چرا این مقایسه را نوشتم؟

من بیش از یک دهه است که در صنعت حفاظت در برابر صاعقه و اتصال زمین فعالیت دارم. هر هفته با خریداران خارجی - پیمانکاران برق، مهندسان پست، مدیران پروژه‌های مخابراتی - صحبت می‌کنم تا در مورد جنس میله اتصال زمین تصمیم‌گیری کنند. اولین سوال همیشه در مورد هزینه اولیه است. اما پس از ۱۲ سال کمک به مشتریان برای تهیه همه چیز، از میله‌های مسی روکش‌دار گرفته تا مواد جوشکاری گرمازا، میله‌ای که کمترین قیمت را دارد، در طول عمر نصب، اقتصادی‌ترین نیست.

این مقاله هزینه واقعی هر کنتور نصب شده را برای سه نوع میله اتصال زمین بررسی می‌کند: فولاد با روکش مس (CCS)، مس خالص و فولاد گالوانیزه گرم - بر اساس هزینه مواد، عوامل نصب، نرخ خوردگی و داده‌های طول عمر مفید که ما در SHIBANG پیگیری می‌کنیم. اگر شما یک مهندس هستید که مشخصات فنی را می‌نویسد یا یک مدیر تدارکات هستید که قیمت‌ها را مقایسه می‌کند، این داده‌هایی است که برای تصمیمی که در طول عمر طراحی کامل نصب شما معتبر باشد، به آن نیاز دارید.

سه ماده‌ی میله‌ی اتصال زمین در یک نگاه

۱. میله اتصال زمین فولادی با روکش مس (CCS)

میله‌های فولادی با روکش مس از یک هسته فولادی کم کربن با استحکام بالا (محتوای کربن حدود 0.15٪) با یک لایه مس که از طریق الکتروفرمینگ به هم متصل شده‌اند، تشکیل شده‌اند. خلوص مس ≥99.95٪ و ضخامت لایه استاندارد ≥0.254 میلی‌متر است. درمیله اتصال زمین فولادی با روکش مسی SHIBANGخط، قطرها از ۱۴.۲ میلی‌متر تا ۲۵ میلی‌متر (۵/۸ اینچ تا ۳/۴ اینچ)، طول‌ها از ۱.۲ متر تا ۳.۰ متر، و استحکام کششی ≥۵۸۰ نیوتن بر میلی‌متر مربع.

هنوز یادم هست که کنار خط الکتروفرمینگمان در کارخانه شیبانگ ایستاده بودم و دسته‌ای از میله‌های CCS 16 میلی‌متری را تماشا می‌کردم که از مخزن آبکاری بیرون می‌آمدند. اپراتور هر میله را با ... بررسی می‌کرد.ضخامت سنج مغناطیسی- یک دستگاه دستی که ضخامت لایه مس را با اندازه‌گیری جاذبه مغناطیسی از طریق مس می‌خواند. یک دسته علامت‌گذاری شد زیرا گیج در نوک میله، ضخامت ۰.۲۴۸ میلی‌متر را نشان می‌داد - فقط ۶ میکرون کمتر از مشخصات ۰.۲۵۴ میلی‌متر. کل دسته برای دوباره‌کاری برگردانده شد. این نظم و انضباط زمانی اهمیت پیدا می‌کند که یک میله در خاک رس ساحلی در آن سوی دنیا قرار گیرد.

لایه مس فراهم می‌کندمقاومت در برابر خوردگی و رسانایی سطح مس خالصدر حالی که هسته فولادی، مقاومت مکانیکی لازم برای فرو رفتن در خاک متراکم را فراهم می‌کند. پیوند مس به فولاد با خم کردن میله به اندازه ۹۰ درجه در شعاع ۱۰۰ میلی‌متر بدون شکستگی یا لایه لایه شدن آزمایش می‌شود. عمر مفید در خاک معمولی بیش از ۵۰ سال است. به همین دلیل است که CCS مشخصات پیش‌فرض اتصال زمین در سراسر جهان است.

۲. میله اتصال زمین از جنس مس خالص

میله‌های مسی خالص از مس T2 (با خلوص 99.95% یا بیشتر) استفاده می‌کنند.میله اتصال زمین از جنس مس خالص شیبانگگزینه‌های صفحه‌ای، با قطر و طول مشابه CCS موجود است. اما مس به ازای هر کیلوگرم به طور قابل توجهی گران‌تر از فولاد است. یک میله مسی جامد کمترین مقاومت را برای یک قطر مشخص ارائه می‌دهد و عملکرد خوردگی عالی در خاک‌های خورنده دارد. با این حال، مس خالص نرم است - فرو رفتن در خاک سنگی یا فشرده خطر خم شدن یا قارچ زدن انتهای آن را دارد، به همین دلیل است که بسیاری از پیمانکاران سوراخ‌های آزمایشی را از قبل حفر می‌کنند. این کار اضافی به هزینه مواد که از قبل هم بالاتر است، می‌افزاید.

