2023 yılının başlarında, Nijerya'nın Abuja şehrinde bir elektrik müteahhidinden telefon aldık. Yeni bir telekom kulesi sahasında laterit toprağa dört adet 2,4 metrelik tek parça bakır kaplı topraklama çubuğu çakmıştı. Dördünün de direnci 25 ohm'un üzerindeydi; bu, şartnamesinde belirtilen 5 ohm'luk hedef değerin çok üzerindeydi. 3 metreden daha uzun çubukları çakabilecek bir aleti yoktu ve en yakın uzun çubuk tedarikçisi 700 km uzaklıktaki Lagos'taydı. Ona parçalı çubuk kitleri ve pirinç bağlantı elemanları gönderdik. İki hafta sonra, ekibi aynı çubukları standart bir döner darbeli matkap kullanarak 6 metre derinliğe kadar çaktı ve ölçülen direnç 4,2 ohm oldu. Bu proje, tek parça mı yoksa parçalı mı sorusuna bakış açımızı değiştirdi: Bu bir tercih meselesi değil, toprağınızın, ekipmanınızın ve saha erişiminizin izin verdiği bir mesele.

Parçalı mı, Tek Parça mı: Karar Tercihe Bağlı Değil

Tek parça çubuk argümanı basit ve geçerlidir: eklem olmaması, zayıf nokta olmaması anlamına gelir. Nemli kile doğrudan çakılan 2,4 metrelik tek bir bakır kaplı çubuk, binanızdan daha uzun süre dayanır ve aynı uzunluktaki modüler bir montajdan daha az maliyetlidir. Hacim olarak hala modüler kitlerden daha fazla tek parça çubuk satıyoruz ve bunun iyi bir nedeni var: düşük dirençli topraklarda sığ kurulumlar için doğru seçimdirler.

Ancak 17 yıllık topraklama ürünleri üretimimiz boyunca tutarlı bir örüntü gözlemledik: Yüksek direnç sorunlarıyla bize geri dönen projeler neredeyse her zaman kuru, kayalık veya kumlu topraklarda tek parça kurulumlar olup, yüklenici çubuğu sonuna kadar çakıp durmuştur - çünkü daha derine inme imkanı olmamıştır.kesitli topraklama çubuğuBu kısıtlamayı ortadan kaldırır. Her bir segment 1,2 m uzunluğundadır ve şu şekilde birleştirilmiştir:dişli bağlantı elemanlarıVe direnç ölçer hedef değerinizin altına düşene kadar segment eklemeye devam edersiniz. Suudi Arabistan'da çöl kumunda 9 metreye kadar kesitli çubuklar monte eden müşterilerimiz ve Demokratik Kongo Cumhuriyeti'nde tropikal lateritte 12 metreye ulaşan müşterilerimiz var.

OIEEE Standardı 80Trafo merkezi topraklaması için bir tasarımın diğerine göre üstünlüğü zorunlu değildir. Nihai sonucu belirtir: arıza akımı olayları sırasında güvenliği sağlamak için yeterince düşük bir topraklama direnci. Bu direnci nasıl elde edeceğiniz, felsefi bir karar değil, sahaya özgü bir mühendislik kararıdır.

Asıl soru "hangisi daha iyi" değil, "tek parça kamışınız yeterince uzun olmadığında ne olur?" sorusudur. Abuja'da cevap şuydu: Lagos'tan daha uzun kamışlar temin etmek için iki hafta kaybedersiniz. Riyad'da ise cevap şuydu: Bizden modüler kitler sipariş edersiniz ve aynı gün yola devam edersiniz. Modüler tasarım size esneklik kazandırır ve deneyimlerimize göre esneklik, direnç hedeflerine ulaşan projeleri ulaşamayanlardan ayıran şeydir.

Dişlerin yanlış takılması salgını sonrasında bağlantı elemanımızı neden yeniden tasarladık?

