Đối với hầu hết các ứng dụng nối đất trong ngành điện, dây dẫn thép mạ đồng (CCS) có độ dẫn điện 40% IACS là lựa chọn mặc định phù hợp, còn đồng nguyên chất chỉ là lựa chọn đúng đắn khi khả năng chịu dòng sự cố hoặc thành phần hóa học của đất thực sự yêu cầu. Tôi nói điều này sau mười hai năm sản xuất cả hai loại vật liệu từ nhà máy Xinchang của chúng tôi: dây CCS 40% IACS cung cấp khoảng 40% độ dẫn điện của đồng ủ với độ bền kéo gấp hai đến bốn lần, lớp đồng dày 0,25 mm mà hồ sơ sản xuất của chúng tôi cho thấy tuổi thọ sử dụng trên 50 năm, và giá trị phế liệu đủ thấp để những kẻ trộm hầu như không để ý đến. Đồng nguyên chất 99,97% vẫn vượt trội về độ dẫn điện thô — 90% đến 99,9% IACS so với phạm vi CCS của chúng tôi từ 15% đến 40% IACS — vì vậy khi tính toán dòng sự cố IEEE 80 của bạn không để lại bất kỳ khoảng an toàn nào, đồng là câu trả lời trung thực. Phần còn lại của bài viết này sẽ trình bày chi tiết năm khía cạnh mà tôi thường xem xét với mọi nhà quản lý thu mua điện năng khi họ hỏi tôi về câu hỏi nên dùng CCS hay đồng, kèm theo các số liệu thực tế từ báo cáo thử nghiệm tại nhà máy chứ không phải những tuyên bố trong tài liệu quảng cáo.

Tiêu chuẩn IACS 40%: Tại sao nó cứ liên tục xuất hiện trong các thông số kỹ thuật của các công ty điện lực?

IACS là viết tắt của Tiêu chuẩn Đồng Ủ Quốc tế, công ước năm 1913 quy định độ dẫn điện của đồng ủ thương mại là 100% và điện trở suất là 0,017241 Ω·mm²/m ở 20°C. Mọi con số về độ dẫn điện trong bài viết này — và mọi con số trên chứng chỉ nhà máy của chúng tôi — đều là phần trăm của tiêu chuẩn đó. Khi một thông số kỹ thuật yêu cầu “dây IACS 40%”, nó đang yêu cầu một dây dẫn có điện trở suất là 0,017241 chia cho 0,40, tương đương với khoảng 0,0431 Ω·mm²/m. Tôi nhận thấy rằng một khi người mua nhìn thấy sự khác biệt đó, toàn bộ cuộc tranh luận giữa CCS và đồng trở thành vấn đề toán học thay vì tiếp thị.

Tại sao lại là 40% mà không phải 30% hay 21%? Theo kinh nghiệm xuất khẩu của chúng tôi, loại 40% trở thành tiêu chuẩn mặc định vì lý do thực tế: đó là cấp độ dẫn điện cao nhất mà thép mạ đồng đạt được trong các loại thép kéo cứng tiêu chuẩn được quy định bởi...ASTM B227(Lớp 40 HS và Lớp 40 EHS) và các công trình bị bỏ hoang củaASTM B228Nếu vượt quá 40%, bạn thực chất đang yêu cầu lớp phủ đồng dày hơn so với lớp phủ hiện có của dòng sản phẩm kéo nguội, và lúc đó khoảng cách giá so với đồng nguyên chất sẽ thu hẹp nhanh chóng.Vì độ dày lớp phủ quyết định chi phí vật liệu, nên dây dẫn CCS có hàm lượng IACS trên 40% sẽ không còn là lựa chọn kinh tế thay thế cho dây dẫn đồng nguyên chất nữa.Tôi hướng dẫn các nhóm mua sắm coi 40% IACS là mức trần của phạm vi CCS kinh tế, và coi bất cứ thứ gì cao hơn mức đó là tín hiệu để định giá đồng nguyên chất thay thế.

Dây thép mạ đồng được sản xuất tại xưởng Xinchang của chúng tôi, đóng gói theo cuộn cho các dự án tiếp địa điện lực — các cấp độ dẫn điện từ 15% đến 40% IACS trên cùng một dây chuyền.

Độ dẫn điện của thép mạ đồng trong hệ thống tiếp địa thực tế: Bạn thực sự phải đánh đổi bao nhiêu?

