私がこの比較記事を書いた理由

私は10年以上、避雷・接地業界に携わってきました。毎週、海外のバイヤー（電気工事業者、変電所エンジニア、通信プロジェクトマネージャーなど）と、どの接地棒材を指定するかについて話し合っています。まず最初に聞かれるのは、初期費用についてです。しかし、銅被覆棒から発熱溶接材まで、あらゆる製品の調達を12年間お手伝いしてきた経験から言えるのは、最も安い価格の棒が、設置後の耐用年数全体で見ると最も経済的とは限らないということです。

この記事では、SHIBANGが追跡している材料費、設置要因、腐食速度、耐用年数データに基づき、銅被覆鋼（CCS）、純銅、溶融亜鉛めっき鋼の3種類の接地棒について、設置済みメーター1本あたりの実際のコストを詳細に分析します。仕様書を作成するエンジニアの方、または見積もりを比較検討する調達マネージャーの方にとって、これは設置の設計寿命全体にわたって妥当な判断を下すために必要なデータです。

接地棒の3つの材質の概要

1. 銅被覆鋼（CCS）接地棒

銅被覆鋼棒は、高強度低炭素鋼（炭素含有量約0.15%）の芯材に、電鋳法で接合された銅層から構成されています。銅の純度は99.95%以上、標準層厚は0.254mm以上です。SHIBANGの銅被覆鋼製接地棒ラインの直径は14.2 mmから25 mm（5/8インチから3/4インチ）、長さは1.2 mから3.0 m、引張強度は580 N/mm²以上です。

私は今でもSHIBANGの工場で電気めっきラインの横に立って、16mmのCCS棒がめっき槽から出てくるのを見ていたのを覚えている。作業員はすべての棒を検査し、磁気厚さ計―銅層の厚さを、銅を通して伝わる磁気吸引力を測定する携帯型装置。あるロットは、駆動先端部の厚さが0.248mmと測定されたため、不良品としてフラグが立てられた。これは、規格値の0.254mmよりわずか6ミクロン低いだけだった。ロット全体が再加工のために送り返された。ロッドが世界の反対側の海岸の粘土層に埋まるような事態になれば、こうした規律が重要になる。

銅層は純銅表面の耐食性と導電性一方、鋼芯は、密度の高い土壌への打ち込みに必要な機械的強度を提供します。銅と鋼の接合部は、半径100mmでロッドを90°曲げても破損や剥離がないことが試験で確認されています。一般的な土壌での耐用年数は50年以上です。このような特長から、CCSは世界中で標準的な接地規格となっています。

2. 純銅製接地棒

純銅棒にはT2銅（純度99.95%以上）が使用されています。SHIBANGの純銅製アース棒ページには、CCS と同じ直径と長さのオプションが用意されています。ただし、銅はキログラム当たりで鋼鉄よりもかなり高価です。純銅棒は、同じ直径で抵抗が最も低く、腐食性の高い土壌でも優れた耐食性を発揮します。しかし、純銅は柔らかいため、岩の多い土壌や固く締まった土壌に打ち込むと、先端が曲がったりキノコ状に変形したりする恐れがあります。そのため、多くの請負業者は事前にパイロット穴をあけています。この余分な作業は、すでに高い材料費にさらに加算されます。

マニラの請負業者から電話があり、丘の中腹にある通信塔の亜鉛メッキ鉄筋が、海岸沿いの粘土質の土壌でわずか4年で錆びてしまったと嘆いていました。交換には、稼働中のコンクリート基礎の周囲を掘削する必要があり、人件費だけでCCS鉄筋の初期費用を上回ってしまったとのことでした。「あなたが見せてくれた塩水噴霧試験のデータにもっと注意を払うべきだった」と彼は認めました。この電話が私の心に深く刻まれ、それ以来、私はすべての顧客にまず土壌の状態について尋ねるようになりました。

3. 溶融亜鉛めっき鋼製接地棒

亜鉛メッキ鋼棒は、溶融亜鉛メッキによって亜鉛コーティングを施した低炭素鋼です。亜鉛層は犠牲防食の役割を果たします。つまり、亜鉛層が最初に腐食することで、下地の鋼を保護します。SHIBANGの亜鉛メッキ接地棒この製品ラインにおいて、これらのロッドは同じ寸法でありながら、3つの選択肢の中で最も単価が低い。

