2023. gada sākumā mēs saņēmām zvanu no elektroinstalācijas darbuzņēmēja Abudžā, Nigērijā. Viņš bija iedzini četrus 2,4 m garus viengabala vara pārklātus zemējuma stieņus laterīta augsnē jaunā telekomunikāciju torņa objektā. Visu četru stieņu pretestība bija virs 25 omiem — krietni virs viņa specifikācijā noteiktās 5 omu mērķa pretestības. Viņam nebija stieņu dzenskrūves, kas varētu tikt galā ar kaut ko garāku par 3 m, un tuvākais pagarināto stieņu piegādātājs atradās Lagosā, 700 km attālumā. Mēs viņam nosūtījām sekciju stieņu komplektus un misiņa savienotājus. Divas nedēļas vēlāk viņa komanda, izmantojot standarta rotācijas āmuru, bija iedzini tos pašus stieņus 6 m dziļumā, un izmērītā pretestība bija 4,2 omi. Šis projekts mainīja mūsu domāšanu par viengabala un sekciju stieņu izvēli: tā nav izvēles jautājums, bet gan jautājums par to, ko atļauj jūsu augsne, aprīkojums un piekļuve objektam.

Sekciju vai viengabala apģērbs: lēmums nav par priekšrocībām

Viengabala stieņa arguments ir vienkāršs un pamatots: nav savienojumu nozīmē nav vājo vietu. Viens 2,4 m vara pārklāts stienis, kas iedzīsts tieši mitrā mālā, kalpos ilgāk nekā jūsu ēka, un tas maksā mazāk nekā tāda paša garuma sekciju montāža. Mēs joprojām pārdodam vairāk viengabala stieņu nekā sekciju komplektu pēc apjoma, un tam ir labs iemesls: seklām instalācijām zemas pretestības augsnē tie ir pareizā izvēle.

Taču 17 gadu laikā, ražojot zemējuma produktus, esam novērojuši nemainīgu modeli: projekti, kas pie mums atgriežas ar augstas pretestības problēmām, gandrīz vienmēr ir viengabala instalācijas sausā, akmeņainā vai smilšainā augsnē, kur darbuzņēmējs iedūra stieni pilnā garumā un apstājās, jo viņam nebija iespējas iedziļināties.sekcijas zemējuma stienisnovērš šo ierobežojumu. Katrs segments ir 1,2 m garš, un to savienovītņoti savienotāji, un jūs turpināt pievienot segmentus, līdz pretestības mērītājs rāda zem jūsu mērķa. Mums ir klienti Saūda Arābijā, kas tuksneša smiltīs ir salikuši sekciju stieņus līdz 9 m, un klienti Kongo Demokrātiskajā Republikā, kas tropiskajā laterītā ir sasnieguši 12 m.

TheIEEE standarts 80Apakšstacijas zemējuma noteikumi neparedz vienu dizainu ar augstāku priekšrocību nekā otru. Tie nosaka gala rezultātu: pietiekami zemu zemējuma pretestību, lai nodrošinātu drošību īsslēguma strāvas gadījumos. Tas, kā panākt šo pretestību, ir konkrētai vietai specifisks inženiertehnisks, nevis filozofisks lēmums.

Galvenais jautājums nav “kura ir labāka”, bet gan “kas notiek, ja jūsu vienlaidus makšķere nav pietiekami gara?” Abudžā atbilde bija: jūs zaudējat divas nedēļas, meklējot garākas makšķeres no Lagosas. Rijādā atbilde bija: jūs pasūtāt no mums sekciju komplektus un turpināt braukt tajā pašā dienā. Sekciju dizains dod jums elastību, un, pēc mūsu pieredzes, elastība ir tas, kas atšķir projektus, kas sasniedz savus pretestības mērķus, no projektiem, kas tos nesasniedz.

