Чому я написав це порівняння

Я працюю в галузі блискавкозахисту та заземлення вже понад десять років. Щотижня я спілкуюся з іноземними покупцями — електромонтажниками, інженерами підстанцій, керівниками телекомунікаційних проектів — вирішуючи, який матеріал заземлювального стрижня обрати. Перше питання завжди стосується початкової вартості. Але після 12 років допомоги клієнтам у закупівлі всього: від мідних стрижнів до екзотермічних зварювальних матеріалів, стрижень з найнижчою ціною не є найекономічнішим протягом терміну служби установки.

У цій статті розглядається реальна вартість встановленого лічильника для трьох типів заземлювальних стрижнів: сталевий, плакований міддю (CCS), чиста мідь та гарячеоцинкована сталь — на основі вартості матеріалу, коефіцієнтів монтажу, швидкості корозії та даних про термін служби, які ми відстежуємо в SHIBANG. Якщо ви інженер, який пише специфікацію, або менеджер із закупівель, який порівнює цінові пропозиції, ці дані вам потрібні для прийняття рішення, яке буде чинним протягом усього проектного терміну служби вашої установки.

Огляд трьох матеріалів заземлюючих стрижнів

1. Заземлювальний стрижень з мідної сталі (CCS)

Мідні сталеві стрижні складаються з високоміцного низьковуглецевого сталевого осердя (вміст вуглецю ~0,15%) з шаром міді, з'єднаним за допомогою гальванопластики. Чистота міді становить ≥99,95%, а стандартна товщина шару ≥0,254 мм. ПриЗаземлювальний стрижень SHIBANG з мідного покриття з сталілінія, діаметри від 14,2 мм до 25 мм (від 5/8 дюйма до 3/4 дюйма), довжина від 1,2 м до 3,0 м, а міцність на розрив ≥580 Н/мм².

Я досі пам'ятаю, як стояв поруч із нашою гальванопластиковою лінією на заводі SHIBANG і спостерігав, як партія 16-міліметрових стрижнів CCS виходить з гальванічного резервуара. Оператор перевіряє кожен стрижень за допомогою...магнітний товщиномір— портативний пристрій, який зчитує товщину шару міді, вимірюючи магнітне притягання крізь мідь. Одну партію було позначено як невідповідну, оскільки вимірювальний прилад показав 0,248 мм на занурювальному кінчику — лише на 6 мікрон нижче за специфікацію 0,254 мм. Всю партію повернули на доопрацювання. Ця дисципліна має значення, коли стрижень опиняється в прибережній глині ​​на іншому кінці світу.

Мідний шар забезпечуєкорозійна стійкість та провідність чистої міді на поверхні, а сталевий сердечник забезпечує механічну міцність для забивання в щільний ґрунт. Зв'язок між міддю та сталлю випробовується шляхом згинання стрижня на 90° за радіусом 100 мм без розривів або розшарування. Термін служби в типовому ґрунті перевищує 50 років. Саме це поєднання пояснює, чому CCS є стандартною специфікацією заземлення в усьому світі.

2. Заземлювальний стрижень з чистої міді

Прутки з чистої міді використовують мідь T2 (≥99,95% чистоти).Чистий мідний заземлювальний стрижень SHIBANGсторінка, доступні варіанти того ж діаметра та довжини, що й у CCS. Але мідь значно дорожча за сталь у перерахунку на кілограм. Суцільний мідний стрижень має найнижчий опір для заданого діаметра, з чудовими характеристиками корозії в агресивних ґрунтах. Однак чиста мідь м’яка — забивання в кам’янистий або ущільнений ґрунт ризикує зігнутися або розроститися на кінці, тому багато підрядників попередньо свердлять початкові отвори. Ця додаткова праця додає до вже вищої вартості матеріалів.

Якось мені зателефонував підрядник з Маніли, розчарований тим, що оцинковані стрижні на його телекомунікаційній вежі на схилі пагорба проржавіли наскрізь лише за 4 роки використання в прибережній глині. Заміна вимагала розкопок навколо активного бетонного фундаменту. Вартість самих лише робіт перевищувала початкову вартість стрижнів CCS. «Мені слід було звернути увагу на дані про сольовий туман, які ви мені показали», – зізнався він. Цей дзвінок запам’ятався мені – саме тому я спочатку запитую кожного клієнта про стан ґрунту.