Trên lý thuyết, sự chênh lệch về độ dẫn điện có vẻ rất lớn: dây đồng nguyên chất của chúng tôi đạt 90%–99,9% IACS với điện trở suất dưới 0,017241 Ω·mm²/m, trong khi dòng CCS của chúng tôi chỉ đạt 15%–40% IACS. Tuy nhiên, trong một lưới tiếp địa, con số quan trọng không phải là độ dẫn điện riêng lẻ mà là liệu dây dẫn có chịu được dòng điện sự cố mà nghiên cứu của bạn gán cho nó hay không. IEEE 80, tiêu chuẩn mà hầu hết các công ty điện lực sử dụng để thiết kế lưới trạm biến áp (Tiêu chuẩn IEEE 80(Chúng tôi tính toán kích thước dây dẫn dựa trên dòng điện và thời gian kéo dài của quá trình hàn, chứ không chỉ dựa vào điện trở suất. Khi chúng tôi áp dụng cùng một sự cố ngắn mạch 40 kA, 0,5 giây vào các công thức hàn tiêu chuẩn, một dây dẫn IACS CCS 40% cần tiết diện đồng gấp khoảng 2,5 lần để đạt đến giới hạn nhiệt tương tự — đó là hệ số chuyển đổi chính xác, và tôi ghi rõ điều này trong mọi báo giá mà chúng tôi đưa ra.)

Hệ số gấp 2,5 lần đó nghe có vẻ là yếu tố quyết định cho đến khi bạn tính giá thành của toàn bộ cụm lắp ráp. Ống CCS ở đường kính lớn hơn vẫn sử dụng ít đồng hơn nhiều về khối lượng.Vì lõi thép chịu tải trọng cơ học, nên chỉ cần một lớp đồng dày 0,25 mm để dẫn điện.— và ở tần số sự cố 60 Hz, dòng điện sẽ tập trung về phía bề mặt, chính xác là nơi có đồng. Nhóm kỹ thuật của chúng tôi đã giải thích lập luận về hiệu ứng bề mặt này cho một số khách hàng bằng các bản vẽ mặt cắt ngang thực tế; một khi họ thấy rằng đường dẫn dòng điện và đồng nằm trên cùng một vòng ngoài, thì lập luận về độ dẫn điện thường sẽ được giảm nhẹ.

Trường hợp tôi không khuyến nghị sử dụng CCS là trường hợp ngược lại: các trạm biến áp đô thị nhỏ gọn, nơi chiều rộng rãnh và độ sâu đóng cọc được cố định và nghiên cứu sự cố không cho phép tăng kích thước dây dẫn. Trong những dự án đó, chúng tôi tự tin tuyên bố sử dụng dây đồng tinh khiết 99,97%, không cần phải biện minh.bởi vìKhông có lợi thế cơ học nào có thể bù đắp cho tiết diện mà bạn không thể lắp vừa về mặt vật lý. Một nhà cung cấp nào đưa CCS vào tình huống đó là đang bán hàng trái với nghiên cứu về lỗi của bạn, và tôi thà mất đơn hàng còn hơn là để lưới điện hoạt động kém hiệu quả vào năm thứ ba.

Cấu trúc CCS dạng sợi xoắn dưới kính hiển vi: mỗi sợi đơn (1,4–3,2 mm) là một lõi thép được liên kết luyện kim với một lớp đồng dày 0,25 mm — cấu trúc này tạo nên khả năng chịu tải 40% IACS.

CCS hay đồng nguyên chất: Năm yếu tố quyết định loại dây dẫn nào phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của bạn.

Khi một khách hàng mua thiết bị điện gửi cho tôi yêu cầu báo giá (RFQ) với nội dung “CCS hay đồng – vui lòng cho biết”, tôi không trả lời bằng bảng dữ liệu kỹ thuật. Tôi trả lời bằng bảng so sánh năm dòng dưới đây.bởi vìTrong suốt mười hai năm đặt hàng xuất khẩu, quyết định luôn dựa trên một trong năm yếu tố sau: độ dẫn điện, độ bền cơ học, khả năng chống ăn mòn, nguy cơ trộm cắp và mức độ đáp ứng tiêu chuẩn. Mọi thứ khác chỉ là nhiễu. Các số liệu này được lấy từ hồ sơ sản xuất và báo cáo thử nghiệm tại nhà máy của chúng tôi, chứ không phải từ mức trung bình của ngành.

Hai hàng trong bảng đó đáng được xem xét kỹ hơn.bởi vìĐây là những yếu tố mà người mua thường hiểu sai nhất. Thứ nhất, độ bền kéo không phải là yếu tố "có thì tốt": trên một đường khoan định hướng ngang dài hoặc một đoạn dây nối đất trên cao, dây dẫn đồng mềm có thể bị giãn và thắt lại trong quá trình lắp đặt, và phần bị thắt lại đó sau đó trở thành điểm nóng trong lưới điện của bạn. Dây dẫn CCS của chúng tôi với độ bền kéo 560–1040 MPa có thể chịu được các lực kéo mà sẽ làm biến dạng vĩnh viễn đồng ủ, đó là lý do tại sao các đội thi công đường dây đã lắp đặt cả hai loại thường chọn CCS lần thứ hai. Thứ hai, vấn đề ăn mòn: câu hỏi tôi thường nghe nhất là liệu lớp đồng dày 0,25 mm có tồn tại được dưới lòng đất hay không, và câu trả lời của chúng tôi là hồ sơ tuổi thọ của các hệ thống đã lắp đặt — lớp phủ liên kết không phải là mạ, và nó không bị bong tróc hoặc tạo lỗ nhỏ như lớp phủ mạ điện mỏng.