Kāpēc mēs pārveidojām savu savienotāju pēc šķērsvītņošanas epidēmijas

2021. gadā mūsu atbalsta komanda pamanīja ar savienotājiem saistītu sūdzību skaita pieaugumu. Viena gada laikā mēs reģistrējām 47 šķērsvītņu incidentus 14 valstīs. Modelis bija konsekvents: uzstādītājs strādāja dubļainā tranšejā, sāka savienotāja vītni nelielā leņķī, un misiņa vītne deformējās pirms tērauda stieņa vītnes. Misiņš pēc konstrukcijas ir mīkstāks (mēs vēlamies, lai savienotājs upurētos pirms stieņa, lai stieni varētu izmantot atkārtoti), taču šī konstrukcijas izvēle radīja atteices režīmu, ko mēs nebijām paredzējuši.

Mēs izsekojām problēmas cēloni vītnes ieejas ģeometrijā. Standarta V veida vītnei gan uz stieņa, gan uz savienotāja bija asa ieejas mala, kas atviegloja vītnes griešanas sākšanu leņķī, it īpaši, ja vītnes bija piesārņotas ar augsni. Mūsu risinājums: mēs noslīpējām pirmās divas vītnes gan uz stieņa, gan uz savienotāja, radot plašāku ieejas leņķi, kas pats centrē savienojumu pat tad, ja griešana sākas ar nelielu nobīdi. Mēs arī pievienojām vizuālu izlīdzināšanas atzīmi (ar lāzeru iegravētu līniju uz savienotāja korpusa), kas parāda uzstādītājam, kad vītnes ir pareizi izlīdzinātas.

Rezultāti bija nozīmīgi. 2022. gadā sūdzību skaits par šķērsgriezuma vītnēm samazinājās līdz 19. 2023. gadā - līdz 11. 2024. gada pirmajā pusē - līdz 3. Tas ir kumulatīvs samazinājums par aptuveni 70 procentiem, un tas mums neko nemaksāja par katru vienību — fāzēšana ir instrumentu, nevis materiāla maiņa. Šāda veida pakāpeniskus uzlabojumus ļauj veikt 17 gadu pieredze ražošanas atsauksmēs.

Pats savienotāja materiāls ir izgatavots no cieta misiņa stieņa (nevis lieta). Mēs izvēlējāmies misiņu, nevis tēraudu, trīs iemeslu dēļ. Pirmkārt, misiņš nekorodē augsnē tā kā parasts tērauds — Saūda Arābijā esam izrakuši savienotājus no 15 gadus vecām iekārtām, kas izskatījās gandrīz jaunas. Otrkārt, galvaniskā potenciāla starpība starp misiņu un ar varu pārklātu tēraudu ir minimāla (mazāk nekā 50 mV), kas nozīmē, ka elektroķīmiskā korozija vītnes saskarnē ir niecīga. Treškārt, misiņam ir stingrākas vītnes pielaides nekā tēraudam, kas ir svarīgi, ja vītni griežat ar rokām dubļainā tranšejā un ir nepieciešams, lai savienojums būtu vienmērīgi savienots.

Mūsu misiņa savienotāja stiepes izturība (≥580 N/mm2) pārsniedz stieņa segmentu tērauda serdeņa tecēšanas robežu. Mēs to pārbaudām katrā ražošanas partijā: hidrauliskajā stiepes testēšanas iekārtā mēs izvelkam trīs paraugu komplektus līdz bojāejai. Stienis vienmēr salūzt aptuveni 25 mm attālumā no savienotāja virsmas — nekad pie paša savienotāja. Tas ir apzināti: mēs vēlamies, lai stienis salūztu pirms savienotāja, jo bojātu stieni var izvilkt un nomainīt, savukārt bojāts savienotājs var atstāt segmentu iesprostotu pazemē.

Ar varu pārklāts tērauds: specifikācijas, kuras mēs pārbaudām, un defekti, kurus mēs konstatējam

Katrs ražotājs norāda vienādas specifikācijas: vara biezumu, tīrību, stiepes izturību, taisnumu. Atšķirība ir tajā, vai šīs specifikācijas ir pārbaudītas vai pieņemtas. Mūsu rūpnīcā Siņčanā mēs pārbaudām katru ražošanas partiju un noraidām materiālu, kas neiztur pārbaudes. Lūk, ko mēs pārbaudām, kā mēs to pārbaudām un ko esam konstatējuši.

