Принципы работы и использование различных видов анодных заземлителей

Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов

На основании результатов подобных расчетов проектируется чертеж заземляющего устройства объекта.

Важно! Устройство, смонтированное в соответствии со всеми расчетными данными схемы заземления, позволяет добиться максимальной эксплуатационной эффективности всего комплекса защитного заземления. Основа вычислений — допустимые пределы напряжения шага и прикосновения. На их основании рассчитывается конфигурация (размер, количество) заземлителей и принцип их размещения

На их основании рассчитывается конфигурация (размер, количество) заземлителей и принцип их размещения

Основа вычислений — допустимые пределы напряжения шага и прикосновения. На их основании рассчитывается конфигурация (размер, количество) заземлителей и принцип их размещения.

https://youtube.com/watch?v=UU4RLuuVd4E

Выполняются расчеты на основании таких данных:

  1. Описание характеристик конкретного электрического оборудования: тип установки; основные структурные элементы прибора; рабочее напряжение; возможные варианты, позволяющие осуществить заземление нейтралей как трансформирующих, так и генерирующих устройств.
  2. Конфигурация заземлителей. Такие данные необходимы для определения оптимальной глубины погружения электродов.
  3. Информация о проведенных исследованиях по измерению удельного сопротивления грунта на конкретной территории. Дополнительно учитываются климатические сведения зоны, на которой обустраивается система.
  4. Информация о пригодных естественных элементах заземления, которые можно использовать в работе. Необходимы данные о реальных значениях растекания токов у этих объектов. Получить их можно путем специальных измерений.
  5. Результат стандартного вычисления точных показателей расчетного замыкания тока на почве.
  6. Расчетные значения нормативной стандартизации допустимых характеристик напряжений по ПУЭ.
  7. Показатели сопротивления сезонного промерзания слоя грунта, в период высыхания и промерзания. Учет таких значений необходим для расчета заземляющих элементов, которые располагаются в однородной среде. Применяются специальные стандартизированные коэффициенты.
  8. При необходимости монтажа сложной группы заземлителей, состоящей из нескольких элементов, необходимы сведения всех потенциалов, которые будут наведены на монтируемые электроды. Для этого нужны данные о значениях сопротивления всех слоев грунта.

Важно! Если система будет размещаться в двух слоях грунта, учитывается показатель сопротивления каждого из них. Это необходимо для определения точных данных о мощностных параметрах верхнего слоя почвы

Контролируемые параметры ЗУ

Надежная работа всего механизма зависит от того, какое общее сопротивление оказывает цепочка заземления. Оно, в свою очередь, образуется за счет соединительных шин и самой конструкции заземлителя. Уменьшение значения данной величины влечет за собой безопасную эксплуатацию приборов и всего оборудования, для которых положена защита. Процесс обустройства заземляющих контуров проводится методом подбора соответствующих форм конструкций, тем самым искусственно увеличивается территория взаимодействия ключевых элементов с почвой. Также проводится измерение заземляющих устройств.

Такого же результата можно достичь, специально повысив процент содержания соли в земле, обладающей непосредственным контактом с металлической частью заземлителя. Указанный метод будет снижать сопротивление стекания электричества в почву, что увеличит уровень надежности функционирования контура механизма.

Для того чтобы контролировать значение всех показателей, нужно организовать техобслуживание заземляющей системы, провести испытания заземляющих устройств. Они предполагают наличие обязательного замера указанных параметров. Если обнаружены существенные отклонения от предписаний ПУЭ, необходимо провести осмотр заземляющего устройства, починить его, а затем проверить сопротивление заземления во второй раз.

Глубина заземляющего электрода

…из сборника “Заземление: ответы на вопросы”

…Везде проходит информация, что уголки (вертикальные) должны быть длиной 2,5 метра. У нас в продаже на металлобазе длиной 6 метров. Думаю распилить двумя резами на части по 2 метра. И забить их на расстоянии друг от друга 2 метра… Вопрос. Критично, что 2 метра, а не 2,5 метра? Или надо обязательно 2,5 м?

