«Бипрон»: особенности заземления электроустановок в вечномерзлых и других грунтах c изолирующим основанием

Текст: Алексей Сергеевич Грибанов, технический директор ООО «Бипрон».

Заземление на севере: дополнительные трудности

В северных регионах России, особенно в северо-восточной ее части и на Дальнем Востоке, устройство заземлений сопряжено с рядом дополнительных трудностей, связанных с наличием многолетнемерзлых грунтов, а также галечниковых и скальных пород. В таких условиях надежность заземления зависит в первую очередь от правильного учета геоэлектрической структуры грунтов, величины удельного электрического сопротивления земли, правильного выбора оптимального метода расчета заземляющих устройств и их рациональных конструк-ций. Важно также учесть и то, что затраты на устройство заземлений подстанций, линейных объектов в сложных грунтовых условиях достигают 30–35% их сметной стоимости, поэтому уменьшение затрат за счет оптимального проектирования и использования качественных систем заземления имеет огромное значение для всех предприятий электроэнергетики. 

На сегодняшний день известно множество способов решения проблем заземления в высокоомных грунтах. Назовем самые «традиционные»:

1. Понижение естественного сопротивления грунта путем добавления в него минеральных солей рядом с электродом заземления. Соль, смешиваясь с грунтовой влагой, превращается в электролит, тем самым улучшается электропроводность грунта и понижается температура замерзания.

2. Замена части грунта вокруг электрода засыпкой с высокой электропроводностью (угольная обработка, засыпка коксовой мелочью и т. п.).

3. Глубинный заземлитель.

Недостатки известных способов заземления

Перечисленные способы заземления имеют ряд существенных недостатков.

Способ 1. Добавление раствора поваренной соли рядом с электродом.

Минусы такого решения:

• так как в большинстве случаев выполнение контура заземления производится из черной углеродистой стали, соль вызывает очень сильную коррозию материала электрода, по-этому такие электроды служат не более 6–8 лет.
• со временем концентрация электролита в грунте понижается за счет вымывания солей из грунта весенним таянием и после дождей в летний период, в результате чего снижается срок эффективной работоспособности электрода до 40% за 3–4 года.

Способ 2. Замена высокоомного грунта вокруг электрода грунтом с более высокой электропроводностью.

Кроме засоления, иногда применяется такой сложный и дорогостоящий прием, как замещение грунта, то есть замена части высо-коомного грунта другим, имеющим более низкое удельное сопротивление грунтом. Данный способ используется довольно редко – чаще всего из-за удаленности объектов и, как правило, отсутствия в наличии требуемого объема замещающего грунта, а также вследствие дороговизны и проблем своевременной доставки грунта на объект.

Способ 3. Глубинные электроды.

Этот способ предусматривает бурение глубоких (от 8 до 100 метров) скважин с последующей установкой стальной шины и засыпкой ее глинисто-песчаной смесью с хлоридом натрия. Таким образом, обязательно наличие на площадке специальной бурильной техники.

Данный вид работ является очень дорогим за счет значительного увеличения трудозатрат, связанных с бурением, установкой обсадных труб и прочих работ. Стоимость устройства подобного заземления еще больше возрастает при производстве работ в скальных и галечниковых грунтах.

Также существует проблема наличия значительной погрешности при замере сопротивления глубинных электродов. Это происходит в основном из-за разнородности грунта по составу и структуре. Таким образом, потребитель, уверенный в достижении требуемого сопротивления грунта, в результате оказывается далек от истины. Кроме того, при воздействии токов большой величины (10–20 кА) — например при грозовом разряде — более значимой является такая характеристика заземляющего электрода, как скорость нейтрализации разряда, чем, собственно его удельная электропроводность. В этом случае контур из нескольких коротких электродов большого диаметра более эффективен, чем контур из 1–2 глубинных заземлителей.

Эффективное решение: электролитическое заземление «Бипрон»

Электрод «Бипрон» представляет собой полую трубку, выполненную из высококачественной нержавеющей стали, диаметром 60,3 миллиметра и длиной 3 метра в стандартной комплектации. В стенках трубки имеются отверстия по всей длине электрода (перфорация). Заземлитель заполнен специальной смесью минеральных электролитных солей (электролитический модуль), которые, смешиваясь с грунтовой влагой, превращаются в электролит. Медленно проникая в окружающий грунт через перфорацию, электролит «формирует» область с повышенной электропроводностью и понижает температуру замерзания грунта вокруг электрода.

Вторым моментом является замена грунта вокруг электрода в системе «Бипрон» на материал с высокой электропроводностью, что уменьшает начальное сопротивление электрода к земле. Таким образом, стремительный рост сопротивления при понижении температуры замедлится или прекратится вовсе.

Минеральный активатор грунта «МАГ-2000» используется в качестве заполнения пространства вокруг электрода в системе заземления «Бипрон». Такая комбинация заземлителя и активатора в условиях высокоомных грунтов повышает работоспособность всей системы более чем в 10 раз по отношению к традиционным способам заземления, что значительно уменьшает общую металлоемкость контура заземления. А это, в свою очередь, ведет к большому сокращению трудозатрат на монтаж и обслуживание. Срок службы заземлителей «Бипрон» — более 30 лет.

«Бипрон» — система заземления, обеспечивающая сверхбыстрое растекание электрического тока в грунте.
Электроды «Бипрон» предназначены для устройства заземления электроустановок в грунтах с высоким удельным сопротивлением (это, например, вечномерзлые грунты, скальные породы, сухие пески и т. п.), а также в случаях, когда ограничена площадь для размещения контура заземления.
Систему «Бипрон» выбирают компании, которым важны как грамотное устройство заземления на объектах, так и оптимизация связанных с этим затрат. Высокая эффективность при сравнительно низкой стоимости, простой и быстрый монтаж, мгновенный результат, легкость в обслуживании и долгий срок службы — вот преимущества, за которые ноу-хау ООО «Бипрон» ценят крупные предприятия электроэнергетики и нефтегазовой отрасли России.