برای اکثر کاربردهای اتصال زمین، یک هادی فولادی با روکش مس (CCS) با پوشش مس ۴۰٪ IACS انتخاب پیش‌فرض مناسبی است و مس جامد تنها در مواردی که ظرفیت جریان خطا یا شیمی خاک واقعاً آن را ایجاب کند، انتخاب مناسبی است. من می‌گویم که پس از دوازده سال حمل و نقل هر دو ماده از کارخانه شینچانگ ما: یک سیم CCS با پوشش مس ۴۰٪ IACS تقریباً ۴۰٪ رسانایی مس آنیل شده را با دو تا چهار برابر استحکام کششی ارائه می‌دهد، یک لایه مسی ۰.۲۵ میلی‌متری که سوابق تولید ما برای عمر مفید بالای ۵۰ سال پشتیبانی می‌کند، و مقدار ضایعات آن به اندازه‌ای کم است که سارقان تا حد زیادی آن را نادیده می‌گیرند. مس جامد ۹۹.۹۷٪ هنوز هم در رسانایی خام - ۹۰٪ تا ۹۹.۹٪ IACS در مقابل محدوده CCS ما از ۱۵٪ تا ۴۰٪ IACS - برتری دارد، بنابراین وقتی محاسبه جریان خطای IEEE 80 شما هیچ حاشیه‌ای باقی نمی‌گذارد، مس پاسخ صادقانه است. ادامه‌ی این مقاله، به بررسی پنج بُعدی می‌پردازد که من با هر مدیر تدارکات تأسیسات که از من در مورد CCS یا مس می‌پرسد، با اعداد واقعی گزارش‌های آزمایش کارخانه‌ی ما به جای ادعاهای بروشور، بررسی می‌کنم.

معیار ۴۰٪ IACS: چرا همچنان در مشخصات شرکت‌های برق ظاهر می‌شود؟

IACS مخفف استاندارد بین‌المللی مس آنیل‌شده است، کنوانسیونی که در سال ۱۹۱۳ تصویب شد و رسانایی مس آنیل‌شده تجاری را ۱۰۰٪ تعیین کرد و مقاومت ویژه ۰.۰۱۷۲۴۱ اهم بر میلی‌متر مربع در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد را به آن اختصاص داد. هر رقم رسانایی در این مقاله - و هر رقم در گواهی‌های کارخانه ما - درصدی از این معیار است. وقتی یک مشخصه «سیم IACS با ۴۰٪» را درخواست می‌کند، یعنی هادی‌ای را درخواست می‌کند که مقاومت ویژه آن ۰.۰۱۷۲۴۱ تقسیم بر ۰.۴۰ باشد که تقریباً برابر با ۰.۰۴۳۱ اهم بر میلی‌متر مربع است. من متوجه شده‌ام که وقتی خریداران این تقسیم‌بندی را می‌بینند، کل بحث CCS در مقابل مس به جای بازاریابی، به یک بحث حسابی تبدیل می‌شود.

چرا ۴۰٪ و نه ۳۰٪ یا ۲۱٪؟ در تجربه صادرات ما، گرید ۴۰٪ به یک دلیل عملی به عنوان پیش‌فرض در مصارف عمومی انتخاب شد: این بالاترین کلاس رسانایی است که فولاد با روکش مس در گریدهای استاندارد سخت‌کاری شده تحت پوشش قرار می‌گیرد.ASTM B227(کلاس ۴۰ HS و کلاس ۴۰ EHS) و سازه‌های معلقASTM B228اگر از ۴۰٪ بالاتر بروید، عملاً روکش مسی ضخیم‌تری نسبت به روکش مسی خانواده‌ی محصولات سخت‌کاری‌شده نیاز خواهید داشت که در این نقطه، شکاف قیمت در برابر مس خالص به سرعت کاهش می‌یابد.از آنجا که ضخامت روکش، هزینه مواد را تعیین می‌کند، یک هادی CCS بالای ۴۰٪ IACS دیگر جایگزین اقتصادی برای مس خالص نیست.من به تیم‌های تدارکات می‌گویم که ۴۰٪ IACS را به عنوان سقف محدوده CCS اقتصادی در نظر بگیرند و هر چیزی بالاتر از آن را به عنوان سیگنالی برای قیمت‌گذاری مس خالص در نظر بگیرند.