Грунт серая глина, всегда сыро. Уложусь в нужный предел параметра (30 Ом)?========================================Не критично 🙂 Длина 2,5 метра вообще непонятно откуда вылезла… По сути можно и метровые использовать, можно и 3-х метровые. И 6 – если получиться забить 🙂

Объяснения и теория. Заземление – это контакт электрооборудования с грунтом (землей). Оценивается параметром = сопротивление заземления. Сопротивление заземления = сопротивление растеканиЮ тока от электрода (заземлителя) в грунт + в грунте. Это величина, показывающая – как хорошо расходится ток от электроприбора в грунт при аварии (или при работе оборудования). Это величина, по которой оценивается качество заземления.

На него (сопротивление заземления) оказывает основное влияние два фактора:

  1. Удельное электрическое сопротивление грунта в котором размещен электрод и в котором будет “растекаться” ток от электрода. Параметр, оценивающий сопротивляемость грунта прохождению тока.
  2. Площадь контакта электрода с грунтом. Чем она больше – тем “проще” току уйти с электрода в грунт.

Вернемся к Вашему случаю.Важна только общая площадь поверхности контакта электрода (уголка) с грунтом. Что Вы 2 по 3 метра сделаете, что 3 по 2.

Для важности 🙂 – немного расчетов. В Вашем грунте с удельным электрическим сопротивлением не более 50 Ом*м – один электрод глубиной 2,5 метра даст сопротивление заземления = 16 Ом

Три таких электрода, размещенных на правильном взаимном расстоянии (не менее глубины погружения) дадут 16/3 = 5,3 Ома.

Один электрод глубиной 2 метра даст 19 Ом. Три таких электрода, размещенных на правильном взаимном расстоянии (не менее глубины погружения) дадут 19/3 = 6,3 Ома.

Один электрод глубиной 1 метр даст 32 Ома. Три таких электрода, размещенных на правильном взаимном расстоянии (не менее глубины погружения) дадут 32/3 = 10,7 Ома.

Даже метровые заземлители в количестве 3х штук дадут Вам много меньшее сопротивление заземления, чем нужно. А это очень хорошо.

Однако нужно не забывать, что лютой зимой грунт промерзает на 1-1,5 метра, а значит заземлитель должен бОльшей часть находится ниже этой отметки.

Полезные материалы: •Модульное заземление•Заземление в частном доме•Заземление в вечной мерзлоте•Заземление в скальном грунте •Консультации по выбору, проектированию и монтажу систем заземления и молниезащиты

Виды анодных заземлителей

Катодная защита объектов, изготовленных из металла, осуществляется не только глубинными, но и поверхностными заземлительными устройствами. Поверхностный анодный заземлитель находится на одном уровне с защищаемой конструкцией. Такие заземлители характерны компактностью и ограниченным радиусом действия. Поверхностная система — электрод, произведенный из цинкового или магниевого сплава, соединенный кабель с источником электропитания.

Чтобы получить более дешевую конструкцию и не потерять в качестве, современные устройства производятся из железокремниевого материала, отличающегося стойкостью к ржавлению. Поверхностные заземлительные системы чаще всего выглядят как стержень с круглой отливкой и заизолированными участками соединения контактного проводника с заземлителем.

Обратите внимание! Количество анодных заземляющих устройств определяется специалистом на основе анализа многочисленных факторов окружающей среды. Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами. Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ

Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте

Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте

Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами. Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте.

Глубинные заземлители используются с той же целью, что и поверхностные устройства. Однако монтаж и конструкция глубинных систем существенно отличаются. Глубинные аноды стоят значительно дороже, а потому их использование оправдано только в случае невозможности монтажа поверхностной системы.