Vara slāņa biezums: ≥0,254 mm. Šis irUL 467minimums. Mēs mērām ar kalibrētu ultraskaņas biezuma mērītāju trīs punktos uz stieņa (galā, vidū, pamatnē). Mūsu vidējais ražošanas biezums ir 0,28 mm, ar diapazonu no 0,254 līdz 0,32 mm. 2022. gadā mēs noraidījām visu ienākošo vara katoda partiju no jauna piegādātāja, kad pirmās partijas testā tika konstatēts vidējais biezums 0,22 mm. Piegādātājs apgalvoja, ka katods atbilst specifikācijām; mūsu ultraskaņas mērītājs apgalvoja pretējo. Mēs mainījām piegādātājus.

Vara tīrība: ≥99,95 procenti. Mēs to pārbaudām ar dzirksteles-OES (optiskās emisijas spektrometrijas) analīzi katrai ienākošajai vara katoda partijai. Piemaisījumi virs 0,05%, īpaši sērs un fosfors, paātrina koroziju skābās augsnēs. 2023. gadā partijavara pārklāts tērauda stienisno mūsu ražošanas līnijas tika pārbaudīts ar 99,91 % tīrību. Mēs izsecinājām problēmas cēloni ar piesārņotu vara anodu galvanizācijas tvertnē. Mēs visu partiju (aptuveni 2000 stieņus) nodevām metāllūžņos, nevis nosūtījām materiālu, kas priekšlaicīgi korodētu darba vietā.

Saites integritāte: 180 grādu lieces tests. Vara slānim nedrīkst būt plaisas vai atslāņošanās, kad stienis tiek saliekts par 180 grādiem 100 mm rādiusā. Šis tests simulē trieciena spēkus piedziņas laikā. Mēs to veicam katrai ražošanas partijai. Ja varš atlobās, galvanizācijas strāvas blīvums bija pārāk zems un saite ir mehāniska, nevis metalurģiska. Pēdējo trīs gadu laikā mēs divas reizes neesam izturējuši šo testu, abas reizes tas bija saistīts ar sprieguma kritumu galvanizācijas līnijā, ko izraisīja korodējusi kopne.

Taisnums: ≤1 mm/m. Pēc galvanizācijas katru stieņu iztaisnojam uz hidrauliskās preses un pēc tam pārbaudām, velmējot uz līdzenas granīta virsmas plāksnes. Stieņi ar novirzi vairāk nekā 1 mm/m tiek noraidīti. Šī specifikācija ir svarīgāka, nekā vairums cilvēku domā: stienis ar 3 mm/m izliekumu neiedziļināsies taisni, un stienis, kas novirzās no vertikāles, nesasniegs mērķa dziļumu bez iepriekšēja urbuma. Esam redzējuši importētus stieņus no citiem ražotājiem ar 4 līdz 5 mm/m izliekumu, kas tos faktiski padara nelietojamus dziļai ieurbšanai.

Dziļās iezemējuma stieņu uzstādīšana: ko mēs uzzinājām no kļūdām uz vietas

Instalēšanas processsekcijas zemējuma stienisnav sarežģīti, taču katram solim ir kļūmes režīmi, par kuriem esam iepazinušies no savas pieredzes — klientu zvanu, garantijas pieprasījumu un objektu apmeklējumu laikā.

Piloturbums: solis, ko lielākā daļa darbuzņēmēju izlaiž. Sablīvētā vai akmeņainā augsnē vienmēr jāsāk ar piloturbumu, izmantojot zemes urbi, kas ir nedaudz mazāks par stieņa diametru. 2022. gadā kāds darbuzņēmējs Dammāmā, Saūda Arābijā, iedūra trīs stieņa segmentus tuksneša smiltīs bez piloturbuma. Stieņa gals atdalījās no aprakta klints 1,8 m dziļumā, saliecot stieni par 15 grādiem no vertikāles. Viņam nācās izņemt saliekto segmentu (45 minūšu darbs ar domkratu) un sākt no jauna ar piloturbumu. Piloturbuma izveide aizņēma 5 minūtes un novērsa visas turpmākās lieces problēmas.