2021 yılında, destek ekibimiz bağlantı elemanıyla ilgili şikayetlerde bir artış fark etti. Tek bir yılda 14 ülkede 47 adet çapraz diş açma vakası kaydettik. Desen tutarlıydı: Montajcı çamurlu bir hendekte çalışıyordu, bağlantı elemanının dişini hafif bir açıyla takmaya başladı ve pirinç dişler, çelik çubuk dişlerinden önce deforme oldu. Pirinç, tasarım gereği daha yumuşaktır (bağlantı elemanının çubuktan önce aşınmasını ve çubuğun yeniden kullanılabilmesini istiyoruz), ancak bu tasarım tercihi, tahmin etmediğimiz bir arıza moduna yol açtı.

Sorunun temel nedenini diş giriş geometrisinde bulduk. Hem çubuk hem de bağlantı parçasındaki standart V-diş, özellikle dişler toprakla kirlendiğinde, dişin açılı olarak başlamasını kolaylaştıran keskin bir giriş kenarına sahipti. Çözümümüz: Hem çubuk hem de bağlantı parçasındaki ilk iki dişi pahlayarak, hafif bir hizalama hatasıyla başlasa bile bağlantıyı kendiliğinden merkezleyen daha geniş bir giriş açısı oluşturduk. Ayrıca, dişlerin doğru şekilde hizalandığını montajcıya gösteren görsel bir hizalama işareti (bağlantı parçası gövdesine lazerle işlenmiş bir çizgi) ekledik.

Sonuçlar oldukça önemliydi. 2022'de diş açma hatası şikayetleri 19'a düştü. 2023'te 11'e. 2024'ün ilk yarısında ise 3'e. Bu, yaklaşık %70'lik kümülatif bir azalma anlamına geliyor ve birim başına bize hiçbir maliyeti olmadı; pah kırma işlemi malzeme değişikliği değil, takım değişikliğidir. 17 yıllık üretim geri bildiriminin sağladığı bu tür kademeli iyileştirmeler gerçekten takdire şayan.

Bağlantı elemanının malzemesi, dökme değil, katı pirinç çubuktan işlenmiştir. Çelik yerine pirinç seçmemizin üç nedeni var. Birincisi, pirinç, düz çelik gibi toprakta korozyona uğramaz; Suudi Arabistan'daki 15 yıllık tesisatlardan çıkardığımız bağlantı elemanları neredeyse yeni gibi görünüyordu. İkincisi, pirinç ve bakır kaplı çelik arasındaki galvanik potansiyel farkı minimum düzeydedir (50 mV'den az), bu da diş arayüzünde elektrokimyasal korozyonun ihmal edilebilir olduğu anlamına gelir. Üçüncüsü, pirinç, çeliğe göre daha sıkı diş toleranslarına sahiptir; bu da çamurlu bir hendekte elle diş açarken ve bağlantının sorunsuz bir şekilde bir araya gelmesi gerektiğinde önemlidir.

Pirinç bağlantı elemanımızın çekme dayanımı (≥580 N/mm2), çubuk segmentlerindeki çelik çekirdeğin akma dayanımını aşmaktadır. Bunu her üretim partisinde doğruluyoruz: Üç örnek düzeneği hidrolik çekme test cihazında kırılana kadar çekiyoruz. Çubuk her zaman bağlantı elemanının yüzeyinden yaklaşık 25 mm uzaklıkta kırılır; asla bağlantı elemanının kendisinde kırılmaz. Bu bilinçli bir tasarımdır: Çubuğun bağlantı elemanından önce kırılmasını istiyoruz, çünkü kırılan bir çubuk çıkarılıp değiştirilebilirken, kırılan bir bağlantı elemanı bir segmentin yer altında sıkışıp kalmasına neden olabilir.

Bakır Kaplı Çelik: Test Ettiğimiz Özellikler ve Tespit Ettiğimiz Arızalar

Her üretici aynı özellikleri listeler: bakır kalınlığı, saflığı, çekme dayanımı, düzgünlüğü. Fark, bu özelliklerin test edilip edilmemesinde ya da varsayılmasındadır. Xinchang'daki fabrikamızda, her üretim partisini test ediyoruz ve testten geçemeyen malzemeleri reddediyoruz. İşte test ettiğimiz şeyler, test yöntemimiz ve tespit ettiklerimiz.