Глубинные системы отличаются большой массой из-за дополнительного элемента — коксо-минеральной смеси, наносимой на анодный заземлитель. Глубина заземления достигает 40 и более метров. Это еще одна причина дороговизны монтажных работ: необходимо механизированное бурение с помощью буровых установок.

Несмотря на большую стоимость, заземление глубинного типа значительно эффективнее поверхностного, когда речь идет о защите больших территорий. В условиях плотной городской застройки часто проще установить один заземлитель глубокого заложения, чем создавать множество поверхностных систем. Еще один довод в пользу глубокого заземления — меньшие расходы на электроэнергию, что обеспечивается значительным радиусом действия системы.

Обратите внимание! Сопротивление в анодном заземляющем устройстве не зависит от сезона. Электрод расположен на глубине, где исключено промерзания грунта. Стабильное сопротивление — веский аргумент для использования именно этой методики

Стабильное сопротивление — веский аргумент для использования именно этой методики.

Глубинные заземлительные контуры характеризуются менее длительным сроком эксплуатации в сравнении с поверхностными. Объясняется это большим давлением почвы на конструкцию. В среднем система глубокого заложения функционирует в течение трех десятилетий.

Общее понятие заземления

Под заземлением (Pe от protection earth) понимают преднамеренное подключение электроустановок или их частей к проводнику, заглубленному в грунт. Чтобы система выполняла свои функции, она должна иметь низкое сопротивление.

Предназначение

Грунт способен впитывать электрический заряд подобно конденсатору с бесконечной емкостью. Это свойство используют для решения ряда задач.

Заземление обеспечивает наличие электрического контакта между электроустановкой и грунтом.

Области применения

По способу использования заземление делится на 2 вида:

  1. Рабочее. Выступая в роли нейтрали, обеспечивает функционирование мощных электроустановок – трансформаторов, генераторов, разрядников, дугогасителей и пр. Также к этому типу относят Pe-контуры молниеотводов и устройств защиты от импульсных перенапряжений.
  2. Защитное. Предохраняет пользователей от удара током.

Вторая разновидность вступает в действие в аварийных ситуациях, когда фаза замыкается на нетоковедущие металлические части электроустановки. Далее речь пойдет только об этом типе заземления.

Глубинное анодное заземление

График определения габаритного коэффициента глубинного анодного заземления.

Глубинное анодное заземление устанавливают там, где использование другого анодного заземления не обеспечит необходимую эффективность.

Глубинные анодные заземления обычно устанавливают при катодной защите сложных сетей подземных металлических коммуникаций и магистральных трубопроводов, залегающих на поверхности грунтов с высоким удельным сопротивлением.

Условия применения различных материалов для электродов анодных заземлений катодных станций.

Глубинные анодные заземления используют в тех местных условиях, в которых установка подпочвенных анодных заземлений не обеспечивает необходимую эффективность защиты.

Глубинное анодное заземление используется в системах катодной защиты от коррозии магистральных трубопроводов и подземных коммуникаций площадочных сооружений компрессорных станций, поселков, промбаз и т.п., в основном в случае применения их в высокоомных мягких ( вязких и рыхлых) грунтах, имеющих прослойки мерзлых и скальных пород, составляющих не более 60 % пород по глубине заземлителя. Возможно применение глубинного анодного заземлителя ( ГАЗ) в качестве защитного заземления для электроустановок различного назначения, расположенных в аналогичных грунтовых условиях.

Определение сечения дренажного кабеля.

На глубинное анодное заземление в процессе работы влияют такие факторы, как температура, электроосмос, выделение газов, форма заземления.

В этих условиях глубинные анодные заземления обеспечивают наиболее рациональное использование мощности катодной станции, исключают вредное влияние катодной защиты и снижают экранирующий эффект сооружений.

Материалами для сооружения глубинных анодных заземлений могут быть сталь, электротехнический уголь, графит, железнокремнистые чугуны. Применение того или иного материала для глубинного анодного заземления вызывает необходимость бурения скважин различного диаметра, а также влияет на выбор необходимой длины рабочей части заземления.