یک پیمانکار از مانیل یک بار با من تماس گرفت و از اینکه میله‌های گالوانیزه دکل مخابراتی دامنه تپه‌اش تنها پس از ۴ سال ماندن در خاک رس ساحلی زنگ زده بودند، ناامید بود. تعویض آن نیاز به حفاری در اطراف یک فونداسیون بتنی فعال داشت. هزینه نیروی کار به تنهایی از هزینه اولیه میله‌های CCS بیشتر بود. او اعتراف کرد: «باید به داده‌های اسپری نمک که به من نشان دادید توجه می‌کردم.» آن تماس در ذهنم ماند - به همین دلیل است که ابتدا از هر مشتری در مورد شرایط خاک سوال می‌کنم.

۳. میله اتصال زمین فولادی گالوانیزه گرم

میله‌های فولادی گالوانیزه، فولاد کم کربنی هستند که با پوشش روی از طریق گالوانیزه گرم پوشانده شده‌اند. لایه روی محافظت فداشونده‌ای را فراهم می‌کند - ابتدا خورده می‌شود و از فولاد زیرین محافظت می‌کند.میله اتصال زمین گالوانیزه شیبانگدر خط تولید، این میله‌ها ابعاد یکسانی دارند اما کمترین قیمت واحد را در بین سه گزینه دارند.

ضخامت پوشش روی معمولاً بین ۵۵ تا ۸۵ میکرومتر است. در خاک با pH خنثی و زهکشی خوب، یک میله گالوانیزه می‌تواند ۱۵ تا ۲۵ سال دوام بیاورد. اما در خاک اسیدی (pH زیر ۵.۵) یا محیط‌های شور، لایه روی می‌تواند ظرف ۵ تا ۸ سال مصرف شود و پس از آن هسته فولادی به سرعت دچار خوردگی می‌شود. من میله‌های گالوانیزه‌ای را دیده‌ام که تنها پس از ۶ سال و با از بین رفتن کامل روی، از پروژه‌های ساحلی بیرون کشیده شده‌اند. ما هر دسته را از طریق آزمایش‌های خود بررسی می‌کنیم.محفظه اسپری نمکدر غلظت ۵٪ NaCl به مدت حداقل ۷۲ ساعت - این آزمایش سوراخ‌های ریزی را در پوشش روی نشان می‌دهد که هیچ بازرسی بصری هرگز نمی‌تواند آنها را تشخیص دهد.

میله‌های فولادی گالوانیزه کاربردهای مشروعی دارند. اتصال موقت به زمین در ساخت و ساز، پروژه‌های کوتاه مدت (عمر طراحی ۵ تا ۱۰ سال) و مناطق خشک داخلی با خاک با pH خنثی، همگی موارد استفاده معقولی هستند. من به خریداران توصیه می‌کنم که برای نصب‌های دائمی در مناطقی با بارندگی سالانه بالای ۸۰۰ میلی‌متر، مناطق ساحلی در فاصله ۱۵ کیلومتری از آب شور یا محیط‌های صنعتی با قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی، از میله‌های گالوانیزه استفاده نکنند.میله اتصال زمین گالوانیزهوقتی کاربردش مناسب باشد، محصول محکمی است.

هزینه میله اتصال زمین به ازای هر کنتور نصب شده: اعداد

در زیر مقایسه‌ای نسبی از هزینه‌ها بر اساس داده‌های صادرات ما در SHIBANG و بازخورد نصب از مشتریان در سراسر آسیای جنوب شرقی، خاورمیانه، آفریقا و آمریکای جنوبی ارائه شده است.

نکته کلیدی:میله‌های CCS تقریباً به ازای هر متر، با احتساب هزینه تعویض بیش از ۵۰ سال، هزینه‌ای معادل فولاد گالوانیزه دارند - و در عین حال، زحمت کندن میله‌های خورده شده را نیز از شما می‌گیرند. مس خالص فقط زمانی منطقی است که مالک به طول عمر بیش از ۶۰ سال بدون نیاز به تعمیر و نگهداری نیاز داشته باشد یا زمانی که خاک حتی برای روکش CCS نیز بسیار خورنده باشد.

