Hướng dẫn về Thanh và Kẹp nối đất bằng đồng: Chọn hệ thống phù hợp mà không phải trả quá nhiều tiền hoặc cắt góc

Hầu hết các lỗi hệ thống nối đất đều không nghiêm trọng. Không có vụ nổ, không có khoảnh khắc thất bại rõ ràng. Thanh này sẽ bị ăn mòn âm thầm dưới lòng đất trong vòng 3 đến 5 năm, điện trở tăng cao và một ngày nào đó, sét đánh hoặc sự cố mà lẽ ra hệ thống phải xử lý sạch sẽ lại gây ra hư hỏng thiết bị hoặc sự cố an toàn. Vào thời điểm bất cứ ai truy tìm nó trở lại điện cực nối đất, quyết định mua sắm gây ra nó đã được đưa ra từ nhiều năm trước bởi một người nào đó tập trung vào đơn giá.

Hướng dẫn này được viết dành cho các kỹ sư và nhóm mua sắm muốn đưa ra quyết định chính xác ngay lần đầu tiên. Không phải là danh mục sản phẩm - một khuôn khổ để khớp thanh bên phải và kẹp với điều kiện thực tế của dự án.

Cọc tiếp đất và kẹp nối đất bằng đồng

Thanh và Kẹp là một hệ thống

Cần phải nêu rõ điều này vì bộ phận mua hàng thường chia đơn hàng: thanh từ nhà cung cấp này, kẹp từ nhà cung cấp khác, giá thấp nhất cho mỗi chi tiết đơn hàng. Vấn đề là cụm nối đất hoạt động như một hệ thống và kết nối yếu nhất trong hệ thống đó sẽ tạo ra giới hạn cho mọi thứ khác.

cáccọc nối đất bằng đồngtruyền động vào đất và tạo ra bề mặt dẫn điện với trái đất. Kẹp nối dây dẫn nối đất - thường là dây đồng trần chạy ngược trở lại bảng điều khiển chính hoặc điểm liên kết - với đầu thanh đó. Dòng điện sự cố và dòng điện sét phải di chuyển qua cả hai mà không có điện trở đáng kể. Nếu chiếc kẹp tạo ra mối nối có điện trở-cao thì thanh đó có tốt đến đâu cũng không thành vấn đề. Nếu thanh bị ăn mòn và mất tiếp xúc với đất xung quanh thì kẹp không còn tác dụng nữa.

Hai điều mà hệ thống này phải hoàn thành: tiêu tán dòng điện sự cố đủ nhanh để các thiết bị bảo vệ có thể ngắt và duy trì liên kết đẳng thế để điện áp không tích tụ giữa các cấu trúc nối đất. Cả hai đều yêu cầu tiếp xúc liên tục, có điện trở thấp-từ dây dẫn đến kẹp, thanh nối với đất. Bất kỳ sự đứt gãy nào trong chuỗi đó đều là một vấn đề đang chờ được bộc lộ.

Chọn cọc tiếp đất: Quyết định khó hơn vẻ ngoài của nó

Thanh nối đất bằng đồng rắn

Thanh nối đất bằng đồng rắnchính xác là những gì chúng nghe giống như đồng điện phân - 99.9% từ bề mặt đến lõi, không có thép, không có lớp phủ. Sự đồng nhất đó chính là điểm mấu chốt. Trong môi trường đất xâm thực, không có ranh giới giữa các vật liệu khác nhau nên có thể dễ bị tách lớp hoặc ăn mòn. Thanh sẽ bị thoái hóa, nếu nó hoàn toàn bị thoái hóa, với tốc độ đồng đều và rất chậm.

Trong thực tế, điều này quan trọng nhất ở các công trình ven biển (hàm lượng clorua cao), đất chua có độ pH dưới khoảng 5 và đất ngập nước với độ ẩm cao kéo dài. Đây là những tình trạng ăn mòn sớm các chất thay thế bọc đồng-. Đối với cơ sở hạ tầng quan trọng - trạm biến áp, nối đất trung tâm dữ liệu, hệ thống chống sét trong đó yêu cầu bảo trì yêu cầu đào - thanh đồng rắn là thông số kỹ thuật chính xác. Tuổi thọ điển hình trong đất bình thường là 40 năm hoặc hơn.