Материалами для сооружения глубинных анодных заземлений могут быть сталь, электротехнический уголь, графит, железокремнис-тые чугуны.

Условие эффективной работы глубинного анодного заземления – расположение его в слое грунта с высокой электропроводностью, над которым расположен горизонт с весьма малой электропроводностью.

Принципиальная схема глубинного анодного заэемли-теля.

Материалами для сооружения глубинных анодных заземлений могут быть сталь, электротехнический уголь, графит, железокремнис-тые чугуны.

Для эффективной работы глубинного анодного заземления его необходимо располагать в слое грунта с высокой электропроводностью, над которым расположен горизонт с весьма малой электропроводностью.

История создания глубинных анодных заземлителей

Для предотвращения коррозии металла применяются УКЗ – установки катодной защиты. Защищаемый объект отрицательно поляризуется, ему отводится роль катода, в качестве анода используется специальный заземлитель. В результате электролиза на поверхности объекта происходят восстановительные процессы, коррозия значительно замедляется, а анод постепенно разрушается (поэтому его называют жертвенным электродом).

Но в условиях плотной городской застройки сложно разместить анодный заземлитель горизонтально. К тому же, при таком его расположении возникает опасность негативного влияния на другие объекты. Поэтому американский учёный Роберт Кун предложил устанавливать заземлители на большой глубине и вертикально. Впервые идея была реализована в 1952 году в Новом Орлеане, где анод опустили в скважину глубиной 90 м.

Позднее выяснилось, что глубинный анодный заземлитель – оптимальный вариант не только для городов, но и в тех случаях, когда верхние пласты грунта характеризуются высоким удельным сопротивлением, а по мере удаления от поверхности оно уменьшается. Эта технология не подходит лишь для скальных пород и заболоченных участков.

История создания

До появления современных анодных заземлителей применялись «жертвенные электроды» старого типа или установки катодной защиты. Охраняемый объект играл роль катода, а заземление — анода. В результате металлические конструкции служили дольше, но анодный заземлитель быстро повреждался и требовал замены.

Ранее такие аноды располагались горизонтально, но в условиях города такой подход трудно реализовать.

Решение проблемы придумал Роберт Кун, предложивший ставить заземлитель на большую глубину и вертикально. При первой проверке в 1952 году удалось установить анод на 90 метров.

Со временем специалисты пришли ко мнению, что такой способ защиты металлических конструкций лучше подходит для условий города.

Преимущества анодных заземлителей «ГАЗ-М»

  • глубинные заземления позволяют осуществлять совместную защиту от коррозии всего комплекса подземных металлических сооружений на территории промышленного объекта или города;
  • для размещения глубинного заземления требуются в десятки раз меньше площади, чем для подпочвенного;
  • градиент потенциала на поверхности земли при правильном выборе конструкции и места установки глубинного заземления имеет сравнительно низкие значения;
  • проявление анодного влияния глубинного заземлителя во много раз меньше чем подпочвенного той же мощности, что позволяет располагать его на небольших свободных площадках на территории с сильно разветвленной и сложной сетью подземных сооружений;
  • глубинные анодные заземления обеспечивают более рациональное использование тока, так как поступление его происходит в основном снизу на наиболее подверженную коррозии часть защищаемого сооружения;
  • эффект экранирования тока проявляется в значительно меньшей степени;
  • сопротивление растеканию глубинного анодного заземлителя не зависит от сезонных колебаний температуры и влагосодержания в верхних слоях земли.

На заземлитель ГАЗ-М выдан сертификат Госстандарта России, подтверждающий, что данный заземлитель соответствует стандартам РФ.

Устройство

Работают анодные заземлители следующим образом. Находясь в электролите различные металлы, имеют отличные электродные потенциалы. Поэтому если по трубопроводу пустить «-» от постоянного источника электроэнергии, а в непосредственной близости от трубы разместить электрод, состоящий из магния алюминия или цинка, к которому будет подведён «+», то данные металлы по отношению к обычной стали в электролите будут выполнять функцию анода.