سیم فولادی با روکش مسی در کارخانه شینچانگ ما، که به صورت رول برای پروژه‌های اتصال به زمین در تاسیسات بسته‌بندی شده است - کلاس رسانایی از ۱۵٪ تا ۴۰٪ IACS در همان خط.

رسانایی فولاد با روکش مس در شبکه‌های اتصال زمین واقعی: واقعاً چقدر از آن را از دست می‌دهید؟

روی کاغذ، شکاف رسانایی وحشتناک به نظر می‌رسد: سیم مسی خالص ما در IACS 90%-99.9% با مقاومت ویژه زیر 0.017241 Ω·mm²/m آزمایش می‌شود، در حالی که محدوده CCS ما IACS 15%-40% را ارائه می‌دهد. با این حال، در یک شبکه اتصال زمین، عددی که مهم است رسانایی به تنهایی نیست - بلکه این است که آیا هادی از جریان خطایی که مطالعه شما به آن اختصاص می‌دهد، جان سالم به در می‌برد یا خیر. IEEE 80، استانداردی که اکثر شرکت‌های برق برای طراحی شبکه پست استفاده می‌کنند (استاندارد IEEE 80) ، هادی‌ها را با در نظر گرفتن جریان و مدت زمان فیوز، نه فقط با مقاومت ویژه، اندازه می‌گیرند. وقتی همان خطای ۴۰ کیلوآمپر و ۰.۵ ثانیه را از طریق فرمول‌های استاندارد فیوزینگ اجرا می‌کنیم، یک هادی CCS با ۴۰٪ IACS تقریباً به ۲.۵ برابر سطح مقطع مس نیاز دارد تا به همان حد حرارتی برسد - این ضریب تبدیل صادقانه است و من آن را در هر پیش فاکتوری که صادر می‌کنیم، به صورت کتبی ذکر می‌کنم.

آن ضریب ۲.۵ برابر تا زمانی که قیمت کل مونتاژ را در نظر نگیرید، مانند یک عامل بازدارنده به نظر می‌رسد. CCS در قطر بزرگتر همچنان از نظر جرمی مس بسیار کمتری استفاده می‌کند،از آنجا که هسته فولادی بار مکانیکی را تحمل می‌کند، تنها یک لایه مس 0.25 میلی‌متری برای انجام رسانایی مورد نیاز است.— و در فرکانس‌های خطای ۶۰ هرتز، جریان به هر حال به سمت سطح جمع می‌شود، که دقیقاً همان جایی است که مس قرار دارد. تیم مهندسی ما چندین خریدار را با نقشه‌های واقعی سطح مقطع، در جریان این بحث اثر پوستی قرار داده است. به محض اینکه آنها ببینند مسیر جریان و مس در یک حلقه بیرونی قرار دارند، معمولاً مشکل رسانایی کمتر می‌شود.

جایی که من CCS را توصیه نمی‌کنم، دقیقاً برعکس است: پست‌های برق شهری فشرده که در آنها عرض ترانشه و عمق فرو کردن میله ثابت است و مطالعه خطا جایی برای افزایش اندازه هادی باقی نمی‌گذارد. در این پروژه‌ها، ما سیم مسی با خلوص ۹۹.۹۷٪ را بدون هیچ عذرخواهی ارائه می‌دهیم.زیراهیچ مقدار مزیت مکانیکی نمی‌تواند جبران مقطعی را کند که شما از نظر فیزیکی نمی‌توانید آن را جا دهید. تأمین‌کننده‌ای که CCS را وارد این سناریو می‌کند، برخلاف مطالعه‌ی شما عمل می‌کند و من ترجیح می‌دهم سفارش را از دست بدهم تا اینکه شبکه در سال سوم عملکرد ضعیفی داشته باشد.