Sự cân bằng-về mặt cơ học là có thật: đồng nguyên chất mềm và việc truyền một thanh đồng rắn xuyên qua đá hoặc đất sét được nén chặt có nguy cơ làm cong thanh trước khi nó chạm tới độ sâu. Biện pháp giảm thiểu tiêu chuẩn là-khoan trước một lỗ thí điểm hoặc sử dụng đầu dẫn động. Không phải là yếu tố phá vỡ thỏa thuận, chỉ là điều gì đó cần được tính đến trong kế hoạch lắp đặt.

Thanh nối đất bọc đồng

cácThanh nối đất bọc đồnglà những gì hầu hết thế giới thực sự cài đặt. Lõi thép có độ bền-cao, được liên kết với một lớp đồng-có độ tinh khiết cao ở bên ngoài -, bạn sẽ có được độ bền cơ học để đi qua đất khó mà không bị uốn cong cũng như khả năng dẫn điện và chống ăn mòn của đồng trên bề mặt thực sự tiếp xúc với đất.

Thông số kỹ thuật xác định liệu thanh bọc đồng có đáng mua hay không là độ dày lớp đồng. UL 467, tiêu chuẩn tuân thủ của Bắc Mỹ đối với thiết bị nối đất và liên kết, đặt ra kích thước tối thiểu là 0,010 inch (khoảng 254 micron). Mức tối thiểu đó tồn tại vì các lớp đồng mỏng hơn không cung cấp đủ khả năng bảo vệ điện hóa ở bề mặt tiếp xúc đất-thép. Khi lớp đồng bị hỏng, hơi ẩm và oxy sẽ đến lõi thép, tốc độ ăn mòn tăng lên và điện trở tăng cao.

Đây thực sự là nơi rủi ro về sản phẩm có chi phí thấp. Thanh đồng-được bọc từ các nhà sản xuất tuân thủ trông giống hệt với thanh của các nhà sản xuất không-tuân thủ. Bạn không thể phân biệt chúng bằng mắt thường. Bạn chỉ có thể phân biệt chúng bằng cách yêu cầu nhà cung cấp cung cấp-báo cáo thử nghiệm cắt ngang cho thấy số đo độ dày lớp đồng thực tế - chứ không phải tính toán tỷ lệ trọng lượng, vốn là một proxy kém tin cậy hơn. Nếu nhà cung cấp không thể cung cấp tài liệu đó thì thông số kỹ thuật của thanh đó về cơ bản là không thể kiểm chứng được.

Đối với phần lớn các ứng dụng - nối đất điện dân dụng và thương mại, nối đất tháp viễn thông, hệ thống hàng rào điện, thanh nối đất - cột đồng{2}}dây phân phối là sản phẩm phù hợp. Hiệu suất phù hợp, chi phí thấp hơn đồng nguyên khối và việc lắp đặt dễ dàng hơn.

Thanh nối đất mạ kẽm

Thanh mạ kẽm có lớp mạ kẽm trên lõi thép. Kẽm ăn mòn ưu tiên và hy sinh lớp thép bên dưới, điều này rất hữu ích, nhưng kẽm cạn kiệt nhanh hơn đồng trong đất có tính axit hoặc độ ẩm cao. Tuổi thọ sử dụng dự kiến ​​là khoảng 15 năm trong điều kiện bình thường, ít hơn trong môi trường khắc nghiệt.

Ngoài ra còn có một vấn đề về khả năng tương thích khiến mọi người chú ý: dây dẫn đồng và thanh mạ kẽm ({0}}mạ kẽm) không được kết nối nếu không có kẹp lưỡng kim. Đồng và kẽm nằm cách xa nhau trên dãy điện. Trong môi trường đất ẩm, lớp phủ kẽm sẽ tăng tốc độ ăn mòn của chính nó tại điểm tiếp xúc, đây chính xác là nơi bạn cần kết nối để luôn chặt chẽ và dẫn điện. Nếu một dự án đang chạy dây dẫn nối đất bằng đồng - mà hầu hết làm bằng thanh mạ kẽm - sẽ gây ra vấn đề về khả năng tương thích cần được quản lý tích cực.

Thanh mạ kẽm phù hợp cho việc lắp đặt tạm thời, các ứng dụng có mức độ quan trọng-thấp ở vùng đất trung tính đã được xác nhận hoặc các tình huống có hạn chế về ngân sách nghiêm trọng và môi trường thực sự dễ tha thứ.