Bakır katman kalınlığı: ≥0,254 mm. Bu,UL 467Minimum. Kalibre edilmiş ultrasonik kalınlık ölçer ile her çubuk için üç noktada (uç, orta, taban) ölçüm yapıyoruz. Üretim ortalamamız 0,28 mm olup, 0,254 ile 0,32 mm arasında değişmektedir. 2022 yılında, yeni bir tedarikçiden gelen bakır katot partisinin tamamını, ilk parti testinde ortalama kalınlığın 0,22 mm olduğunu gösterdiği için reddettik. Tedarikçi katotun spesifikasyona uygun olduğunu iddia etti; ultrasonik ölçerimiz ise aksini gösterdi. Tedarikçimizi değiştirdik.

Bakır saflığı: ≥%99,95. Bunu, gelen her bakır katot partisinde kıvılcım-OES (optik emisyon spektrometresi) analizi ile doğruluyoruz. %0,05'in üzerindeki safsızlıklar -özellikle kükürt ve fosfor- asidik topraklarda korozyonu hızlandırır. 2023 yılında, bir partibakır kaplı çelik çubukÜretim hattımızdan çıkan ürünün saflık oranı %99,91 olarak test edildi. Sorunun, elektrokaplama tankındaki kirlenmiş bir bakır anottan kaynaklandığını tespit ettik. Sahada erken korozyona uğrayacak malzemeyi göndermektense, tüm partiyi (yaklaşık 2.000 çubuk) hurdaya ayırdık.

Bağlantı bütünlüğü: 180 derece bükme testi. Çubuk 100 mm yarıçapta 180 derece büküldüğünde bakır tabaka çatlamamalı veya soyulmamalıdır. Bu test, sürüş sırasında oluşan darbe kuvvetlerini simüle eder. Bunu her üretim partisinde gerçekleştiriyoruz. Bakır soyuluyorsa, elektrokaplama akım yoğunluğu çok düşüktü ve bağlantı metalurjik değil, mekaniktir. Son üç yılda bu testi iki kez geçemedik, her iki durumda da bunun nedeni korozyona uğramış bir bara nedeniyle elektrokaplama hattındaki voltaj düşüşüydü.

Doğruluk: ≤1 mm/m. Elektrokaplamadan sonra her çubuğu hidrolik presle düzleştiriyor, ardından düz bir granit yüzey plakası üzerinde yuvarlayarak kontrol ediyoruz. 1 mm/m'den fazla sapma gösteren çubuklar reddedilir. Bu özellik, çoğu insanın fark ettiğinden daha önemlidir: 3 mm/m'lik bir eğriliğe sahip bir çubuk düz bir şekilde ilerlemez ve dikeyden sapan bir çubuk, kılavuz delik açılmadan hedef derinliğe ulaşamaz. Diğer üreticilerden ithal edilen ve 4 ila 5 mm/m eğriliğe sahip çubuklar gördük ki bu da onları derin çakma için kullanılamaz hale getiriyor.

Derin Topraklama Çubuğu Montajı: Saha Hatalarından Öğrendiklerimiz

Bir kurulum işleminin sürecikesitli topraklama çubuğuKarmaşık değil, ancak her adımda, müşteri görüşmeleri, garanti talepleri ve saha ziyaretleri aracılığıyla zor yoldan öğrendiğimiz başarısızlık olasılıkları var.

Kılavuz delik: Çoğu müteahhidin atladığı adım. Sıkıştırılmış veya kayalık topraklarda, her zaman çubuk çapından biraz daha küçük bir toprak burgusu kullanarak bir kılavuz delik açarak başlayın. 2022 yılında, Suudi Arabistan'ın Dammam şehrinde bir müteahhit, kılavuz delik açmadan çöl kumuna üç çubuk parçası çaktı. Çubuk ucu 1,8 m'de gömülü bir kayaya çarparak çubuğu dikeyden 15 derece eğdi. Eğilmiş parçayı çıkarmak (kriko ile 45 dakikalık bir iş) ve bir kılavuz delik açarak yeniden başlamak zorunda kaldı. Kılavuz delik açma işlemi 5 dakika sürdü ve sonraki tüm eğilme sorunlarını önledi.