Sakabes griezes moments: gan nepietiekami, gan pārāk cieši pievilkts griezes moments nedarbojas. 5/8 collu stieņiem mēs norādām 50 līdz 80 Nm un 3/4 collu stieņiem 60 līdz 100 Nm. 2023. gada projektā Dāresalāmā, Tanzānijā, uzstādītāji ar roku pievilka savienotājus bez uzgriežņu atslēgas. Dzenot, divi savienotāji atslābās, un segmenti atdalījās pazemē. Augšējais segments turpināja dzīties, bet apakšējais segments palika 2 m dziļumā. Viņiem nācās pamest abus segmentus un sākt jaunu urbumu 30 cm attālumā. Kopš tā laika katrā sekciju komplekta kastē ir iekļauta griezes momenta specifikācijas karte.

Vītnes tīrīšana: 20 sekundes, kas novērš 20 minūšu ilgu neapmierinātību. Pirms savienotāja vītnes ievīšanas notīriet augsni no stieņa vītnēm. Dubļainos apstākļos (kas bieži sastopami tropu instalācijās) vītnē iesūkušies augsne darbojas kā abrazīvs līdzeklis un var izraisīt savienotāja iesprūšanu pusceļā. Mums ir bijuši trīs garantijas pieprasījumi no Dienvidaustrumāzijas, kur uzstādītājs piespieda ar augsni iesūkušos savienotāju un noņēma misiņa vītnes. Suka ar cietiem sariem (kura tagad ir iekļauta mūsu uzstādīšanas komplektā) atrisina šo problēmu 20 sekundēs.

Pretestības pārbaude: pārbaudiet to, pirms veicat lielāku dziļumu. Pēc katra segmenta uzstādīšanas izmēriet zemējuma pretestību ar sprieguma krituma testeri.NFPA 70 (Nacionālais elektroinstalācijas kodekss)prasības. Ja pretestība jau ir zem mērķa, pārtrauciet braukt. Esam redzējuši, kā darbuzņēmēji Nigērijā brauc līdz 7 m, lai gan būtu pieticis ar 4 m, tādējādi izniekojot trīs segmentus un to uzstādīšanas darbu. Pakāpeniska pieeja — pārbaude, lēmums, braukšana — ir sekciju konstrukcijas galvenā ekonomiskā priekšrocība.

Četri atteices režīmi no 17 gadu pieredzes zemējuma produktu ražošanā

Pēc tam, kad esam piegādājuši zemējuma produktus vairāk nekā 60 valstīm, mums ir skaidrs priekšstats par to, kas neizdodas darbībā un kāpēc. Šeit ir četri visbiežāk sastopamie atteices režīmi, kas sakārtoti pēc biežuma mūsu atbalsta pieprasījumu datos no 2018. līdz 2024. gadam.

1. kļūme: šķērspavedienu apstrāde (47 % no visiem atbalsta pieprasījumiem). Jau apspriests iepriekš. Pārveidojot dizainu ar nošķeltām ieejām, to skaits ir samazinājies no 47 gadījumiem 2021. gadā līdz 3 gadiem 2024. gada pirmajā pusē.

2. kļūme: Vara atslāņošanās iedzīšanas laikā (23 % no pārkāpumiem). Ja vara slāņa un tērauda serdes saite ir mehāniska, nevis metalurģiska, atkārtoti trieciena spēki iedzīšanas laikā var izraisīt vara atlobīšanos galā. Tas rada sēnes efektu, kas novērš turpmāku iedzīšanu un pakļauj tērauda serdi korozijai. Mūsu 180 grādu lieces tests to konstatē rūpnīcā, taču mēs to joprojām redzam citu ražotāju stieņos, ko mūsu klienti ir iegādājušies citur un kombinējuši ar mūsu savienotājiem.

3. kļūme: stieņa locīšanās akmeņainā augsnē (18 % no biļetēm). Pat ar stiepes izturību virs 600 N/mm2, stienis, kas trāpa apraktam iezim leņķī, saliecīsies. Kad stienis ir saliekts par vairāk nekā dažiem grādiem, tas vairs neievirzīsies taisni. Profilakse: vienmēr izmantojiet piloturbumu aizdomīgā akmeņainā augsnē. Šī sūdzība ir saņemta no projektiem Turcijā, Irānā un Austrumāfrikas kalnu reģionos.