تفکیک هزینه‌های نصب‌شده بر اساس جنس

فولاد با روکش مس - انتخاب متعادل

روکش مسی با حداقل ضخامت 0.254 میلی‌متر، مقاومت در برابر خوردگی نزدیک به مس خالص را برای چند دهه اول فراهم می‌کند. هسته فولادی آن را به اندازه کافی سفت می‌کند تا بتوان آن را مستقیماً بدون حفاری اولیه در اکثر خاک‌ها نصب کرد. کوپلینگ‌های رزوه‌دار امکان اتصال چندین بخش را تا عمق 6 متر یا بیشتر برای پست‌های برق فشار قوی فراهم می‌کنند.میله اتصال زمین فولادی با روکش مسیخطای راستی ≤1 میلی‌متر بر متر است - هنگام حفاری در اعماق زیاد بسیار مهم است، زیرا یک میله خمیده در زیر زمین منحرف می‌شود.

من پروژه‌هایی را پیگیری کردم که در آنها میله‌های CCS پس از ۱۵ سال کار در خاک رس ساحلی مورد بازرسی قرار گرفتند. روکش مسی در بیش از ۹۵٪ سطح دست نخورده باقی مانده بود. خراش‌های موضعی ناشی از رانندگی، فقط زنگ‌زدگی سطحی روی فولاد نمایان را نشان می‌داد. میله هنوز کاملاً کاربردی بود. به همین دلیل است که CCS با پشتیبانی تولید دارای گواهینامه ISO 9001:2008 در کارخانه ما، ۸۰٪ از سفارشات صادراتی ما را تشکیل می‌دهد.

مس خالص - وقتی هزینه مواد نسبت به طول عمر در درجه دوم اهمیت قرار دارد

من میله‌های مسی خالص کمتری نسبت به CCS می‌فروشم، اما خریدارانی که آنها را انتخاب می‌کنند دلایل خاصی دارند. سکوهای فراساحلی، کارخانه‌های نمک‌زدایی ساحلی و تأسیسات شیمیایی اغلب مس خالص را انتخاب می‌کنند زیرا بازه زمانی نگهداری بسیار محدود است - اگر یک میله در حین کار از کار بیفتد، هزینه توقف تولید برای جایگزینی آن نجومی است.

در یک آرایه ۳ میله‌ای با طول هر کدام ۲.۴ متر، انتخاب مس خالص به جای CCS هزینه‌ای را اضافه می‌کند که برای یک پست برق بزرگ ناچیز است، اما برای یک دکل مخابراتی کوچک توجیه آن دشوارتر است.میله اتصال به زمین از جنس مس خالصاز شمش‌های مس T2 با قابلیت ردیابی کامل مواد تولید می‌شود و ما برای هر محموله صادراتی، گواهی کارخانه ارائه می‌دهیم. هر میله قبل از بسته‌بندی، بازرسی بصری و ابعادی را پشت سر می‌گذارد - من بر این امر اصرار دارم زیرا سفارش مس خالص یک سرمایه‌گذاری قابل توجه است و خریدار باید دقیقاً بداند که از اولین میله تا آخرین میله چه چیزی دریافت می‌کند.

فولاد گالوانیزه - هزینه اولیه کمتر، هزینه طول عمر بالاتر

می‌خواهم در مورد فولاد گالوانیزه صادق باشم، چون پروژه‌های زیادی را دیده‌ام که در آن‌ها تصمیم اولیه برای صرفه‌جویی در هزینه، منجر به تعمیرات پرهزینه در یک دهه بعد شده است. جدول بالا فرض می‌کند که هر ۵۰ سال یک بار میله تعویض می‌شود، اما هزینه تعویض فراتر از خود میله است - حفاری، کوبیدن مجدد، اتصال مجدد و آزمایش. در بازارهای توسعه‌یافته، هزینه نیروی کار به تنهایی می‌تواند چندین برابر هزینه میله باشد.میله اتصال زمین گالوانیزهمحصول محکمی است، اما فقط زمانی که بدانید کاربرد مورد نظر را دارد.

عواملی که معادله هزینه را تغییر می‌دهند

مقاومت ویژه خاک

مقاومت ویژه خاک بزرگترین متغیر است.استاندارد IEEE 81-2012روش‌های اندازه‌گیری را ارائه می‌دهد. یک میله در خاک ۱۰۰ اهم متر (خاک لوم معمولی) به کسری از مقاومت همان میله در خاک ۱۰۰۰ اهم متر (شن خشک و شنی) دست می‌یابد. مواد با رسانایی کمتر مانند فولاد گالوانیزه ممکن است برای رسیدن به هدف به میله‌های بیشتر یا فرو بردن عمیق‌تر نیاز داشته باشند و هرگونه مزیت هزینه اولیه را از بین ببرند. من همیشه قبل از توصیه، از مشتریان داده‌های مقاومت ویژه خاک را می‌پرسم، زیرا این پارامتر واحد، انتخاب بهینه را به طور کامل تغییر می‌دهد.

