте и при достижении этой величины значения менее нормированного переводят приспособление дросселирования воздуха в положение, обеспечивающее минимальный расход электролита, затем снова измеряют сопротивление растеканию электрического тока заземлителя в грунте и при превышении величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте нормированного значения переводят приспособление дросселирования воздуха в промежуточное положение, обеспечивающее расход раствора электролита, достаточный для поддержания величины сопротивления растеканию электрического тока заземлителя в грунте, не превышающей нормированного значения.