4. kļūme: korozija savienotāja savienojumā sāļā augsnē (12 % biļešu). Piekrastes vai sāļā vidē vītnes saskarne var korodēt ātrāk nekā stieņa korpuss, ja savienotāja materiāls nav galvaniski saderīgs. Mūsu misiņa savienotāji samazina šo risku, jo galvaniskā potenciāla starpība starp misiņu un ar varu pārklātu tēraudu ir mazāka par 50 mV. Ekstrēmi sāļai videi (Saūda Arābijas, Kataras, AAE piekrastei) mēs piedāvājam arī nerūsējošā tērauda savienotāja opciju.

Augsnes pretestības dati no reāliem projektiem: kāpēc dziļums visu maina

Dziļās ieurbšanas iemesls ir augsnes pretestība. Vairumā augsnes tipu pretestība samazinās līdz ar dziļumu, jo dziļākā augsnē ir lielāks mitruma saturs un vairāk izšķīdušo minerālvielu. Šeit ir izmērītās zemes pretestības vērtības no trim reāliem projektiem, kuros mēs piegādājām sekciju stieņu komplektus:

Abudža, Nigērija (laterīta augsne, 800 omi-m): 1,5 m viengabala stieņa = 28 omi. 3 m sekcijas = 14 omi. 6 m sekcijas = 4,2 omi. Būvuzņēmējam bija nepieciešami 5 omi; ar sekciju sistēmu viņi to sasniedza aptuveni 5,5 m dziļumā.

Rijāda, Saūda Arābija (tuksneša smiltis, 1200 omi-m): 2,4 m viengabala stienis = 45 omi. 3 m šķērsgriezuma stienis = 32 omi. 6 m šķērsgriezuma stienis = 12 omi. 9 m šķērsgriezuma stienis = 6,8 omi. Projekta specifikācijā bija nepieciešami 10 omi; tie tika sasniegti aptuveni 7 m dziļumā.

Dāresalāma, Tanzānija (māla-māla zeme, 200 omi-m): 1,5 m viengabala stienis = 8 omi. Specifikācijā bija norādīta pretestība 5 omi. Viens 1,5 m pagarinājums (kopā 3 m) palielināja pretestību līdz 4,8 omiem. Šajā gadījumā augsne bija piemērota, un bija nepieciešams tikai minimāls pagarinājums.

TheIEEE standarts 142 (Zaļā grāmata)sniedz formulu dzītā stieņa pretestības novērtēšanai: R = (ρ / 2πL) × (ln(4L/a) – 1), kur ρ ir augsnes pretestība, L ir stieņa garums un a ir stieņa rādiuss. Formula apstiprina mūsu lauka datu sniegto informāciju: pretestība ir apgriezti proporcionāla stieņa garumam. Dziļuma divkāršošana parasti samazina pretestību par 40 līdz 60 procentiem atkarībā no augsnes slāņojuma.

Praktiskais secinājums ir vienkāršs. Zemas pretestības augsnē (zem 300 omiem/m) parasti pietiek ar 1,5 līdz 3 m garu viengabala stieni. Vidējas pretestības augsnē (no 300 līdz 1000 omiem/m) var būt nepieciešami 3 līdz 6 m gari stieņi, kas nozīmē šķērsgriezumu.Darba drošības un veselības aizsardzības administrācija (OSHA)pieprasa darba devējiem ieviest garantētas iekārtu zemējuma vadītāju programmas būvlaukumos, kas ietver pareizu zemējuma elektrodu uzstādīšanu. Augstas pretestības augsnē (virs 1000 omu/m) gandrīz noteikti būs nepieciešami 6 m vai vairāk, un vienīgais praktiskais veids, kā to panākt, ir sekciju sistēma.