Kẹp: Thành phần mà hầu hết người mua đều hiểu sai

Không ai nói về kẹp theo cách họ nói về thanh, nhưng việc lựa chọn kẹp là lúc hệ thống nối đất lặng lẽ bị hỏng. Kẹp là một kết nối cơ học cố định ở một vị trí không thể tiếp cận được. Không cần bảo trì định kỳ để phát hiện khớp bị thoái hóa. Bất kỳ lựa chọn nào được đưa ra khi mua sắm đều là những gì hệ thống tuân theo.

Kẹp bu lông và U{0}}Kẹp bu lông

cácKẹp đất bằng đồngtrong cấu hình bu lông U{0}}là loại kẹp phổ biến nhất trong lĩnh vực - cụm bu lông-và-bu lông có tác dụng nén dây dẫn vào thanh. Đơn giản, có thể cài đặt tại hiện trường bằng các công cụ cơ bản, có sẵn rộng rãi. Đối với-kết nối cấp trên và cài đặt có thể truy cập-có thể kiểm tra (tấm bảng dân dụng,-điểm nối đất ăng-ten trên mặt đất), đây là lựa chọn đúng đắn.

Hạn chế là sự giãn của bu lông. Chu kỳ nhiệt - thanh và dây dẫn giãn nở và co lại khi nhiệt độ thay đổi theo năm - dần dần làm lỏng khớp cơ khí. Trên mặt đất, kỹ thuật viên có thể siết chặt lại. Dưới lòng đất, họ không thể. Đối với bất kỳ kết nối nào sẽ bị chôn vùi, kẹp bu lông chữ U là lựa chọn sai lầm.

Kẹp thanh đất bằng đồng VICTORY

Kẹp rãnh song song

Hai rãnh - một cho dây dẫn, một cho thanh - được nén bằng cơ cấu bắt vít. Diện tích bề mặt tiếp xúc lớn hơn bu lông chữ U, do đó điện trở ở mối nối thấp hơn. Phổ biến trong các ứng dụng nối đất bằng đường cực trong đó dây dẫn chạy gần như song song với thanh. Một tùy chọn tầm trung{6}}hợp lý nơi kết nối có thể được truy cập để kiểm tra.

Kẹp nén

Nhà máy-được uốn hoặc tại hiện trường-được uốn trên dây dẫn trước khi lắp ráp. Phần uốn tạo ra một bề mặt kín khí mà không phụ thuộc vào lực căng của bu lông để duy trì độ dẫn điện. Kẹp nén được đánh giá để chôn trực tiếp và giữ tốt hơn các loại bắt vít trong điều kiện ngầm ẩm ướt liên tục. Khi một kết nối cần phải được cố định và chôn, và hàn tỏa nhiệt không nằm trong phạm vi áp dụng, kẹp nén được uốn đúng cách là câu trả lời phù hợp.

Kẹp quả sồi

Được đặt tên theo hình dạng của chúng. Được thiết kế đặc biệt để chôn trực tiếp trên đầu thanh nối đất, chấp nhận nhiều kích cỡ dây dẫn, UL 467 được liệt kê để chôn trong đất và bê tông. Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho việc lắp đặt khu dân cư và thương mại nhẹ trong đó kẹp đi xuống dưới lớp và vẫn ở đó.

Hàn tỏa nhiệt

Hoàn toàn không phải là một chiếc kẹp - một phản ứng nhiệt nhôm kết hợp dây dẫn và thanh thành một liên kết phân tử duy nhất. Kết nối thu được có độ dẫn điện tương tự như đồng cơ bản, không thể lỏng lẻo và không bị ăn mòn ở khớp. Đối với lưới nối đất của trạm biến áp, các cơ sở công nghiệp có dòng điện-lỗi-cao và dây dẫn sét chống sét, IEEE Std 80 xác định hàn tỏa nhiệt là phương pháp kết nối ưu tiên. Chi phí trả trước cao hơn - khuôn chuyên dụng, phí bột, trình cài đặt được đào tạo - nhưng đối với việc lắp đặt cố định-có mức đặt cược cao thì việc chứng minh hiệu suất rất đơn giản.