Этот элемент, в данной электрохимической системе, будут саморазрушаться в почве, тем самым предохраняя катод, то есть трубу газопровода или другой коммуникации, от воздействия коррозии.

Подобным образом могут быть защищены от разрушения, подземные металлические ёмкости, и другие объекты, которые изготовлены из материала подверженного коррозии. Для того чтобы была обеспечена защита подземных металлических объектов на должном уровне, необходимо не только выбрать качественный анодный заземлитель, но и правильно осуществить монтажные работы.

Проектирование и установка

Перед монтажом выполняется проектирование с учетом типа грунта, требований к сроку службу, особенностей защищаемого устройства и финансовых возможностей. При этом работа выполняется с учетом действующего стандарта, ГОСТ Р 51-164, проекта, правил и норм, действующих в определенной сфере.

Также учитываются данные инструкции и паспорта по установке анодного заземлителя.

Монтаж анодных заземлителей необходима в следующих случаях:

  • защита ответственных коммуникаций;
  • снижение опасного влияния на другие металлические конструкции;
  • наличие участков с низким сопротивлением.

При работе на промышленных площадках монтаж заземляющих устройств необходим в местах:

  • с плотным размещением трубопроводов, имеющих плохое состояние;
  • на участках с густой сетью коммуникаций;
  • в районе трубопровода с плохим состоянием покрытия.

Главные правила монтажа:

Электроды в гирлянде должны быть ниже линии промерзания земельного участка

Это особенно важно для земель, которые часто промерзают из-за особенностей местного климата.
Места установки должны иметь специальные обозначения, доступные для считывания в любое время суток.
При силе тока катодной станции выше 25 А необходимо почистить гирлянду с помощью перфорированной трубки для отвода газа, появляющегося в процессе эксплуатации аппаратуры. Газовая сфера, которая появляется возле анода, способствует росту сопротивления и снижает эффективность заземлителя.
Для повышения ресурса скважину рекомендуется заполнять коксовой стружкой, а не обычной землей.
Поверхность анодных заземлителей не должна соприкасаться с защищаемым или иным токопроводящим объектом (над или под землей), не являющихся частью схемы. Расстояние от заземляющего устройства до такого элемента должно быть втрое больше расстояния между поверхностями защищаемого сооружения и электрода.
При наличии повреждений на поверхности ввод заземляющего изделия в эксплуатацию запрещен.
Оптимальная температура для укладки заземляющих устройств — от 10 до 40 градусов Цельсия.

Расстояние от заземляющего устройства до такого элемента должно быть втрое больше расстояния между поверхностями защищаемого сооружения и электрода.
При наличии повреждений на поверхности ввод заземляющего изделия в эксплуатацию запрещен.
Оптимальная температура для укладки заземляющих устройств — от 10 до 40 градусов Цельсия.

В процессе монтажа запрещено:

  • укладывать оборудование при температуре ниже 10 градусов мороза;
  • делать радиус изгиба меньше 15 внешних диаметров заземлителя;
  • подключать несколько катодных преобразователей на одно анодное заземляющее устройство;
  • держать изделие под прямым солнечным светом больше 10 дней;
  • использование заземлители в силовых и осветительных сетях.

После ввода в эксплуатацию ремонтом анодных заземлителей занимается компания-изготовитель с учетом действующей инструкции. При необходимости для изолирования контактов применяются диэлектрические полимеры и соединительные муфты, предназначенные для таких целей.

Соблюдение ГОСТ 58344-2019 и других нормативных документов позволяет избежать ошибок при проектировании и монтаже, максимально защитить объект и продлить ресурс изделия.

Технология монтажа анодного заземления

Установка глубинного анодного заземления включает в себя бурение скважины под анодное заземление, размещения в ней металлического проводника и последующее заполнение скважины от устья до забоя неметаллическим токопроводящим материалом. Обычно в качестве такого материала выступает графит или измельченный кокс.