3. Гарячеоцинкований сталевий заземлювальний стрижень

Оцинковані сталеві прутки виготовляються з низьковуглецевої сталі з цинковим покриттям, нанесеним методом гарячого цинкування. Цинковий шар забезпечує жертовний захист — він першим кородує, захищаючи сталь, що лежить під ним.Оцинкований заземлювальний стрижень SHIBANGлінійка продуктів, ці стрижні мають однакові розміри, але найнижчу ціну за одиницю серед трьох варіантів.

Товщина цинкового покриття зазвичай коливається від 55 до 85 мкм. У ґрунті з нейтральним pH та добрим дренажем оцинкований стрижень може прослужити 15–25 років. Але в кислому ґрунті (pH нижче 5,5) або засоленому середовищі цинковий шар може зруйнуватися протягом 5–8 років, після чого сталевий сердечник швидко кородує. Я бачив оцинковані стрижні, вилучені з прибережних проектів лише через 6 років, з повністю зниклим цинком. Ми пропускаємо кожну партію через нашу...камера сольового туманупри 5% розчині NaCl протягом щонайменше 72 годин — цей тест виявляє отвори в цинковому покритті, які неможливо виявити під час візуального огляду.

Оцинковані сталеві стрижні справді мають законне застосування. Тимчасове заземлення будівель, короткострокові проекти (термін служби 5–10 років) та сухі внутрішні райони з нейтральним pH ґрунту – все це розумні випадки використання. Я раджу покупцям не вибирати оцинковані стрижні для постійного встановлення в районах з річною кількістю опадів понад 800 мм, прибережних зонах у межах 15 км від солоної води або промислових середовищах з хімічним впливом. Нашіоцинкований заземлювальний стриженьє надійним продуктом, коли застосування відповідає вимогам.

Вартість заземлювального стрижня на встановлений лічильник: цифри

Нижче наведено порівняння відносної вартості на основі наших експортних даних SHIBANG та відгуків про встановлення від клієнтів з Південно-Східної Азії, Близького Сходу, Африки та Південної Америки.

Ключовий висновок:Стрижні CCS коштують приблизно стільки ж за метр, скільки й оцинкована сталь, якщо врахувати заміну протягом 50 років, і вони заощаджують вам зусилля з викопування кородованих стрижнів. Чиста мідь має сенс лише тоді, коли власнику потрібен термін служби понад 60 років без необхідності обслуговування або коли ґрунт занадто агресивний навіть для облицювання CCS.

Розподіл вартості встановлення за матеріалами

Мідноплакована сталь — збалансований вибір

Мідне покриття товщиною не менше 0,254 мм забезпечує корозійну стійкість, близьку до чистої міді, протягом перших кількох десятиліть. Сталевий сердечник робить його достатньо жорстким для прямого забивання без попереднього свердління в більшості ґрунтів. Різьбові з'єднання дозволяють з'єднувати кілька секцій на глибину до 6 м і більше для високовольтних підстанцій.мідний сталевий заземлювальний стриженьпохибка прямолінійності ≤1 мм/м — критично при глибокому зануренні, оскільки зігнутий стрижень відхиляється під землею.

Я відстежував проекти, де стрижні CCS перевірялися після 15 років використання в прибережній глині. Мідне покриття залишилося неушкодженим на понад 95% поверхні. Локальні подряпини від забивання показали лише поверхневу іржу на відкритій сталі. Стрижень все ще був повністю функціональним. Саме ця реальна продуктивність є причиною того, що CCS становить 80% наших експортних замовлень, що підтверджується сертифікацією ISO 9001:2008 на нашому заводі.

Чиста мідь — коли вартість матеріалів є другорядною порівняно з терміном служби

Я продаю менше чистих мідних стрижнів, ніж CCS, але покупці, які їх обирають, мають конкретні причини. Офшорні платформи, прибережні опріснювальні установки та хімічні підприємства часто вибирають чисту мідь, оскільки період обслуговування надзвичайно вузький — якщо стрижень виходить з ладу під час експлуатації, вартість зупинки виробництва для його заміни є астрономічною.

У 3-стержневій решітці довжиною 2,4 м кожен вибір чистої міді замість CCS додає премію, яка є незначною для великої підстанції, але важче виправдана для невеликої телекомунікаційної вежі. Нашзаземлювальний стрижень з чистої мідівиготовляється з мідних злитків T2 з повним відстеженням матеріалу, і ми надаємо сертифікати заводу з кожною експортною партією. Кожен стрижень проходить візуальний та розмірний контроль перед пакуванням — я наполягаю на цьому, тому що замовлення чистої міді — це значна інвестиція, і покупець повинен точно знати, що він отримує від першого стрижня до останнього.