Thanh và Kẹp theo ứng dụng

Vấn đề ăn mòn điện không ai đưa vào bảng thông số kỹ thuật của họ

Ăn mòn điện xảy ra khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc điện trong môi trường ẩm ướt. Kim loại kém quý hơn bị ăn mòn để bảo vệ kim loại cao quý hơn. Tỷ lệ này phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai kim loại trên dãy điện và độ dẫn điện của môi trường.

Việc ghép nối gây ra nhiều rắc rối nhất trong hệ thống nối đất là dây dẫn đồng trên một thanh thép mạ kẽm (mạ{0}}kẽm) có kẹp đồng. Đồng cao quý hơn đáng kể so với kẽm. Trong đất ẩm, lớp mạ kẽm bị thoái hóa tại điểm tiếp xúc -, chính xác là nơi kết nối cơ học cần được giữ chặt. Kết nối lỏng lẻo và bị ăn mòn cùng một lúc.

Giải pháp sạch là giữ toàn bộ hệ thống trong cùng một nhóm kim loại:Kẹp đất bằng đồngbằng đồng hoặcThanh nối đất bọc đồng, loại bỏ hoàn toàn vấn đề tương thích. Khi điều đó là không thể - nếu dự án kế thừa hệ thống lắp đặt hỗn hợp hiện có - thì cần phải có kẹp lưỡng kim được xếp hạng cho quá trình chuyển đổi kim loại cụ thể.

Điều đáng chú ý là vỏ dây dẫn bằng nhôm: các thanh đồng có dây dẫn bằng nhôm cần có một chiếc kẹp được xếp hạng rõ ràng để chuyển đổi đồng -sang-nhôm. Các kết nối nhôm-với-đồng không được liệt kê sẽ bị hỏng do ăn mòn điện và chúng sẽ hoạt động nhanh hơn trong môi trường ấm áp, ẩm ướt, nơi cơ sở hạ tầng điện thường chịu áp lực cao nhất.

Tham khảo tiêu chuẩn cho việc mua sắm xuyên biên giới-

Đối với hoạt động mua sắm quy mô lớn, chỉ nhãn hiệu chứng nhận là không đủ để xác minh. Yêu cầu báo cáo thử nghiệm hiển thị số đo độ dày lớp đồng từ quá trình kiểm tra-mặt cắt ngang, đặc biệt đối với thanh bọc đồng-có nguồn gốc từ nhà cung cấp mới. Dấu chứng nhận cho bạn biết danh mục sản phẩm; báo cáo thử nghiệm cho bạn biết liệu lô cụ thể có đáp ứng được thông số kỹ thuật hay không.

Trước khi bạn đặt hàng: Bảy câu hỏi

Điện trở suất của đất ở vị trí này là bao nhiêu? Điện trở suất cao có thể yêu cầu nhiều thanh, độ sâu lớn hơn hoặc hợp chất tăng cường nối đất được áp dụng xung quanh điện cực.

Hóa học đất là gì? Môi trường ven biển, có tính axit hoặc ngập úng phù hợp cho đồng rắn trên lớp bọc đồng-. Đừng sử dụng tùy chọn rẻ hơn và sau đó tự hỏi tại sao hệ thống cần được thay thế sau 5 năm nữa.

Hệ thống này được thiết kế cho mức độ lỗi hiện tại nào? Trạm biến áp và cơ sở công nghiệp nặng cần kết nối hàn tỏa nhiệt. Kẹp cơ không được đánh giá cho cùng khả năng dòng điện sự cố.

Có kim loại hỗn hợp trong cài đặt này? Xác minh tính tương thích của vật liệu trước khi chỉ định kẹp. Giả sử không có gì về những gì đã được cài đặt trước đó nếu đây là một trang bị thêm.

Kết nối kẹp sẽ được chôn? Nếu có, kẹp bu lông chữ U không còn cần thiết nữa. Kẹp Acorn hoặc kẹp nén được xếp hạng chỉ để chôn cất.

Tiêu chuẩn nào chi phối việc cài đặt này? Xác nhận rằng cả thanh và kẹp đều có dấu niêm yết phù hợp. Một được liệt kê và một không được liệt kê không phải là một hội đồng tuân thủ.

Nhà cung cấp có thể cung cấp tài liệu truy xuất nguồn gốc không? Đặc biệt đối với thanh bọc đồng-, các báo cáo thử nghiệm về độ dày lớp đồng là xác minh chất lượng đáng tin cậy duy nhất hiện có ở giai đoạn mua sắm.