Bağlantı elemanı torku: Hem çok sıkı hem de çok gevşek sıkma arızaya neden olur. 5/8 inçlik çubuklar için 50 ila 80 Nm, 3/4 inçlik çubuklar için ise 60 ila 100 Nm tork değeri belirtiyoruz. Tanzanya'nın Dar es Salaam şehrinde 2023 yılında gerçekleştirilen bir projede, montajcılar bağlantı elemanlarını anahtar kullanmadan elle sıktılar. Çakma sırasında iki bağlantı elemanı gevşedi ve segmentler yer altında birbirinden ayrıldı. Üst segment çakmaya devam ederken, alt segment 2 metre derinlikte kaldı. Her iki segmenti de terk etmek ve 30 cm uzakta yeni bir delik açmak zorunda kaldılar. O zamandan beri, her kesit kiti kutusuna bir tork spesifikasyon kartı ekliyoruz.

Diş temizliği: 20 dakikalık hayal kırıklığını önleyen 20 saniye. Bağlantı parçasını takmadan önce, çubuk dişlerindeki toprağı fırçalayın. Çamurlu koşullarda (tropikal kurulumlarda yaygındır), dişlere sıkışan toprak aşındırıcı görevi görür ve bağlantı parçasının yarıda sıkışmasına neden olabilir. Güneydoğu Asya'dan, montajcının toprakla dolu bir bağlantı parçasını zorla takıp pirinç dişleri sıyırdığı üç garanti talebi aldık. Sert kıllı bir fırça (ki artık kurulum kitimize dahil ediyoruz) bunu 20 saniyede çözüyor.

Direnç testi: Daha derine inmeden önce test edin. Her bir segment monte edildikten sonra, potansiyel düşüş test cihazı kullanarak toprak direncini ölçün.NFPA 70 (Ulusal Elektrik Kodu)Gereksinimler. Eğer zaten hedef direncinizin altındaysanız, sürüşü durdurun. Nijerya'da 4 metre yeterli olacakken 7 metreye kadar sürüş yapan, üç segmenti ve bunların montajı için gereken işçiliği boşa harcayan müteahhitler gördük. Aşamalı yaklaşım—test et, karar ver, sür—bölümlü tasarımın temel ekonomik avantajıdır.

17 Yıllık Topraklama Ürünü Üretim Deneyiminden Dört Arıza Modu

60'tan fazla ülkeye topraklama ürünleri tedarik ettikten sonra, sahada nelerin arızalandığı ve neden arızalandığı konusunda net bir tabloya sahibiz. İşte 2018'den 2024'e kadar destek talebi verilerimizdeki sıklık sırasına göre en yaygın dört arıza modu.

Hata 1: Çapraz iş parçacığı kullanımı (%47 tüm destek taleplerinin). Yukarıda zaten tartışıldı. Eğimli giriş yeniden tasarımı, bu sorunu 2021'deki 47 olaydan 2024'ün ilk yarısında 3'e düşürdü.

Arıza 2: Sürüş sırasında bakırın ayrılması (%23 oranında ceza). Bakır tabaka ile çelik çekirdek arasındaki bağ metalurjik değil de mekanik ise, sürüş sırasında tekrarlanan darbe kuvvetleri bakırın uç kısmından soyulmasına neden olabilir. Bu, daha fazla sürüşü engelleyen ve çelik çekirdeği korozyona maruz bırakan bir mantar etkisi yaratır. 180 derecelik bükme testimiz bunu fabrikada tespit eder, ancak müşterilerimizin başka yerlerden satın aldığı ve bizim bağlantı parçalarımızla karıştırdığı diğer üreticilerin çubuklarında da bunu görüyoruz.

Arıza 3: Kayalık zeminde çubuk bükülmesi (%18). 600+ N/mm2 çekme dayanımına sahip bir çekirdeğe sahip olsa bile, gömülü bir kayaya açılı olarak çarpan bir çubuk bükülecektir. Birkaç dereceden fazla büküldüğünde, çubuk düz bir şekilde ilerlemeyecektir. Önlem: Kayalık zemin şüphesi olan yerlerde her zaman önceden bir kılavuz delik açın. Bu şikayeti Türkiye, İran ve Doğu Afrika'nın dağlık bölgelerindeki projelerden aldık.