亜鉛めっきの厚さは通常55～85µmです。排水性の良い中性pHの土壌では、亜鉛めっき鋼棒は15～25年持ちます。しかし、酸性土壌（pH5.5未満）や塩分濃度の高い環境では、亜鉛層は5～8年で消耗し、その後鋼芯が急速に腐食します。沿岸部のプロジェクトで、亜鉛が完全に剥がれた亜鉛めっき鋼棒がわずか6年で撤去されたのを見たことがあります。当社ではすべてのバッチを検査しています。塩水噴霧試験室5%のNaCl溶液に最低72時間浸漬する試験では、目視検査では決して見つけられない亜鉛コーティングの微細な穴が明らかになる。

亜鉛メッキ鋼棒には正当な用途があります。仮設工事の接地、短期間のプロジェクト（設計寿命5～10年）、中性pHの土壌を持つ乾燥した内陸部などは、いずれも妥当な使用例です。年間降水量が800mmを超える地域、海水から15km以内の沿岸地域、または化学物質に曝される工業環境での恒久的な設置には、亜鉛メッキ鋼棒を指定しないよう購入者にお勧めします。亜鉛メッキ接地棒用途に合致すれば、優れた製品である。

設置済みメーター1台あたりの接地棒コスト：具体的な数字

以下は、SHIBANGの輸出データと、東南アジア、中東、アフリカ、南米の顧客からの設置に関するフィードバックに基づいた、相対的なコスト比較です。

重要なポイント：CCSロッドは、50年間の交換費用を考慮すると、1メートルあたりのコストは亜鉛メッキ鋼とほぼ同じです。しかも、腐食したロッドを掘り出す手間も省けます。純銅を使用するメリットは、所有者が60年以上のメンテナンスフリーの耐用年数を求める場合、または土壌がCCS被覆材でも腐食が激しい場合に限られます。

材料別の設置費用内訳

銅被覆鋼板 ― バランスの取れた選択

最小厚さ0.254 mmの銅被覆は、最初の数十年間は純銅に近い耐食性を提供します。鋼鉄製の芯材は、ほとんどの土壌において下穴をあけずに直接打ち込めるほどの剛性を備えています。ねじ込み式カプラーにより、複数のセクションを接続して、高電圧変電所向けに6 m以上の深さまで設置できます。銅被覆鋼製接地棒真直度誤差は1mm/m以下である。これは、深く打ち込む際に非常に重要であり、曲がったロッドは地中でずれてしまうためである。

私は、沿岸部の粘土層に15年間設置されたCCSロッドの検査事例を追跡調査しました。銅被覆は表面の95%以上で損傷なく残っていました。打ち込みによる局所的な擦り傷は、露出した鋼材に表面的な錆が見られる程度でした。ロッドは依然として完全に機能していました。このような実地での優れた性能こそが、CCSが当社の輸出受注の80%を占める理由であり、当社の工場におけるISO 9001:2008認証取得済みの製造体制によって支えられています。

純銅 ― 材料費よりも寿命が重要な場合

私はCCS社ほど純銅棒を販売していませんが、純銅棒を選ぶ顧客には明確な理由があります。洋上プラットフォーム、沿岸部の海水淡水化プラント、化学プラントなどは、メンテナンス期間が非常に短いため、純銅を指定することがよくあります。使用中に棒が故障した場合、交換のために生産を停止するコストは莫大なものになるからです。

それぞれ2.4mの3本のロッドアレイの場合、CCSではなく純銅を選択すると、主要な変電所では無視できるほどの追加料金が発生しますが、小さな通信タワーでは正当化するのが難しくなります。純銅製接地棒純銅は、完全な材料トレーサビリティを備えたT2銅インゴットから製造されており、輸出出荷ごとにミル証明書を添付しています。すべてのロッドは梱包前に目視検査と寸法検査を受けています。純銅の注文は大きな投資となるため、購入者は最初のロッドから最後のロッドまで、受け取るものを正確に把握する必要があるため、私はこの検査を徹底しています。