CCS رشته‌ای تحت بزرگنمایی: هر تک‌رشته (۱.۴ تا ۳.۲ میلی‌متر) یک هسته فولادی است که به صورت متالورژیکی به یک لایه مس ۰.۲۵ میلی‌متری متصل شده است - ساختاری که در رتبه‌بندی ۴۰٪ IACS قرار دارد.

CCS یا مس جامد: پنج بُعدی که تعیین می‌کنند کدام رسانا برای مشخصات شما مناسب است

وقتی یک خریدار خدمات شهری برای من درخواست استعلام قیمت (RFQ) می‌فرستد که در آن نوشته شده «CCS یا مس - لطفاً راهنمایی کنید»، من با برگه اطلاعات فنی پاسخ نمی‌دهم. من با مقایسه پنج ردیفی زیر پاسخ می‌دهم،زیرادر دوازده سال سفارش صادرات، تصمیم همیشه بر اساس یکی از این پنج بُعد بوده است: رسانایی، استحکام مکانیکی، عمر خوردگی، قرار گرفتن در معرض سرقت و پوشش استانداردها. هر چیز دیگری نویز است. این ارقام از سوابق تولید ما و گزارش‌های آزمایش کارخانه گرفته شده‌اند، نه از میانگین‌های صنعت.

دو ردیف از آن میز شایسته‌ی نگاهی دوباره هستند،زیراآنها کسانی هستند که خریداران اغلب به عقب برمی‌گردند. اول، استحکام کششی چیز خوبی نیست: در یک مته افقی جهت‌دار بلند یا یک دهانه سیم زمینی هوایی، یک هادی مسی نرم می‌تواند در حین نصب کشیده و گردنه‌دار شود و سپس قسمت گردنه‌دار به نقطه داغ در شبکه شما تبدیل می‌شود. رشته CCS ما در 560-1040 مگاپاسکال، کشش‌هایی را که باعث تغییر شکل دائمی مس آنیل شده می‌شوند، نادیده می‌گیرد، به همین دلیل است که خدمه خط که هر دو را نصب کرده‌اند، تمایل دارند بار دوم CCS را انتخاب کنند. دوم، ردیف خوردگی: سوالی که بیشتر می‌شنوم این است که آیا یک لایه مس 0.25 میلی‌متری در زیر زمین زنده می‌ماند یا خیر، و پاسخ ما سابقه عمر مفید پایه نصب شده است - روکش پیوندی آبکاری نمی‌شود و مانند یک پوشش آبکاری شده نازک، پوسته پوسته یا سوراخ نمی‌شود.

بررسی واقعیت مکانیکی: آیا مس جامد می‌تواند از کشش داخلی جان سالم به در ببرد؟

این یک حالت خرابی است که هرگز در نمودارهای رسانایی ظاهر نمی‌شود. چند سال پیش، یک پیمانکار پس از اینکه یک سیم زمین مسی آنیل شده از منبع دیگری در طول یک نصب طولانی مدت به شدت دچار پیچ خوردگی شد، با ما تماس گرفت. خدمه فقط زمانی متوجه آسیب شدند که قرائت مقاومت شبکه در طول اجرا متناقض بود. راه حل، کندن و تعویض کل بخش‌ها بود. من این داستان را با هر خریداری که مقاومت کششی را به عنوان یک ویژگی ثانویه در نظر می‌گیرد، به اشتراک می‌گذارم.زیراارزان‌ترین هادی در هر متر، به محض اینکه خدمه مجبور شوند آن را دو بار بکشند، به گران‌ترین هادی در هر کیلومتر نصب شده تبدیل می‌شود.