Kopējās uzstādīšanas izmaksas: kad sekcijveida konstrukcija pārspēj viena gabala konstrukciju jūsu apakšējā līnijā

Sekciju sistēmas materiāla izmaksas par metru ir augstākas nekā viena gabala sistēmai, jo jūs maksājat par savienotājiem un papildu iepakojumu. Taču kopējās uzstādīšanas izmaksas ietver darbaspēku, transportu, atkritumus un aprīkojumu, un salīdzinājums mainās par labu sekciju sistēmai, palielinoties dziļumam.

Transporta ietaupījumi. 2023. gadā klients Kampalā, Ugandā, pastāstīja, ka 3 m stieņu transportēšanas izmaksas no ostas uz projekta vietu (200 km pa neasfaltētiem ceļiem) bija aptuveni 40% no stieņu izmaksām, jo ​​katra kravas automašīna garuma ierobežojumu dēļ varēja pārvadāt tikai 200 stieņus. Kad viņi pārgāja uz 1,2 m šķērsgriezuma segmentiem, tā pati kravas automašīna vienā braucienā pārvadāja 500 segmentus. Transporta izmaksas uz vienu stieņa metru samazinājās vairāk nekā uz pusi.

Atkritumu samazināšana. Akmeņainā augsnē viengabala stieņi, kas griešanas laikā saliecas, ir atkritumi. Mūsu Tuvo Austrumu klienti ziņo par 8–12 procentu atkritumu līmeni, lietojot viengabala stieņus akmeņainā tuksneša augsnē, salīdzinot ar mazāk nekā 2 procentiem, lietojot sekciju sistēmas (jo īsākus segmentus ir vieglāk kontrolēt un piloturbuma solis tiek ievērots konsekventāk). 10 % atkritumu līmenis 200 stieņu projektā nozīmē 20 izšķērdētus stieņus un darbu to izvilkšanai.

Aprīkojuma izmaksas. Vienlaidus stienim, kas garāks par 2,4 m, ir nepieciešams specializēts stieņu piedziņas instruments ar garu patronu. Sekciju sistēmu var darbināt ar standarta rotācijas āmuru ar patronas adapteri — aprīkojumu, kas lielākajai daļai elektroinstalācijas darbuzņēmēju jau ir. Ietaupījumi uz aprīkojuma nomu var kompensēt savienotāju izmaksas mazos un vidējos projektos.

Seklām instalācijām (≤1,5 m) viengabala stieņi ir lētāki un ātrāki. 1,5 līdz 3,0 m garumiem salīdzinājums ir atkarīgs no konkrētās vietas. Dziļākām instalācijām par 3,0 m vienīgā praktiskā iespēja ir sekciju konstrukcija, un izmaksu salīdzinājums ir nepamatots.

Secinājums

Izvēle starp sekciju un viengabala zemējuma stieņiem nav atkarīga no tā, kurš ir labāks teorētiski. Svarīgi ir tas, kurš no tiem atbilst jūsu augsnes apstākļiem, mērķa pretestībai un objekta loģistikai. Viengabala stieņi ir vienkāršāki, lētāki un izturīgāki uz lineāro metru. Sekciju zemējuma stieņi ir vienīgais praktiskais risinājums, ja nepieciešams iedziļināties dziļāk par 3 m, ja transports ierobežo stieņu garumu vai ja augsnes apstākļi ir nenoteikti un vēlaties elastību pakāpeniski palielināt dziļumu.

Savienojuma kvalitāte nosaka, vai sekciju sistēma darbojas kā paredzēts. Pēc 47 šķērsvītņu griešanas gadījumiem 2021. gadā mēs pārveidojām savu savienojumu ar slīpētām vītnes ieejām un samazinājām atteices līmeni par 70 procentiem. Šāda veida iteratīvs uzlabojums ir panākts, pateicoties 17 ražošanas gadiem un vairāk nekā 60 valstu atsauksmēm.

Uzņēmumā Xinchang Shibang New Material Co., Ltd. mēs ražojamsekciju zemējuma stieņu komplekti, vītņoti savienotāji, vara pārklāti tērauda stieņi, un pilnu zemējuma un zibens aizsardzības piederumu klāstu saskaņā ar ISO 9001:2008. Sazinieties ar mums, lai apspriestu sava projekta prasības.

Bieži uzdotie jautājumi