Ръководство за медни заземителни пръти и скоби: Избор на правилната система без надплащане или рязане

Повечето повреди на системата за заземяване не са драматични. Няма експлозия, няма очевиден момент на повреда. Прътът корозира тихо под земята в продължение на три до пет години, съпротивлението се изкачва и един ден удар от мълния или повреда, която системата трябваше да обработи чисто, вместо това причинява повреда на оборудването или инцидент, свързан с безопасността. Докато някой го проследи обратно до заземяващия електрод, решението за обществена поръчка, което го е причинило, е взето преди години от някой, фокусиран върху единичната цена.

Това ръководство е написано за инженери и екипи за доставки, които искат да вземат правилно това решение от първия път. Не е продуктов каталог - рамка за съпоставяне на правилния прът и скоба с действителните условия на даден проект.

Медни заземителни пръти и заземителни скоби

Прътът и скобата са една система

Струва си да се каже това ясно, тъй като отделите за покупки често разделят поръчката: пръти от един доставчик, скоби от друг, най-ниска цена за всяка позиция. Проблемът е, че заземителният модул работи като система и най-слабата връзка в тази система определя тавана за всичко останало.

Theмеден заземителен прътзабива в почвата и създава проводима повърхност със земята. Скобата свързва заземителния проводник - обикновено оголен меден проводник, минаващ обратно към главния панел или точката на свързване - към горната част на този прът. Токът на повреда и токът на мълния трябва да преминават през двата без значително съпротивление. Ако скобата създава високо-устойчиво съединение, няма значение колко добра е пръчката. Ако прътът корозира и загуби контакт с околната почва, скобата е без значение.

Две неща, които тази система трябва да постигне: да разсее тока на повреда достатъчно бързо, за да могат защитните устройства да се задействат, и да поддържа еквипотенциално свързване, така че напрежението да не се натрупва между заземените структури. И двете изискват непрекъснат контакт с ниско-съпротивление от проводник до скоба, прът и почва. Всяко прекъсване в тази верига е проблем, който чака да се изрази.

Избор на заземителен прът: Решението, което е по-трудно, отколкото изглежда

Масивни медни заземителни пръти

Масивни медни заземителни прътиса точно както звучат - 99.9% електролитна мед от повърхността до сърцевината, без стомана, без покритие. Това еднообразие е смисълът. В агресивни почвени среди няма интерфейс между различни материали, които да се разслоят или корозират предпочитано. Пръчката се разгражда, ако изобщо се разгражда, с еднаква и много бавна скорост.

На практика това има най-голямо значение при крайбрежни инсталации (високо съдържание на хлорид), кисели почви под около pH 5 и подгизнала земя с продължителна висока влажност. Това са състоянията, които преждевременно изяждат облечените с мед-алтернативи. За критична инфраструктура - подстанции, заземяване на центрове за данни, системи за мълниезащита, където обаждането за поддръжка изисква изкопни работи - твърдите медни пръти са правилната спецификация. Типичният експлоатационен живот в нормална почва е 40 години или повече.

Механичният компромис-е реален: чистата мед е мека и прокарването на солидна медна пръчка през скалиста или силно уплътнена глина рискува тя да се огъне, преди да достигне дълбочина. Стандартното смекчаване е предварително -пробиване на пилотен отвор или използване на забиваща глава. Не нарушава сделката, просто нещо, което трябва да се вземе предвид при планирането на инсталацията.

Заземителни пръти с медно покритие

TheЗаземяващ прът с медно покритиее това, което всъщност инсталира по-голямата част от света. Стоманено ядро-с висока якост, свързано със слой от-мед с висока чистота отвън - получавате механичната издръжливост за преминаване през трудна почва без огъване, както и проводимостта и защитата от корозия на медта на повърхността, която действително е в контакт с почвата.