Hệ thống nối đất hoạt động tốt nhất khi nó bị lãng quên - được lắp đặt đúng cách, bị chôn vùi và không bao giờ nghĩ đến nữa trong 30 hoặc 40 năm. Những quyết định khiến điều đó có thể xảy ra trước khi cây gậy đầu tiên cắm xuống đất.

Câu hỏi thường gặp

Đồng nguyên khối hoặc đồng -được bọc - tôi thực sự nên chỉ định loại nào?

Đối với hầu hết các dự án, lớp bọc đồng{0}}là câu trả lời đúng. Hiệu suất điện tương đương, việc lắp đặt cơ học dễ dàng hơn trên đất cứng và sự khác biệt về chi phí có ý nghĩa ở quy mô lớn. Đồng rắn trở thành thông số kỹ thuật chính xác khi điều kiện đất thực sự hung hãn - ở các khu vực ven biển, mặt đất luôn có tính axit hoặc ngập úng - hoặc khi việc lắp đặt ở vị trí mà việc thay thế sẽ khó vận hành. Đừng mặc định sử dụng đồng nguyên khối làm giới hạn an toàn nếu các điều kiện của dự án không chứng minh được điều đó. Hãy yêu cầu độ dày lớp đồng đã được xác minh từ bất kỳ-nhà cung cấp tấm đồng nào.

Việc liệt kê UL trên một chiếc kẹp có thực sự cần thiết hay chỉ là một sở thích?

Đối với mọi hệ thống lắp đặt do NEC- quản lý ở Bắc Mỹ, danh sách UL 467 trên cả thanh và kẹp là yêu cầu về mã chứ không phải là ưu tiên. Thanh tra kiểm tra điều này. Ngoài việc tuân thủ mã, dấu UL còn biểu thị việc kiểm tra độc lập về-khả năng mang dòng điện, độ bền cơ học và khả năng chống ăn mòn trong điều kiện chôn vùi - những điều thực sự quan trọng đối với kết nối cố định được chôn dưới đất.

Một dự án cần bao nhiêu cọc đất?

NEC đặt mức tối thiểu dân cư ở một thanh, bắt buộc phải có thanh thứ hai nếu thanh đầu tiên đo được điện trở trên 25 ohms. Hệ thống hàng rào điện thường cần ba thanh bọc đồng-cách nhau tối thiểu 10 foot để duy trì hiệu suất của hàng rào. Hệ thống nối đất trạm biến áp và công nghiệp được tính toán từ các phép đo điện trở suất của đất bằng cách sử dụng IEEE Std 80 - số lượng cọc là kết quả của quá trình thiết kế chứ không phải quy tắc kinh nghiệm.

Kẹp đồng có thể kết nối trực tiếp với thanh mạ kẽm không?

Không an toàn, không. Đồng và kẽm không tương thích về mặt điện hóa trong đất ẩm. Lớp phủ kẽm ăn mòn chủ yếu ở điểm tiếp xúc -, đây là nơi dễ bị hỏng nhất. Hoặc sử dụng kẹp lưỡng kim được xếp hạng cho quá trình chuyển đổi kẽm-thành-đồng hoặc loại bỏ vấn đề bằng cách chỉ định các thanh bọc đồng hoặc đồng{6}}trong suốt và sử dụng Kẹp thanh nối đất bằng đồng được thiết kế cho kết nối đồng-sang-đồng.

Làm cách nào để xác minh chất lượng lớp đồng trên thanh-đồng bọc trước khi mua?

Yêu cầu báo cáo thử nghiệm luyện kim mặt cắt ngang-cho thấy số đo độ dày đồng thực tế. Tối thiểu UL 467 là 0,010 inch (254 micron). Kiểm tra tỷ lệ trọng lượng là một phương pháp kém tin cậy hơn - nó có thể che đi những điểm mỏng bằng mức trung bình có thể chấp nhận được về mặt kỹ thuật. Kiểm tra trực quan là vô ích; các thanh-tuân thủ và không tuân thủ trông giống hệt nhau. Nếu nhà cung cấp từ chối cung cấp tài liệu kiểm tra, hãy coi đó là tín hiệu chất lượng.