Среди недостатков такого способа можно отметить высокую стоимость металлического проводника из-за большого расхода металла, процессов по спуску, засыпке, трамбованию неметаллического токопроводящего материала и низкий срок службы анода из-за его разрушения вследствие недостаточной сцементированности и высокой растворимости токопроводящих материалов.

Иногда в качестве неметаллического токопроводящего материала используют электропроводный раствор цемента. При заполнении скважины раствором применяют метод вертикально перемещающейся трубы. В верхней части скважины до застывания раствора помещают металлический проводник. В качестве металлического проводника можно воспользоваться стержнем из арматурной стали или инъекционной трубой.

Стоимость данного способа невысокая, но срок службы анода остается низким из-за просадки грунта и, соответственно, просадки заземления. К тому же при данном способе невозможен ремонт и демонтаж установки.

При монтаже анодного заземления поверхностным способом заземлители укладываются горизонтально в траншею, и бурение скважины не требуется. При монтаже глубинного или свайного способов установки бурение скважин необходимо.

Молниезащита или особенности монтажа заземления

В отличие от искусственного электричества заземление при молниезащите имеет совершенно другие особенности. Однако, можно выделить и одно общее сходство среди всех систем заземления, и это—использованные материалы и детали.

Устройство контура заземления

Конструкция защитного заземления может состоять из разного вида металлических деталей, однако, к ним есть отдельное требование такое же важное, как и нормативы относительно правил установки. Например, очень важно, чтобы элементы заземления были использованы нужного размера, как указывается в нормах и ПУЭ, прутья должны иметь гладкую структуру с диаметром не менее 5 мм

Сам металл и основа сооружения должны быть устойчивыми к воздействиям окружающей среды, то есть лучше, если электродами будут стальные элементы ведь от этого зависит долговечность защитного заземления. Известно, что сталь практически не поддается коррозии и отлично проводит электрический ток к грунту. При установке контура, следует использовать метод кольцевого, фундаментального или глубинного монтажа.

Важно! Каждый из способов монтажа защитного заземления для молниезащиты имеет индивидуальные правила. Не применяйте одинаковую тактику установки ко всем нижеперечисленным вариантам

Кольцевой способ представляет собой крепление металла в виде замкнутого кольца, которое обустраивается вокруг всего здания, подвергающегося заземлению.
Фундаментальный тип используется еще в начале строительства, поэтому планировку подобного заземления продумывают заранее

Важно чтобы в дальнейшем из постройки выступали элементы, предназначенные для крепления к ним токоотводящих металлических проводников.
Глубинный метод не предусматривает строгих параметров при установке, однако приходиться руководствоваться типом почвы и ее структурой, отсюда и высчитывать оптимальную глубину залегания электродов. Доступность и простота монтажа—это большой плюс подобного способа.

Линейные размеры при монтаже системы заземления

В нашей статье мы подробно разобрали для каких целей применяется защитное заземление и что из себя представляет назначение защитного заземления, следовательно, в заключение нужно выделить, что без подобного устройства в современных условиях нельзя обойтись.

Устройство и принцип работы

Анодный заземлитель, как правило, устанавливается вертикально на глубину свыше 15 метров. Благодаря такому способу монтажа, уровень сопротивления поддерживается на уровне не более 4 Ом.

Отметим, что в роли первых заземляющих устройств применяли рельсы или трубы из чугуна. Но такой металл быстро разрушается под действием коррозии и теряет эффективность. Сегодня предпочтение отдается другим материалам, о которых поговорим ниже.

Анодный заземлитель состоит из следующих составляющих:

  • электрод — главный элемент;
  • соединительный кабель (проводит ток);
  • контактный узел;
  • трубка для отвода газа (для глубинного устройства);
  • крепежный элемент для сбора в виде гирлянды (для глубинного варианта).