Спецификацията, която определя дали си струва да се купи-покрит с мед прът, е дебелината на медния слой. UL 467, северноамериканският стандарт за съответствие за оборудване за заземяване и свързване, определя минимум 0,010 инча (приблизително 254 микрона). Този минимум съществува, защото по-тънките медни слоеве не осигуряват адекватна електрохимична защита на границата на стоманената -почва. Когато медният слой се повреди, влагата и кислородът достигат до стоманената сърцевина, корозията се ускорява и устойчивостта се покачва.

Това е мястото, където всъщност съществува рискът от-продукта с ниска цена. Покритите с мед-пръчки от съвместими производители изглеждат идентични с тези от не-съответстващите. Не можете да ги различите визуално. Можете да ги различите само като помолите доставчиците за-доклади от изпитвания на напречно сечение, които показват действителните измервания на дебелината на медния слой -, а не изчисления на съотношението на теглото, които са по-малко надежден заместител. Ако доставчикът не може да предостави тази документация, спецификацията за тази въдица е по същество непроверима.

За повечето приложения - жилищно и търговско електрическо заземяване, заземяване на телекомуникационни кули, системи за електрически огради, заземяване на стълбове на разпределителни линии - медни-пръчки са правилният продукт. Производителността е адекватна, цената е по-ниска от твърдата мед и монтажът е по-лесен.

Поцинковани заземителни пръти

Поцинкованите пръти имат цинково покритие върху стоманена сърцевина. Цинкът корозира предимно и жертващо защитава стоманата отдолу, което е полезно, но цинкът се изчерпва по-бързо от медта в кисела почва или почва с висока -влажност. Очакваният експлоатационен живот е около 15 години при нормални условия, по-малко в агресивна среда.

Има и проблем със съвместимостта, който привлича хората: медни проводници и поцинковани (поцинковани) пръти не трябва да се свързват без биметална скоба. Медта и цинкът са далеч един от друг в галваничната серия. Във влажна почвена среда цинковото покритие ускорява собствената си корозия в контактната точка, което е точно мястото, където се нуждаете от връзката, за да остане стегната и проводима. Ако даден проект включва медни заземителни проводници -, които повечето правят - поцинкованите пръти създават проблем със съвместимостта, който трябва да се управлява активно.

Поцинкованите пръти са подходящи за временни инсталации, приложения с ниска{0}}критичност в потвърдено неутрална почва или ситуации, при които бюджетното ограничение е сериозно и околната среда наистина прощава.

Скоби: Компонентът, който повечето купувачи грешат

Никой не говори за скоби по начина, по който говорят за пръти, но изборът на скоби е мястото, където заземителните системи тихо се провалят. Скобата е постоянна механична връзка на недостъпно място. Няма рутинна поддръжка, за да хванете разграждаща се става. Какъвто и избор да бъде направен при възлагането на обществени поръчки, системата живее.

Скоби с болтове и U{0}}болтове

TheСкоба за меден заземителен прътв конфигурация на U-болт е най-разпространената скоба в полето - болт-и-седло, което притиска проводника към пръта. Лесен, -монтируем на място с основни инструменти, широко достъпен. За над{7}}връзки и достъпни-инсталации (жилищни панели,-надземни точки за заземяване на антени), това е правилният избор.

Ограничението е отпускането на болта. Термичният цикъл - прътът и проводникът се разширяват и свиват с температурните промени в продължение на години - постепенно разхлабват механичната връзка. Над земята техник може да го затегне отново. Под земята не могат. За всяка връзка, която ще бъде вкопана, скобите с U-болт са грешен избор.

Скоба за меден заземителен прът VICTORY

Скоби за паралелни канали

Два жлеба -, един за проводника, един за пръта -, компресирани от болтов механизъм. По-голяма контактна повърхност от U-болт, така че по-ниско съпротивление на съединението. Често срещано при приложения за заземяване на полюсни линии, където проводникът минава приблизително успоредно на пръта. Разумна опция от среден-обхват, при която връзката ще бъде достъпна за проверка.