شرایط رانندگی

خاک سنگی اقتصاد را تغییر می‌دهد. اگر پیمانکار مجبور به حفاری اولیه باشد، هزینه‌های نیروی کار برای هر نوع میله‌ای افزایش می‌یابد. مس خالص بیشترین تأثیر را دارد زیرا راحت‌تر خم می‌شود - من یک بار محموله‌ای از یک پیمانکار در کنیا دریافت کردم که سعی داشت میله‌های مسی جامد 20 میلی‌متری را به داخل لاتریت فرو کند و سه میله را در 50 سانتی‌متر اول خم کند. میله‌های CCS ضربه را بسیار بهتر تحمل می‌کنند زیرا هسته فولادی انرژی چکش را بدون تغییر شکل پلاستیک جذب می‌کند. برای خاکی که محتوای سنگ قابل توجهی دارد، توصیه می‌کنیم با یک میله CCS مقطعی مجهز به نوک کوبشی سخت شده شروع کنید. این کار باعث افزایش کمی در هر میله می‌شود، اما از رایج‌ترین خرابی نصب که در سفارشات صادراتی ما مشاهده می‌کنیم، جلوگیری می‌کند.

الزامات کد

آیین‌نامه‌های ملی برق، مواد میله اتصال زمین را به طور متفاوتی در نظر می‌گیرند.NEC (NFPA 70)در ایالات متحده، مقاومت یک میله به زمین ۲۵ اهم یا کمتر الزامی است. استانداردهای اروپایی تحت IEC 60364 حداقل ضخامت اتصال مسی را برای اتصال زمین دائمی مشخص می‌کنند.استاندارد IEC 62561-2الزامات مربوط به الکترودهای زمین در سیستم‌های حفاظت در برابر صاعقه را پوشش می‌دهد. بررسی الزامات آیین‌نامه محلی ضروری است و من به عنوان بخشی از پشتیبانی پیش از فروش، به مشتریان خود در جهت‌یابی در این موارد کمک می‌کنم.

نحوه انتخاب میله اتصال زمین برای مشتریان ما

وقتی یک مشتری جدید با من تماس می‌گیرد و در مورد میله اتصال زمین سوال می‌پرسد، سه سوال می‌پرسم:

1. نوع خاک و مقاومت ویژه آن چیست؟— اگر آنها فاقد نقشه‌برداری باشند، من بر اساس داده‌های زمین‌شناسی منطقه‌ای تخمین می‌زنم.
2. عمر طراحی چیست؟— پست‌های برق و دکل‌های مخابراتی به ۳۰ تا ۵۰ سال زمان نیاز دارند. سایت‌های موقت ممکن است فقط ۵ تا ۱۰ سال زمان نیاز داشته باشند.
3. آیا سیستم اتصال زمین قابل دسترسی است؟- دفن شدن زیر بتن دائمی است؛ میله‌ها در یک گودال قابل دسترس می‌توانند آزمایش و تعویض شوند.

بر اساس پاسخ‌های آنها، از هر 10 بار، 8 بار را توصیه می‌کنممیله‌های اتصال زمین فولادی با روکش مسیبرای خطر خوردگی شدید یا عمر طراحی بسیار طولانی، توصیه می‌کنممیله‌های اتصال به زمین از جنس مس خالص. میله‌های فولادی گالوانیزهبرای نصب‌های موقت یا پروژه‌های با بودجه محدود که در آن‌ها مالک ریسک جایگزینی را می‌پذیرد، رزرو شده‌اند.

فراتر از میله، سیستم اتصال زمین شامل کوپلرها، مواد جوشکاری گرمازا، هادی‌های اتصال زمین و گیره‌های تست است.صفحه دسته‌بندی میله اتصال زمین و میله ارتاین موارد را پوشش می‌دهد. من همچنین در مورد آنها نوشته‌اممیله‌های رزوه‌دار مسی برای کاربردهای ساختمانیومیله‌های فولادی با مقاومت کششی بالا برای سیستم‌های ارتینگبه عنوان منابع همراه برای مهندسانی که در حال طراحی راه‌حل‌های کامل اتصال زمین هستند.

سوالات متداول