Arıza 4: Tuzlu topraklarda bağlantı noktasında korozyon (%12 oranında). Kıyı veya tuzlu ortamlarda, bağlantı malzemesi galvanik olarak uyumlu değilse, dişli arayüzü çubuk gövdesinden daha hızlı korozyona uğrayabilir. Pirinç bağlantı elemanlarımız, pirinç ve bakır kaplı çelik arasındaki galvanik potansiyel farkı 50 mV'den az olduğu için bu riski en aza indirir. Aşırı tuzlu ortamlar (Suudi Arabistan, Katar, BAE kıyıları) için paslanmaz çelik bağlantı elemanı seçeneği de sunuyoruz.

Gerçek Projelerden Elde Edilen Toprak Direnci Verileri: Derinlik Her Şeyi Neden Değiştiriyor?

Derin kazık çakmanın nedeni toprak direncidir. Çoğu toprak türünde, daha derin topraklarda nem içeriği daha yüksek ve çözünmüş mineraller daha fazla olduğundan, direnç derinlikle birlikte azalır. İşte kesitli kazık çakma kitleri tedarik ettiğimiz üç gerçek projeden ölçülen toprak direnci değerleri:

Abuja, Nijerya (laterit toprak, 800 ohm-m): 1,5 m tek parça çubuk = 28 ohm. 3 m kesitli = 14 ohm. 6 m kesitli = 4,2 ohm. Yüklenici 5 ohm'a ihtiyaç duyuyordu; kesitli sistemle yaklaşık 5,5 m derinlikte bu değere ulaştılar.

Riyad, Suudi Arabistan (çöl kumu, 1200 ohm-m): 2,4 m tek parça çubuk = 45 ohm. 3 m kesitli = 32 ohm. 6 m kesitli = 12 ohm. 9 m kesitli = 6,8 ohm. Proje şartnamesinde 10 ohm gerekiyordu; yaklaşık 7 m derinlikte bu değere ulaşıldı.

Dar es Salaam, Tanzanya (killi tınlı toprak, 200 ohm-m): 1,5 m tek parça çubuk = 8 ohm. Şartnamede 5 ohm gerektiği belirtilmişti. Tek bir 1,5 m uzatma (toplam 3 m) direnci 4,8 ohm'a çıkardı. Bu durumda toprak elverişliydi ve sadece minimum derinlikte uzatma yeterli oldu.

OIEEE Standardı 142 (Yeşil Kitap)Bu formül, çakılan çubuk direncinin tahmini için kullanılır: R = (ρ / 2πL) × (ln(4L/a) – 1), burada ρ toprak özdirenci, L çubuk uzunluğu ve a çubuk yarıçapıdır. Formül, saha verilerimizin gösterdiği şeyi doğrular: direnç, çubuk uzunluğuyla ters orantılıdır. Derinliğin iki katına çıkarılması, toprak katmanlamasına bağlı olarak direnci genellikle %40 ila %60 oranında azaltır.

Pratik çıkarım oldukça basittir. Düşük dirençli topraklarda (300 ohm-m'nin altında), genellikle 1,5 ila 3 metrelik tek parça bir çubuk yeterlidir. Orta dirençli topraklarda (300 ila 1000 ohm-m), 3 ila 6 metreye kadar, yani kesitli bir çubuk gerekebilir.İş Sağlığı ve Güvenliği İdaresi (OSHA)İşverenlerin şantiyelerde güvenilir ekipman topraklama iletkeni programları oluşturmasını gerektirir; bu programlar, uygun topraklama elektrotu kurulumunu da içerir. Yüksek dirençli topraklarda (1.000 ohm-m'nin üzerinde), neredeyse kesinlikle 6 metre veya daha fazlasına ihtiyacınız olacaktır ve bu mesafeye ulaşmanın tek pratik yolu kesitsel bir sistemdir.

Toplam Kurulum Maliyeti: Köşe Koltuk Takımının Tek Parça Koltuk Takımına Göre Maliyet Açısından Avantajı

Bölmeli sistemlerin metre başına malzeme maliyeti, bağlantı elemanları ve ek ambalajlama maliyeti nedeniyle tek parça sistemlere göre daha yüksektir. Ancak toplam kurulum maliyeti işçilik, nakliye, atık ve ekipmanı içerir ve derinlik arttıkça karşılaştırma bölmeli sistem lehine değişir.