Компресионни скоби

Фабрично{0}}кримпован или полево-кримпован върху проводника преди монтажа. Нагъването създава газо{3}}непропусклив интерфейс, който не разчита на напрежението на болта, за да поддържа проводимостта. Компресионните скоби са оценени за директно заравяне и издържат по-добре от типовете с болтове при постоянно мокри подземни условия. Когато връзката трябва да бъде постоянна и заровена, а екзотермичното заваряване не е в обхвата, правилно гофрирана компресионна скоба е правилният отговор.

Скоби за жълъди

Наречен заради формата си. Проектиран специално за директно погребване върху горната част на заземителен прът, приемащ диапазон от размери на проводника, UL 467, посочен за погребване в земя и бетон. Стандартна спецификация за жилищни и леки търговски инсталации, където скобата пада под нивото и остава там.

Екзотермично заваряване

Изобщо не е скоба - термитна реакция, която слива проводника и пръчката в една молекулна връзка. Получената връзка има същата проводимост като основната мед, не може да се разхлаби и няма да корозира на съединението. За заземителни мрежи на подстанции, промишлени съоръжения с висок -ток на повреда- и мълниезащитни токоотводи, IEEE Std 80 определя екзотермичното заваряване като предпочитан метод на свързване. Първоначалната цена е по-висока - специализирани форми, прахови заряди, обучен монтажник -, но за постоянни инсталации с високи-залагания, обосновката за ефективността е ясна.

Прът и скоба по приложение

Проблемът с галваничната корозия никой не поставя в техния лист със спецификации

Галванична корозия възниква, когато два различни метала се намират в електрически контакт във влажна среда. По-малко благородният метал корозира, за да защити по-благородния. Скоростта зависи от това на какво разстояние един от друг се намират двата метала върху галваничната серия и колко проводима е средата.

Сдвояването, което причинява най-много проблеми в системите за заземяване, е меден проводник върху галванизиран (поцинкован -покрит) стоманен прът с медна скоба. Медта е значително по-благородна от цинка. Във влажна почва цинковото покритие се разгражда в контактната точка - точно там, където механичната връзка трябва да остане стегната. Връзката се разхлабва и корозира едновременно.

Чистото решение е да запазите цялата система в едно и също метално семейство:Скоба за меден заземителен прътс мед илиЗаземяващ прът с медно покритие, елиминирайки изцяло проблема със съвместимостта. Когато това не е възможно - ако проектът наследява съществуваща смесена инсталация - е необходима биметална скоба, оценена за конкретния метален преход.

Корпусът с алуминиев проводник заслужава да се отбележи: медните пръти с алуминиеви проводници изискват скоба, изрично предназначена за преход от мед-към-алуминий. Връзките от алуминий-към-мед, които не са регистрирани, ще се повредят поради галванична корозия и ще го направят по-бързо в топла, влажна среда, където електрическата инфраструктура често е най-натоварена.

Справочни стандарти за трансгранични-доставки

За широкомащабни обществени поръчки само сертификационните знаци не са достатъчна проверка. Поискайте протоколи от тестове, показващи измервания на дебелината на медния слой от проверка на напречното-сечение, особено за покрити с мед-пръти, доставяни от нови доставчици. Сертификационният знак ви казва категорията на продукта; протоколът от теста ви казва дали конкретната партида отговаря на спецификацията.

Преди да направите поръчката: Седем въпроса

Какво е съпротивлението на почвата на това място? Високото съпротивление може да изисква множество пръти, по-голяма дълбочина или смес за усилване на заземяването, нанесена около електрода.

Какъв е химичният състав на почвата? Крайбрежни, киселинни или подгизнали среди оправдават твърдата мед пред облицовката с мед-. Не използвайте по-евтиния вариант и след това се чудете защо системата се нуждае от подмяна след пет години.