Для продления срока службы изделие закрывается кожухом из оцинковки, а полость между внешней частью и сердцевиной заполняется графитным или коксовым составом. Назначение последнего состоит в защите электрода от повреждения и продления его ресурса.

Принцип действия анодного заземлителя направлен на компенсацию отрицательного заряда грунта положительными ионами.

Причина коррозии металла, находящегося в земле — высокий уровень влаги, неоднородная структура и высокая кислотность. Как результат, на поверхности металлического изделия появляются разные потенциалы, провоцирующие появление ржавчины.

Дополнительный негативный фактор, ускоряющий разрушение металла — блуждающие токи, появляющиеся из-за движения по поверхности электротранспорта, электрических станций, вышек мобильных операторов и другого оборудования.

Установка анодного заземлителя гарантирует компенсацию отрицательного заряда и тем самым продлевает срок службы металлических изделий. Одно заземление способно защитить любой металл, расположенный под землей — трубы, емкости, плоские поверхности и т. д.

Принципы работы анодных заземлителей

Примерно в середине XX века ученые осознали, что преодолеть развитие коррозии расположенных под землей металлических конструкций за счет одних только защитных покрытий не представляется возможным. По причине неоднородной структуры, высокой влажности и кислотности грунта на поверхности металла возникают участки с противоположными электродными потенциалами. В результате возникают гальванические коррозионные образования.

Коррозионное разрушение металла дополнительно провоцируется воздействием блуждающих токов. Такие токи время от времени появляются в почве, на поверхности которой проходит электрический транспорт, расположены электроподстанции, сотовые вышки и т. п.

Чтобы избежать коррозионных процессов, используются установки катодной защиты. Объект оказывается в условиях отрицательной поляризации, где выступает в качестве катода. Роль анода отдается специальному заземлительному устройству.

Находясь в электролитной среде, разные виды металлы имеют отличные друг от друга электродные потенциалы. Если в стальном трубопроводе запустить минус от постоянного источника электричества, а рядом с трубой установить электрод из цинка, алюминия или магния с подведенным к нему плюсом, цветной металл выступит в качестве анода. Электролизная реакция на поверхности металла запускает восстановительные процессы, ржавление становится менее интенсивным, а анод подвергается разрушению. Такие аноды называют жертвенными электродами.

По указанной схеме защищаются всевозможные металлические конструкции, находящиеся под землей, в том числе емкости, колонны, трубопроводы

Для организации эффективной защиты важно не только правильно подобрать анодный заземлитель, но и безошибочно выполнить монтажные работы

В условиях плотной застройки в городах анодный заземлитель часто невозможно разместить по горизонтали. Существует вероятность его отрицательного воздействия на окружающие объекты. В связи с этим американские ученые выдвинули предложение возможности установки заземляющих устройств на большой глубине в вертикальном положении. Первое воплощение идеи увидело свет в 1952 году в США. Анодный заземлитель был установлен на глубину 90 метров.

В дальнейшем на практике было доказано, что глубинные заземлители подходят не только для городов, но и для использования на участках, где верхние пласты почвы отличаются повышенным удельным сопротивлением. Удаляясь от поверхности, сопротивление должно сокращаться. Неприменима технология глубинного заземления только для скальных пород и заболоченной местности.

Классификация

При изучении темы анодных заземлителей важно понимать их особенности и классификацию. Условно изделия делятся по нескольким признакам

По расположению

Анодные заземлители отличаются по позиции относительно защищаемого объекта или рабочего элемента.