در CCS، فیزیک برعکس عمل می‌کند. هسته فولادی بار نصب را تحمل می‌کند - آزمایش‌های رشته ما بسته به درجه، بین ۵۶۰ تا ۱۰۴۰ مگاپاسکال است - و روکش مسی به سادگی در این مسیر همراه می‌شود. ما ساختارهای ۷ رشته‌ای را برای کار شبکه‌ای دستی و ۱۹ یا ۳۷ رشته‌ای را در مواردی که اجرا شامل خم شدن، غلتک زدن یا کشیدن چشم‌ها می‌شود، توصیه می‌کنیم.زیراتک‌رشته‌های ظریف‌تر بدون سخت شدن لایه مس، حول شعاع کوچکتری خم می‌شوند. به همین دلیل است که قطر کلی سیم‌های CCS رشته‌ای ما از ۴.۲ میلی‌متر تا ۲۲.۵ میلی‌متر متغیر است: همان درجه IACS با ۴۰٪ می‌تواند تنها با تغییر تعداد رشته، به یک تیر توزیع یا یک شبکه اصلی پست انتقال نیرو سرویس دهد.

برگه مشخصات طرح و اثر که تیم کنترل کیفیت ما با سفارش‌های CCS صادر می‌کند - قطر، پیکربندی رشته و مقادیر کششی که برای هر سری تولید تأیید شده‌اند.

معادله سرقت، ضایعات و امنیت: آیا ارزش فروش مجدد مس به ضرر شماست؟

خریداران برق به ندرت سرقت را در جدول مقایسه هادی‌ها قرار می‌دهند، اما بخش‌های تعمیر و نگهداری آنها با آن کنار می‌آیند. اتصال زمین مسی جامد در اکثر بازارهایی که به آنها ارسال می‌کنیم، یک هدف ضایعات با ارزش کامل است و زمین حصار پست برق لخت شده یا یک خط انتقال وزنه تعادل به سرقت رفته فقط یک اتلاف مواد نیست - بلکه یک خطر ایمنی تا زمان بازسازی شبکه است. من مشتریانی از توزیع داشته‌ام که به ما گفته‌اند بودجه سالانه جایگزینی مس آنها از هزینه اولیه مواد شبکه فراتر رفته است، که تایپ کردن آن جمله‌ای پوچ است و دلیل اصلی انتقال چندین مورد از آنها به خطوط در معرض خطر و قابل دسترس به CCS است.

CCS به جای سطح قفل، در سطح انگیزه به مشکل می‌پردازد: یک رشته دوفلزی با هسته فولادی تقریباً هیچ ارزش جداسازی در یک یارد قراضه ندارد، بنابراین به سادگی با سرعت مس جامد دزدیده نمی‌شود.زیرااگر اقتصاد سرقت فرو بریزد، بودجه امنیتی نیز می‌تواند سقوط کند. برای پست‌های برق سبز در محوطه‌های حصارکشی شده و تحت نظارت، این استدلال اهمیت کمتری دارد، و ما این را می‌گوییم - اما برای ایجاد تعادل در امتداد راهروهای انتقال، زمین‌های تیرهای برق در فیدرهای روستایی و زمین‌بندی راه‌آهن که کیلومترها از میان فضای باز عبور می‌کند، من بُعد سرقت را تعیین‌کننده می‌دانم، و اکثر مهندسان تاسیسات که فصل استخراج مس را تجربه کرده‌اند نیز همین نظر را دارند.

شرکت برق شما باید کدام هادی را مشخص کند؟ یک چارچوب تصمیم‌گیری آزمایش‌شده در میدان

وقتی با یک تیم تدارکات می‌نشینم، در مورد مواد به صورت انتزاعی بحث نمی‌کنیم - ما یک توالی تصمیم‌گیری کوتاه را طی می‌کنیم و من دقیقاً همانطور که آن را اجرا می‌کنیم، آن را به شما ارائه می‌دهم:

1. ابتدا مطالعه جریان خطا را اجرا کنید.اگر محاسبه IEEE 80 شما حداکثر قطر هادی را تعیین می‌کند، و مس تنها ماده‌ای است که با جریان فیوز مورد نیاز در آن قطر مطابقت دارد، مس را مشخص کنید و در همان جا متوقف شوید.
2. روش نصب را بررسی کنید.شخم‌های بلند، مته‌های جهت‌دار و دهانه‌های بالای سر، CCS را با مقاومت کششی ۵۶۰ تا ۱۰۴۰ مگاپاسکال ترجیح می‌دهند؛ مسیرهای شبکه‌ای کوتاه و دستی در ترانشه‌های باز، محدوده خنثی هستند.
3. میزان مواجهه با سرقت را صادقانه ارزیابی کنید.پست فرعی حصارکشی شده و تحت نظارت: خنثی. راهروی روستایی، زمین‌های تیر برق، اتصال زمین راه‌آهن: CCS،زیراحذف ارزش اسقاط، تهدید را از بین می‌برد.
4. شیمی خاک را آزمایش کنید.خاک‌های معمولی با عمر طراحی بیش از ۵۰ سال در CCS ما برای هر دو ماده مناسب هستند؛ زمین‌های بسیار اسیدی یا از نظر شیمیایی خورنده، قبل از رهاسازی هر یک از مواد، شایسته بررسی هستند.
5. استاندارد را روی PO ثابت کنید.برای CCS، نام ASTM B227 را برای سیم و ASTM B228 را برای هادی رشته‌ای با درجه رسانایی (40 HS پیش‌فرض شرکت برق است) انتخاب کنید؛ برای مس، نام انطباق IEC مورد نیاز خود را بنویسید. سفارش خریدی که فقط عبارت «هادی زمین» را ذکر کند، بازی‌های جایگزینی را دعوت می‌کند.

توجه کنید چه چیزی در آن توالی نیست: قیمت واحد به ازای هر متر. من عمداً آن را برای آخر می‌گذارم،زیراانتخاب یک هادی بر اساس قیمت متر، قابل اعتمادترین پیش‌بینی‌کننده‌ی خرید مجدد در عرض پنج سال است که من در این حرفه دیده‌ام. قیمت در تصمیم‌گیری نقش دارد، اما پس از اینکه فیزیک، نصب و امنیت به شما نشان داده باشد که در واقع از کدام خانواده‌ی مواد خریداری می‌کنید، این تصمیم گرفته می‌شود.

برای پروژه‌هایی که در CCS قرار می‌گیرند، ماسیم فولادی با روکش مسیاین محدوده شامل رسانایی IACS 15% تا 40% با لایه مس 0.25 میلی‌متر، استحکام کششی از 560 تا 1040 مگاپاسکال، قطر تک‌رشته‌ای 1.4 تا 3.2 میلی‌متر و قطر کلی 4.2 تا 22.5 میلی‌متر در پیکربندی‌های 7 تا 37 رشته‌ای است - تحت استاندارد ISO 9001 با ظرفیت ماهانه 100000 متر تولید می‌شود، به صورت رول بسته‌بندی شده و از طریق نینگبو یا شانگهای ارسال می‌شود. خریدارانی که به طور خاص به سازه‌های رشته‌ای نیاز دارند می‌توانند ما را بررسی کنند.صفحه تولید سیم CCS رشته‌ایو تمام اعضای خانواده زیر صندلی ما می‌نشیننددسته سیم فولادی با روکش مسیوقتی مطالعه‌ی گسل، خلاف این را نشان می‌دهد، ماسیم مسی خالص ۹۹.۹۷٪کشتی‌هایی با انطباق IEC و CE برای اتصال به زمین در راه‌آهن، ارتباطات و برق - و اگر پروژه شامل اتصال هادی به میله‌ها یا لوله نیز باشد، راهنمای قبلی ما در موردتامین مواد جوشکاری ترمیت برای حفاظت کاتدیک خطوط لولهسمت گرمازا را پوشش می‌دهد. برای پس‌زمینه رسانایی فراتر از داده‌های آسیاب خودمان،کتابخانه کاربردهای الکتریکی انجمن توسعه مسمرجعی است که ما مهندسان جوان را ابتدا به آن ارجاع می‌دهیم.