За какви нива на ток на повреда е предназначена тази система? Подстанциите и тежките промишлени съоръжения се нуждаят от екзотермични заваръчни връзки. Механичните клеми не са предназначени за същия капацитет на тока на повреда.

Има ли смесени метали в тази инсталация? Проверете съвместимостта на материала, преди да посочите скоби. Не приемайте нищо за това, което е било инсталирано преди това, ако това е модернизация.

Ще бъде ли вкопана връзката на скобата? Ако отговорът е да, скобите с U-болтове са изключени. Жълъдови или компресионни скоби, предназначени само за погребване.

Какъв стандарт управлява тази инсталация? Уверете се, че и прътът, и скобата носят приложимата маркировка в списъка. Един посочен и един непосочен не е съвместим модул.

Може ли доставчикът да предостави документация за проследимост? Особено за покрити с мед пръти, докладите от тестовете за дебелината на медния слой са единствената надеждна проверка на качеството, налична на етапа на доставка.

Системата за заземяване работи най-добре, когато е забравена - инсталирана правилно, заровена и никога повече не се е мислило за нея в продължение на 30 или 40 години. Решенията, които правят това възможно, се случват преди първата пръчка да влезе в земята.

ЧЗВ

Твърда мед или-облечена с мед - кое всъщност трябва да посоча?

За повечето проекти облицовката с мед-е правилният отговор. Електрическата производителност е сравнима, механичният монтаж е по-лесен в твърда почва и разликата в разходите е значима в мащаб. Твърдата мед се превръща в правилната спецификация, когато почвените условия са наистина агресивни - крайбрежни места, постоянно кисела или подгизнала земя - или когато инсталацията е на място, където подмяната би била оперативна трудна. Не избирайте по подразбиране масивна мед като граница на безопасност, ако условията на проекта не го оправдават. Настоявайте за проверена дебелина на медния слой от всеки доставчик на медно покритие.

Всъщност изисква ли се UL списък на скоба или е просто предпочитание?

За всяка управлявана от NEC-инсталация в Северна Америка списъкът с UL 467 както на пръта, така и на скобата е изискване за код, а не предпочитание. Инспекторите проверяват това. Освен съответствие с кода, UL маркировката показва независимо тестване за-носеща способност на ток, механична якост и устойчивост на корозия при условия на заравяне - нещата, които действително имат значение за вкопана постоянна връзка.

От колко заземителни пръта се нуждае един проект?

NEC определя жилищния минимум на един прът, като се изисква втори, ако първият измерва съпротивление над 25 ома. Електрическите оградни системи обикновено се нуждаят от три облечени с мед -пръта на разстояние минимум 10 фута, за да поддържат ефективността на оградата. Подстанциите и промишлените заземителни системи се изчисляват от измервания на съпротивлението на почвата с помощта на IEEE Std 80 - броят на прътите е резултат от процеса на проектиране, а не основно правило.

Може ли медна скоба да се свърже директно към поцинкована пръчка?

Не безопасно, не. Медта и цинкът са галванично несъвместими във влажна почва. Цинковото покритие корозира предимно в контактната точка -, което е най-лошото място за повреда. Или използвайте биметална скоба, предназначена за преход от цинк-към-мед, или елиминирайте проблема, като посочите медни или покрити с мед-пръти навсякъде и използвате скоба за меден заземителен прът, предназначена за свързване между-към-мед.

Как да проверя качеството на медния слой върху-покрит с мед прът преди покупка?

Поискайте отчети от металургични-тестове на напречно сечение, показващи действителни измервания на дебелината на медта. Минимумът UL 467 е 0,010 инча (254 микрона). Тестването на коефициента на тегло е по-малко надежден метод - той може да маскира тънки петна с технически приемлива средна стойност. Визуалната проверка е безполезна; съвместимите и не-съвместимите пръчки изглеждат идентични. Ако доставчикът откаже да предостави тестова документация, третирайте това като сигнал за качество.