Оцинкована сталь — нижча початкова вартість, вища вартість протягом усього терміну служби

Я хочу бути відвертим щодо оцинкованої сталі, бо бачив забагато проектів, де початкове рішення щодо економії призвело до дорогого ремонту через десять років. У таблиці вище припускається одна заміна на 50 років, але вартість заміни виходить за рамки самого стрижня — земляні роботи, повторне забивання, повторне з'єднання та випробування. На розвинених ринках лише вартість робочої сили може перевищувати вартість стрижня в кілька разів. Нашіоцинкований заземлювальний стриженьє надійним продуктом, але лише тоді, коли ви знаєте, що підходить для застосування.

Фактори, що змінюють рівняння витрат

Питомий опір ґрунту

Питомий опір ґрунту є найбільшою змінною.Стандарт IEEE 81-2012надає методи вимірювання. Стрижень у ґрунті з товщиною 100 Ом·м (типовий суглинок) досягає лише частки опору того ж стрижня у ґрунті з товщиною 1000 Ом·м (сухий піщаний гравій). Матеріали з нижчою провідністю, такі як оцинкована сталь, можуть потребувати більшої кількості стрижнів або глибшого забивання для досягнення цільового показника, що усуває будь-яку початкову перевагу у витратах. Я завжди запитую у клієнтів дані про питомий опір ґрунту, перш ніж давати рекомендації, оскільки цей єдиний параметр повністю змінює оптимальний вибір.

Умови водіння

Кам'янистий ґрунт змінює економіку. Якщо підрядник повинен попередньо бурити, витрати на оплату праці зростають для будь-якого типу стрижня. Чиста мідь страждає найбільше, оскільки вона легше гнеться — одного разу мені повернули партію від підрядника з Кенії, який намагався забити 20-міліметрові суцільні мідні стрижні в латерит і зігнув три стрижні протягом перших 50 см. Стрижні CCS набагато краще витримують удар, оскільки сталевий сердечник поглинає енергію удару без пластичної деформації. Для ґрунту зі значним вмістом гірських порід ми рекомендуємо починати з секційного стрижня CCS, оснащеного загартованим забивним наконечником. Це додає невелику доплату за кожен стрижень, але запобігає найпоширенішій помилці встановлення, яку ми спостерігаємо в наших експортних замовленнях.

Вимоги до коду

Національні електротехнічні норми по-різному розглядають матеріали заземлювальних стрижнів.NEC (NFPA 70)У США потрібен опір заземлення 25 Ом або менше для одного стрижня. Європейські стандарти згідно з IEC 60364 визначають мінімальну товщину мідного з'єднання для постійного заземлення.Стандарт IEC 62561-2охоплює вимоги до заземлювачів у системах блискавкозахисту. Перевірка вимог місцевих норм є важливою, і я допомагаю нашим клієнтам зорієнтуватися в них у рамках передпродажної підтримки.

Як я підходжу до вибору заземлювального стрижня для наших клієнтів

Коли новий клієнт звертається до мене із запитом щодо заземлювального стрижня, я ставлю три запитання:

1. Який тип ґрунту та його питомий опір?— Якщо їм бракує дослідження, я оцінюю на основі регіональних геологічних даних.
2. Який термін служби конструкції?— Підстанціям та телекомунікаційним вежам потрібно 30–50 років. Тимчасовим об'єктам може знадобитися лише 5–10.
3. Чи доступна система заземлення?— Закопаний під бетоном є постійним; стрижні у доступній ямі можна перевірити та замінити.

Виходячи з їхніх відповідей, я рекомендую у 8 з 10 випадківмідні сталеві заземлювальні стрижніДля екстремального ризику корозії або дуже тривалого терміну служби я рекомендуюзаземлені стрижні з чистої міді. Оцинковані сталеві пруткизарезервовані для тимчасових установок або проектів з обмеженим бюджетом, де власник бере на себе ризик заміни.

Окрім стрижня, система заземлення включає з'єднувачі, екзотермічні зварювальні матеріали, заземлювальні провідники та випробувальні затискачі. НашаСторінка категорії заземлювальний стрижень та стрижень заземленняохоплює ці. Я також писав промідні різьбові стрижні для будівельних застосуваньівисокоміцні сталеві стрижні для систем заземленняяк супутні ресурси для інженерів, які проектують комплексні рішення для заземлення.

Найчастіші запитання