По расположению относительно защищаемого объекта они бывают:

  1. Глубинные — несколько электродов, объединенных с помощью кабелей. Находятся на глубине около 40 м, покрываются коксо-минеральным составом, что существенно повышает вес изделия. Для монтажа привлекаются буровые установки, что делает работы более дорогими. Несмотря на большие расходы, глубинные анодные заземлители имеют увеличенный радиус действия, а их сопротивление не зависит от поры года. Средний срок эксплуатации около 30 лет.
  2. Поверхностные — выполняют те же функции, но устанавливаются на одном уровне с защищаемыми изделиями. Отличаются компактностью и сравнительно небольшим радиусом действия. Имеет вид электрода, изготовленного из цинкового, магниевого или железокремниевого сплава. Последний вариант применяется чаще всего, благодаря более доступной цене и высокой эффективности. Имеют вид стержня круглого сечения с точками для соединения с кабельной продукцией.
  3. Протяженные — анодные заземлители, выполненные в виде токоведущего кабеля с расположенным вокруг него проволочным электродом. На поверхности последнего наносится покрытие из группы металлооксидов. Конструкция упаковывается в коксовую мелочь, используемую в виде заземлителя. Протяженные заземлители применяются в любых типах грунтов, укладываются в одной яме с защищаемым металлическим объектом.
  4. Внутренние — анодные заземлители, применяемые для защиты металлических емкостей, труб и других изделий. Их особенность состоит в монтаже внутрь защищаемого объекта вертикально или горизонтально. Конструктивно имеют вид электрода, оборудованного кабелем, имеющим стойкость к коррозии, и помещенный в особом диэлектрическом цилиндрическом экране. Установка заземлителей производится вручную без использования дополнительных устройств и техники.

По расположению касательно рабочего элемента анодные заземлители могут размещаться:

  • по вертикали;
  • по горизонтали;
  • под наклоном;
  • в комбинированном варианте — сочетание всех рассмотренных выше типов.

По материалу

При выборе анодных заземлителей необходимо учесть материал, из которого изготавливается рабочий элемент.

Здесь доступно несколько решений:

  • чугун;
  • сталь;
  • графит и пластик;
  • железо и кремний;
  • полимер композиционный;
  • эластомер токопроводящий;
  • комбинированный вентильный металл и т. д.

Условно материалы бывают металлическими и неметаллическими, но на этом вопросе еще остановимся ниже.

Саморегулирующийся кабель: устройство, принцип работы, применение, популярные модели

По форме поперечного сечения

При изготовлении анодного заземлителя могут использоваться разные формы электродов.

Доступные варианты:

  • прямоугольник;
  • цилиндр;
  • сфера;
  • винт;
  • уголок;
  • плоская панель;
  • полая трубка;
  • проволока;
  • стержень;
  • сетка с мелкими ячейками.

В зависимости от формы изделия меняются подходы к монтажу и характеристики готовой конструкции, поэтому эти вопросы необходимо учесть при проектировании и монтаже.

По характеру засыпки прианодной области

Во время установки подходы к заполнению пространства возле анодного заполнитель может отличаться.

Здесь возможны следующие варианты засыпки:

  • специальный активатор для снижения сопротивления растекания;
  • уголь и графит;
  • коксоминеральный состав;
  • токопроводящая засыпка;
  • шунгит;
  • грунт.

При выборе засыпки учитывается вид защищаемого объекта и его особенности.

По расстоянию

В зависимости от ситуации анодный заземлитель может устанавливаться на разном удалении от защищаемого объекта.

Доступные варианты:

  • удаленные;
  • приближенные;
  • распределенные.

По конструкции

При выборе изделия важно учесть его конструктивные особенности. Основные виды:

Основные виды:

  • протяженные;
  • малорастворимые;
  • распределенные;
  • сосредоточенные (к примеру, свайные).

На практике могут применяться и другие типы анодных заземлителей. Выбор типа и особенностей осуществляется во время проектировки.

По климатическому исполнению

На этапе создания проекта необходимо учитывать, в регионе с каким климатом будет установлен анодный заземлитель.

С учетом этого факта выбирается один из следующих вариантов:

  • для применения на суше — ГОСТ-15150;
  • эксплуатация на море — категория В (5).

Особенность изделий по климатическому исполнению оговаривается в техусловиях и стандартах.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий