Vara zemējuma stieņu un skavu rokasgrāmata: pareizās sistēmas izvēle, nepārmaksājot vai negriežot stūri

Lielākā daļa zemējuma sistēmas kļūmju nav dramatiskas. Nav sprādziena, nav acīmredzama neveiksmes brīža. Trīs līdz piecus gadus stienis klusi sarūsē pazemē, palielinās pretestība, un kādu dienu zibens spēriens vai kļūmes gadījums, ar kuru sistēmai bija jārīkojas tīri, tā vietā izraisa aprīkojuma bojājumus vai drošības incidentus. Kamēr kāds to izseko līdz zemējuma elektrodam, iepirkuma lēmumu, kas to izraisīja, pirms gadiem pieņēma kāds, koncentrējoties uz vienības cenu.

Šī rokasgrāmata ir paredzēta inženieriem un iepirkumu komandām, kas pirmo reizi vēlas pieņemt pareizu lēmumu. Nav produktu katalogs - ietvars pareizā stieņa un skavas pieskaņošanai faktiskajiem projekta apstākļiem.

Vara zemējuma stieņi un zemējuma skavas

Stienis un skava ir viena sistēma

Ir vērts to skaidri pateikt, jo iepirkumu nodaļas bieži sadala pasūtījumu: stieņi no viena piegādātāja, skavas no cita, zemākā cena katrai rindas vienībai. Problēma ir tāda, ka zemējuma bloks darbojas kā sistēma, un vājākais savienojums šajā sistēmā nosaka griestus visam pārējam.

Thevara zemējuma stienisieplūst augsnē un rada vadošu saskarni ar zemi. Skava savieno zemējuma vadu - parasti tukšu vara vadu, kas iet atpakaļ uz galveno paneli vai savienojuma punktu - ar šī stieņa augšdaļu. Bojājuma strāvai un zibens pārsprieguma strāvai ir jāpārvietojas cauri abām bez nozīmīgas pretestības. Ja skava izveido savienojumu ar augstu pretestību{5}}, nav nozīmes tam, cik labs ir stienis. Ja stienis sarūsē un zaudē kontaktu ar apkārtējo augsni, skavai nav nozīmes.

Šai sistēmai ir jāpaveic divas lietas: pietiekami ātri jāizkliedē bojājuma strāva, lai aizsargierīces varētu iedarboties, un jāuztur potenciāla izlīdzināšana, lai starp iezemētajām konstrukcijām neveidotos spriegums. Abiem ir nepieciešams nepārtraukts, zemas{1}}pretestības kontakts no vadītāja līdz skavas līdz stienim ar augsni. Jebkurš pārtraukums šajā ķēdē ir problēma, kas gaida savu izpausmi.

Zemējuma stieņa izvēle: lēmums, kas ir grūtāks, nekā izskatās

Cietie vara zemes stieņi

Cietie vara zemes stieņiir tieši tādi, kādi tie izklausās - 99.9% elektrolītiskā vara no virsmas līdz serdei, bez tērauda, ​​bez pārklājuma. Šī vienveidība ir galvenais. Agresīvās augsnes vidēs nav saskarnes starp dažādiem materiāliem, kas var galvenokārt atslāņoties vai korodēt. Stienis degradējas, ja tas vispār degradējas, vienmērīgi un ļoti lēni.

Praksē tam ir vislielākā nozīme piekrastes iekārtās (augsts hlorīda saturs), skābās augsnēs, kuru pH ir mazāks par aptuveni 5, un ūdeņainā augsnē ar ilgstošu augstu mitruma līmeni. Šie ir apstākļi, kas priekšlaicīgi patērē vara-apklātas alternatīvas. Kritiskās infrastruktūras - apakšstacijām, datu centru zemējums, zibensaizsardzības sistēmas, kur tehniskās apkopes izsaukumā ir nepieciešama rakšana, - cietie vara stieņi ir pareizā specifikācija. Tipisks kalpošanas laiks normālā augsnē ir 40 gadi vai vairāk.

Mehāniskais kompromiss-ir reāls: tīrs varš ir mīksts, un, dzenot cietu vara stieni cauri akmeņainiem vai stipri sablīvētiem māliem, pastāv risks, ka stieni var saliekt, pirms tas sasniedz dziļumu. Standarta mazināšanas metode ir iepriekšēja-izurbuma urbšana vai dzengalvas izmantošana. Nav darījuma lauzējs, tikai kaut kas, kas jāņem vērā uzstādīšanas plānošanā.

Vara pārklāti zemējuma stieņi

TheVara pārklāts zemējuma stienisir tas, ko lielākā daļa pasaules faktiski instalē. Augstas -stiprības tērauda serdeņa, kas ir savienota ar augstas-tīrības vara slāni no ārpuses, - nodrošina mehānisko izturību, lai izbrauktu sarežģītu augsni bez liekšanas, kā arī vara vadītspēja un aizsardzība pret koroziju uz virsmas, kas faktiski saskaras ar augsni.

Specifikācija, kas nosaka, vai ir vērts iegādāties vara{0}}apklātu stieni, ir vara slāņa biezums. UL 467, Ziemeļamerikas atbilstības standarts zemējuma un savienošanas aprīkojumam, nosaka vismaz 0,010 collas (aptuveni 254 mikroni). Šis minimums pastāv, jo plānāki vara slāņi nenodrošina atbilstošu elektroķīmisko aizsardzību tērauda{6}}augsnes saskarnē. Kad vara slānis sabojājas, mitrums un skābeklis sasniedz tērauda serdi, korozija paātrinās un pretestība pieaug.

Šeit faktiski pastāv zemo{0}}izmaksas produktu risks. Vara-apklātie stieņi no prasībām atbilstošu ražotājiem izskatās identiski tiem, kas ražoti neatbilstošiem-. Jūs tos nevarat atšķirt vizuāli. Jūs varat tos atšķirt, tikai pieprasot piegādātājiem šķērsgriezuma -pārbaudes pārskatus, kas parāda faktiskos vara slāņa biezuma mērījumus -, nevis svara attiecības aprēķinus, kas ir mazāk uzticams aizstājējs. Ja piegādātājs nevar nodrošināt šo dokumentāciju, šī stieņa specifikācija būtībā nav pārbaudāma.

Lielākajai daļai lietojumu - dzīvojamo un komerciālo elektrisko zemējums, telekomunikāciju torņu zemējums, elektrisko žogu sistēmas, sadales līnijas stabu zemējums - vara-apvilkti stieņi ir piemērots produkts. Veiktspēja ir atbilstoša, izmaksas ir zemākas par cieto varu, un uzstādīšana ir vienkāršāka.

Cinkoti zemējuma stieņi

Cinkotajiem stieņiem ir cinka pārklājums virs tērauda serdes. Cinks galvenokārt korodē un nevainojami aizsargā apakšā esošo tēraudu, kas ir noderīgi, taču skābā vai augsta mitruma augsnē cinks noārdās ātrāk nekā varš. Paredzamais kalpošanas laiks ir aptuveni 15 gadi normālos apstākļos, mazāks agresīvā vidē.

Pastāv arī saderības problēma, kas pārsteidz cilvēkus: vara vadus un cinkotus (ar cinku{0}}pārklājumu) stieņus nedrīkst savienot bez bimetāla skavas. Varš un cinks galvaniskajā sērijā atrodas tālu viens no otra. Mitrās augsnes vidē cinka pārklājums paātrina savu koroziju kontaktpunktā, kur ir nepieciešams savienojums, lai tas būtu cieši un vadītspējīgs. Ja projektā darbojas vara zemējuma vadi -, ko izmanto lielākā daļa -, cinkotie stieņi rada saderības problēmu, kas ir aktīvi jāpārvalda.

Cinkotie stieņi ir piemēroti pagaidu instalācijām, zemas-kritikas izmantošanai apstiprinātā neitrālā augsnē vai situācijās, kad budžeta ierobežojumi ir nopietni un vide ir patiesi piedodoša.

Skavas: sastāvdaļa vairums pircēju kļūdās

Neviens nerunā par skavām tā, kā runā par stieņiem, bet skavu izvēle ir vieta, kur zemējuma sistēmas klusi neizdodas. Skava ir pastāvīgs mehānisks savienojums nepieejamā vietā. Nav nepieciešama regulāra apkope, lai noķertu degradējošu savienojumu. Neatkarīgi no tā, kāda izvēle tiek veikta iepirkumā, sistēma dzīvo ar to.

Skrūves un U{0}}skrūvju skavas

TheVara zemes stieņa skavaU-skrūves konfigurācijā ir visizplatītākā skava laukā - skrūve-un-seglu komplekts, kas saspiež vadītāju pret stieni. Vienkārša, uz vietas{5}}instalējama ar pamata rīkiem, plaši pieejama. Šī ir pareizā izvēle augstāka-pakāpju savienojumiem un{8}}pieejamām instalācijām (dzīvojamo māju paneļiem, virs-zemes antenas zemējuma punktiem).

Ierobežojums ir skrūvju atslābināšana. Termiskā cikliskuma - stieņa un vadītāja izplešanās un saraušanās ar temperatūras izmaiņām gadu gaitā - pakāpeniski atslābina mehānisko savienojumu. Virs zemes tehniķis to var pievilkt. Pazemē viņi nevar. Jebkuram savienojumam, kas tiks ierakts, U-skrūvju skavas ir nepareiza izvēle.

VICTORY Vara zemējuma stieņa skava

Paralēlas rievas skavas

Divas rievas - viena vadītājam, viena stienim -, kas saspiesta ar skrūvējamu mehānismu. Vairāk saskares virsmas nekā U-skrūvei, tāpēc savienojuma vietā ir mazāka pretestība. Izplatīts polu līnijas zemējuma lietojumos, kur vadītājs atrodas aptuveni paralēli stienim. Saprātīga vidēja diapazona -opcija, kurā savienojums būs pieejams pārbaudei.

Kompresijas skavas

Rūpnīcas-presēta vai lauka-presēta uz vadītāja pirms montāžas. Saspiešana rada gāzi necaurlaidīgu- saskarni, kas nav atkarīga no skrūvju spriegošanas, lai uzturētu vadītspēju. Kompresijas skavas ir paredzētas tiešai ierakšanai un iztur labāk nekā pieskrūvētie veidi pastāvīgi mitros pazemes apstākļos. Ja savienojumam ir jābūt pastāvīgam un apraktam un eksotermiskā metināšana nav piemērota, pareizi saspiesta kompresijas skava ir pareizā atbilde.

Acorn skavas

Nosaukts to formas dēļ. Īpaši izstrādāts tiešai aprakšanai virs zemes stieņa augšdaļas, pieļaujot dažādu izmēru vadītājus, UL 467, kas iekļauti zemē un betonā. Standarta specifikācija dzīvojamām un vieglajām komerciālajām instalācijām, kur skava ir zemāka par pakāpi un paliek tur.

Eksotermiskā metināšana

Nepavisam nav skava - termīta reakcija, kas savieno vadītāju un stieni vienā molekulārā saitē. Iegūtajam savienojumam ir tāda pati vadītspēja kā pamata vara, tas nevar atslābt un nerūsē savienojuma vietā. Apakšstaciju zemējuma tīkliem, augstas{3}}bojājumu-strāvas rūpnieciskajām iekārtām un zibensaizsardzības novadvadiem IEEE Std 80 nosaka eksotermisko metināšanu kā vēlamo savienojuma metodi. Sākotnējās izmaksas ir augstākas - specializētas veidnes, pulvera lādiņi, apmācīts uzstādītājs -, taču pastāvīgām instalācijām ar augstām- likmēm veiktspējas pamatojums ir vienkāršs.

Stienis un skava pēc pielietojuma

Galvaniskās korozijas problēma Neviens neievieto savā specifikāciju lapā

Galvaniskā korozija rodas, ja divi atšķirīgi metāli atrodas elektriskajā kontaktā mitrā vidē. Mazāk cēls metāls korodē, lai aizsargātu cēlāko. Likme ir atkarīga no tā, cik tālu viens no otra galvaniskajā sērijā atrodas divi metāli un cik vadoša ir vide.

Visvairāk problēmu zemējuma sistēmās rada vara vads uz cinkota (ar cinka-pārklājuma) tērauda stieņa ar vara skavu. Varš ir ievērojami cēlāks par cinku. Slapjā augsnē cinka pārklājums noārdās kontaktpunktā - tieši tur, kur mehāniskajam savienojumam ir jāpaliek ciešam. Savienojums vienlaikus atslābst un korodē.

Tīrs risinājums ir saglabāt visu sistēmu vienā metālu saimē:Vara zemes stieņa skavaar varu vaiVara pārklāts zemējuma stienis, pilnībā novēršot saderības problēmu. Ja tas nav iespējams, - ja projekts pārmanto esošu jauktu instalāciju -, ir nepieciešama bimetāla skava, kas paredzēta konkrētajai metāla pārejai.

Alumīnija vadītāja korpuss ir vērts atzīmēt: vara stieņiem ar alumīnija vadītājiem ir nepieciešama skava, kas ir īpaši paredzēta vara{0}}uz{1}}pārejai no alumīnija. Sarakstā neiekļautie alumīnija-–-vara savienojumi sabojājas galvaniskās korozijas dēļ, un tie to paveiks ātrāk siltā, mitrā vidē, kur elektriskā infrastruktūra bieži ir visvairāk noslogota.

Standartu atsauce{0}}pārrobežu iepirkumiem

Liela mēroga-iepirkuma gadījumā ar sertifikācijas zīmēm vien nepietiek. Pieprasiet testa ziņojumus, kuros parādīti vara slāņa biezuma mērījumi no šķērsgriezuma-pārbaudes, jo īpaši attiecībā uz vara-apklātiem stieņiem, kas iegūti no jauniem piegādātājiem. Sertifikācijas zīme norāda produkta kategoriju; testa ziņojums norāda, vai konkrētā partija atbilst specifikācijai.

Pirms pasūtījuma veikšanas: septiņi jautājumi

Kāda ir augsnes pretestība šajā vietā? Augstai pretestībai var būt nepieciešami vairāki stieņi, lielāks dziļums vai zemējuma uzlabošanas savienojums, kas tiek uzklāts ap elektrodu.

Kāda ir augsnes ķīmija? Piekrastes, skāba vai ar ūdeni piesātināta vide nodrošina cieto varu, nevis vara{0}}apklājumu. Neizmantojiet lētāko variantu un tad brīnieties, kāpēc sistēma ir jānomaina pēc pieciem gadiem.

Kādiem bojājumu strāvas līmeņiem šī sistēma ir paredzēta? Apakšstacijām un smagajām rūpniecības iekārtām ir nepieciešami eksotermiski metināšanas savienojumi. Mehāniskās skavas nav paredzētas vienai un tai pašai bojājuma strāvas jaudai.

Vai šajā instalācijā ir jaukti metāli? Pirms skavu norādīšanas pārbaudiet materiālu saderību. Pieņemsim, ka nekas par to, kas tika instalēts iepriekš, ja tas ir modernizēts.

Vai skavas savienojums tiks aprakts? Ja jā, U{0}}skrūvju skavas ir novilktas no galda. Zīles vai kompresijas skavas, kas paredzētas tikai apbedīšanai.

Kāds standarts regulē šo instalāciju? Pārliecinieties, ka gan stienim, gan skavai ir atbilstošā saraksta zīme. Viens sarakstā un viens sarakstā neiekļauts nav atbilstošs komplekts.

Vai piegādātājs var nodrošināt izsekojamības dokumentāciju? Vara slāņa biezuma testa pārskati, jo īpaši attiecībā uz vara{0}}apšūtiem stieņiem, ir vienīgā uzticamā kvalitātes pārbaude, kas pieejama iepirkuma posmā.