Nakliye tasarrufu. 2023 yılında, Uganda'nın Kampala şehrindeki bir müşterimiz, 3 metrelik çubukların limandan proje sahasına (asfaltlanmamış yollarda 200 km) taşınmasının maliyetinin, her kamyonun uzunluk kısıtlamaları nedeniyle yalnızca 200 çubuk taşıyabilmesi nedeniyle, çubuk maliyetinin yaklaşık %40'ı olduğunu bize bildirdi. 1,2 metrelik kesitli parçalara geçtiklerinde, aynı kamyon her seferde 500 parça taşıdı. Çubuk-metre başına nakliye maliyeti yarıdan fazla düştü.

Atık azaltımı. Kayalık topraklarda, çakılırken bükülen tek parça çubuklar israf anlamına gelir. Orta Doğu'daki müşterilerimiz, kayalık çöl topraklarında tek parça çubuklarla %8 ila %12 arasında atık oranı bildirmektedir; oysa bölmeli sistemlerde bu oran %2'nin altındadır (çünkü daha kısa segmentlerin kontrolü daha kolaydır ve pilot delik adımı daha tutarlı bir şekilde takip edilir). 200 çubukluk bir projede %10'luk bir atık oranı, 20 adet israf edilmiş çubuk ve bunların çıkarılması için gereken işçilik anlamına gelir.

Ekipman maliyetleri. 2,4 metreden uzun tek parça bir çubuk, uzun mandrenli özel bir çubuk sürücüsü gerektirir. Bölmeli bir sistem, çoğu elektrikçinin zaten sahip olduğu bir ekipman olan mandren adaptörlü standart bir döner darbeli matkapla sürülebilir. Ekipman kiralamasındaki tasarruf, küçük ve orta ölçekli projelerde bağlantı elemanlarının maliyetini karşılayabilir.

Sığ kurulumlar için (≤1,5 m), tek parça çubuklar daha ucuz ve daha hızlıdır. 1,5 ila 3,0 m arası için karşılaştırma, konuma özgüdür. 3,0 m'den daha derin her şey için, kesitli tasarım tek pratik seçenektir ve maliyet karşılaştırması anlamsızdır.

Çözüm

Bölmeli ve tek parça topraklama çubukları arasındaki seçim, soyut olarak hangisinin daha iyi olduğuyla ilgili değildir. Bu, toprak koşullarınıza, hedef direncinize ve saha lojistiğinize hangisinin daha uygun olduğuyla ilgilidir. Tek parça çubuklar daha basit, daha ucuz ve metre başına daha güçlüdür. Bölmeli topraklama çubukları, 3 metreden daha derine inmeniz gerektiğinde, taşıma kısıtlamaları çubuk uzunluğunu sınırladığında veya toprak koşulları belirsiz olduğunda ve derinliği kademeli olarak artırma esnekliğine sahip olmak istediğinizde tek pratik çözümdür.

Bir kesit sisteminin tasarlandığı gibi çalışıp çalışmayacağını belirleyen en önemli faktör, bağlantı elemanının kalitesidir. 2021 yılında yaşanan 47 adet diş açma hatası olayından sonra, bağlantı elemanımızı pahlanmış diş girişleriyle yeniden tasarladık ve arıza oranını %70 oranında azalttık. Bu, 17 yıllık üretim ve 60'tan fazla ülkeden gelen saha geri bildirimlerinin ürettiği yinelemeli iyileştirmenin bir örneğidir.

Xinchang Shibang New Material Co., Ltd.'de üretim yapıyoruz.bölümlü topraklama çubuğu kitleri, dişli bağlantı elemanları, bakır kaplı çelik çubuklarAyrıca ISO 9001:2008 standardına uygun, eksiksiz bir topraklama ve yıldırım koruma aksesuarları yelpazesi sunuyoruz. Proje gereksinimlerinizi görüşmek için bizimle iletişime geçin.

Sıkça Sorulan Sorular