亜鉛メッキ鋼板 ― 初期費用は低いが、生涯コストは高い

亜鉛メッキ鋼板について正直にお話ししたいと思います。なぜなら、当初のコスト削減策が10年後に高額な修理費用につながったプロジェクトを数多く見てきたからです。上記の表は50年に1回の交換を想定していますが、交換費用はロッド自体だけでなく、掘削、再打ち込み、再接続、試験なども含まれます。先進国市場では、人件費だけでロッドの費用を数倍も上回ることがあります。亜鉛メッキ接地棒優れた製品ではあるが、用途が適切だと分かっている場合に限る。

コスト方程式を変える要因

土壌抵抗率

土壌抵抗率が最大の変数です。IEEE 81-2012規格測定方法を提供します。100 Ω·m の土壌（一般的なローム）に打ち込んだ棒は、1,000 Ω·m の土壌（乾燥した砂利）に打ち込んだ同じ棒の抵抗値のほんの一部しか得られません。亜鉛メッキ鋼のような導電率の低い材料では、目標値に達するためにより多くの棒が必要になったり、より深く打ち込む必要が生じたりする可能性があり、初期費用面でのメリットはなくなります。私は常に、推奨する前に顧客に土壌抵抗率のデータを求めます。なぜなら、この単一のパラメータによって最適な選択が完全に変わってしまうからです。

運転状況

岩の多い土壌では、コスト効率が大きく変わります。請負業者が事前に穴あけ作業を行う必要がある場合、どのタイプのロッドでも人件費が増加します。純銅は曲がりやすいため、最も影響を受けやすいです。以前、ケニアの請負業者から届いた荷物が返品されたことがありました。その業者は、ラテライトに20mmの純銅ロッドを打ち込もうとして、最初の50cmで3本のロッドを曲げてしまったのです。CCSロッドは、鋼鉄製の芯がハンマーのエネルギーを吸収し、塑性変形を起こさないため、衝撃に非常に強いです。岩の多い土壌の場合は、硬化処理された打ち込みチップを取り付けた分割式のCCSロッドから始めることをお勧めします。ロッド1本あたりわずかな追加料金がかかりますが、輸出注文で最もよく見られる設置不良を防ぐことができます。

規定要件

各国の電気規格では、接地棒の材料を異なる方法で扱っています。NEC（NFPA 70）米国では、単一の接地棒に対して25Ω以下の接地抵抗が要求される。IEC 60364に基づく欧州規格では、永久接地のための銅被覆の最小厚さが規定されている。IEC 62561-2規格避雷システムにおける接地電極の要件について規定しています。地域の法規制要件を確認することは不可欠であり、私は販売前サポートの一環として、お客様がこれらの要件を理解できるよう支援しています。

お客様への接地棒選定における私のアプローチ

新規顧客から接地棒に関する問い合わせがあった場合、私は次の3つの質問をします。

1. 土壌の種類と電気抵抗率は？―調査が行われていない場合は、地域の地質データに基づいて推定します。
2. 設計寿命とは何ですか？変電所や通信塔は30～50年かかる。仮設施設は5～10年で済む場合もある。
3. 接地システムにはアクセスできますか？コンクリートの下に埋め込んだ場合は永久的に固定されますが、アクセス可能なピットに設置されたロッドは検査や交換が可能です。

彼らの回答に基づくと、10回中8回は銅被覆鋼製接地棒極度の腐食リスクや非常に長い設計寿命の場合は、純銅製接地棒. 亜鉛メッキ鋼棒これらは、一時的な設置や、所有者が交換リスクを受け入れる予算制約のあるプロジェクトのために確保されています。

接地棒の他に、接地システムにはカプラ、発熱溶接材料、接地導体、およびテストクランプが含まれます。接地棒とアース棒のカテゴリページこれらをカバーしています。私はまた、建築用途向け銅被覆ねじ棒そして接地システム用高張力鋼棒完全な接地ソリューションを設計するエンジニア向けの補助資料として。

よくある質問