Zemējuma sistēma vislabāk darbojas, ja tā ir aizmirsta - pareizi uzstādīta, aprakta un par to vairs nav domāts 30 vai 40 gadus. Lēmumi, kas to padara iespējamu, notiek, pirms pirmais stienis nonāk zemē.

FAQ

Ciets varš vai vara -pārklāts -, kas man būtu jānorāda?

Lielākajai daļai projektu pareizā atbilde ir{0}}vara pārklājums. Elektriskā veiktspēja ir salīdzināma, mehāniskā uzstādīšana ir vieglāka cietā augsnē, un izmaksu atšķirība ir nozīmīga mērogā. Ciets varš kļūst par pareizo specifikāciju, ja augsnes apstākļi ir patiesi agresīvi - piekrastes vietās, pastāvīgi skāba vai ar ūdeni piesātināta zeme - vai ja iekārta atrodas vietā, kur nomaiņa būtu ekspluatācijas ziņā sarežģīta. Neizmantojiet pēc noklusējuma cieto varu kā drošības rezervi, ja projekta apstākļi to neattaisno. Pieprasiet pārbaudīt vara slāņa biezumu no jebkura vara pārklājuma piegādātāja.

Vai tiešām ir nepieciešams UL ieraksts uz skavas, vai arī tas ir tikai priekšroka?

Jebkurai NEC{0}}pārvaldītajai instalācijai Ziemeļamerikā UL 467 uzskaitījums gan uz stieņa, gan skavas ir koda prasība, nevis priekšroka. Inspektori to pārbauda. Papildus atbilstībai kodam UL zīme norāda uz neatkarīgu strāvas-nestspējas, mehāniskās izturības un izturības pret koroziju pārbaudi apbedīšanas apstākļos - lietām, kas faktiski ir svarīgas apglabātam pastāvīgajam savienojumam.

Cik zemes stieņu ir nepieciešams projektam?

NEC nosaka dzīvojamo minimumu vienam stienim, bet otrais ir nepieciešams, ja pirmais mēra pretestību virs 25 omi. Elektrisko žogu sistēmām parasti ir nepieciešami trīs vara-apklāti stieņi ar vismaz 10 pēdu atstarpi, lai saglabātu žoga veiktspēju. Apakšstaciju un rūpnieciskās zemējuma sistēmas tiek aprēķinātas no augsnes pretestības mērījumiem, izmantojot IEEE Std 80 - stieņu skaits ir projektēšanas procesa rezultāts, nevis īkšķis.

Vai vara skava var savienot tieši ar cinkotu stieni?

Nav droši, nē. Varš un cinks ir galvaniski nesaderīgi mitrā augsnē. Cinka pārklājums galvenokārt korozējas kontaktpunktā -, kas ir vissliktākā vieta, kur tas sabojājas. Vai nu izmantojiet bimetāla skavu, kas paredzēta pārejai no cinka-uz-vara, vai arī novērsiet problēmu, norādot vara vai vara-apklātus stieņus un izmantojot vara zemējuma stieņa skavu, kas paredzēta vara-uz-vara savienojumam.

Kā pārbaudīt vara slāņa kvalitāti uz vara{0}}apklāta stieņa pirms iegādes?

Pieprasiet šķērsgriezuma{0}}metalurģisko testu pārskatus, kuros parādīti faktiskie vara biezuma mērījumi. UL 467 minimālais izmērs ir 0,010 collas (254 mikroni). Svara attiecības pārbaude ir mazāk uzticama metode, - tā var maskēt plānas plankumus ar tehniski pieņemamu vidējo rādītāju. Vizuāla pārbaude ir bezjēdzīga; prasībām atbilstošas ​​un -neatbilstošas ​​makšķeres izskatās identiskas. Ja piegādātājs atsakās sniegt pārbaudes dokumentāciju, uzskatiet to par kvalitātes signālu.