Kiểm tra thực tế về mặt cơ học: Đồng nguyên chất có chịu được lực kéo vào không?

Đây là một dạng hỏng hóc không bao giờ xuất hiện trong biểu đồ độ dẫn điện. Vài năm trước, một nhà thầu đã liên hệ với chúng tôi sau khi dây nối đất bằng đồng ủ từ một nguồn khác bị co thắt nghiêm trọng trong quá trình lắp đặt ngầm dài; nhóm thợ chỉ phát hiện ra hư hỏng khi các chỉ số điện trở lưới không nhất quán dọc theo đường dây. Cách khắc phục là đào lên và thay thế toàn bộ các đoạn dây. Tôi chia sẻ câu chuyện đó với mọi người mua hàng coi độ bền kéo là thông số kỹ thuật thứ yếu.bởi vìDây dẫn rẻ nhất tính theo mét sẽ trở thành dây dẫn đắt nhất tính theo ki-lô-mét lắp đặt ngay khi đội công nhân phải kéo nó hai lần.

Với CCS, các định luật vật lý lại diễn ra theo chiều ngược lại. Lõi thép chịu tải trọng lắp đặt — các sợi cáp của chúng tôi được kiểm tra có độ bền từ 560 đến 1040 MPa tùy thuộc vào mác thép — và lớp vỏ đồng chỉ đơn giản là chịu lực. Chúng tôi khuyến nghị sử dụng cấu trúc 7 sợi cho hệ thống lưới được lắp đặt thủ công và 19 hoặc 37 sợi khi đường ống có các đoạn uốn cong, con lăn hoặc móc kéo.bởi vìCác sợi đơn mảnh hơn có thể uốn cong quanh bán kính nhỏ hơn mà không làm cứng lớp đồng. Đó cũng là lý do tại sao dòng sản phẩm dây dẫn CCS của chúng tôi có đường kính tổng thể từ 4,2 mm đến 22,5 mm: cùng một loại dây dẫn có độ tinh khiết IACS 40% có thể được sử dụng cho việc quấn đầu cực phân phối hoặc lưới điện chính của trạm biến áp truyền tải chỉ bằng cách thay đổi số lượng sợi.

Bảng thông số kỹ thuật về hiệu ứng và bản vẽ do nhóm QC của chúng tôi cung cấp kèm theo các đơn đặt hàng CCS — đường kính, cấu hình sợi và giá trị độ bền kéo được xác nhận cho mỗi lô sản xuất.

Phương trình trộm cắp, phế liệu và an ninh: Giá trị bán lại của đồng có gây bất lợi cho bạn không?

Các nhà mua hàng của công ty điện lực hiếm khi đưa vấn đề trộm cắp dây dẫn vào bảng so sánh chất lượng dây dẫn, nhưng bộ phận bảo trì của họ lại phải sống chung với nó. Dây dẫn nối đất bằng đồng nguyên chất là mục tiêu thu mua phế liệu có giá trị cao ở hầu hết các thị trường mà chúng tôi cung cấp hàng, và việc dây dẫn nối đất hàng rào trạm biến áp bị lột vỏ hoặc dây dẫn đối trọng bị đánh cắp không chỉ là tổn thất vật chất mà còn là mối nguy hiểm về an toàn cho đến khi lưới điện được khôi phục. Tôi đã từng nghe khách hàng phân phối nói rằng ngân sách thay thế dây dẫn đồng hàng năm của họ vượt quá chi phí vật liệu ban đầu của lưới điện, một câu nói nghe thật vô lý, và đó là lý do chính khiến một số khách hàng chuyển các đường dây dẫn lộ thiên và dễ tiếp cận sang hệ thống dẫn điện bằng đồng nguyên chất (CCS).

CCS giải quyết vấn đề ở cấp độ khuyến khích chứ không phải ở cấp độ ổ khóa: một sợi dây lưỡng kim có lõi thép hầu như không có giá trị phân loại tại bãi phế liệu, vì vậy nó đơn giản là không bị đánh cắp với tỷ lệ như dây đồng nguyên chất.Bởi vìKhi yếu tố kinh tế của việc trộm cắp sụp đổ, ngân sách an ninh cũng có thể bị ảnh hưởng. Đối với các trạm biến áp mới xây dựng bên trong các khu vực được rào chắn và giám sát, lập luận này ít quan trọng hơn, và chúng tôi cũng nói như vậy — nhưng đối với hệ thống tiếp địa dọc theo các hành lang truyền tải, hệ thống tiếp địa cột điện trên các đường dây cấp điện nông thôn và hệ thống tiếp địa đường sắt chạy hàng km qua vùng nông thôn, tôi cho rằng khía cạnh trộm cắp là yếu tố quyết định, và hầu hết các kỹ sư điện lực từng trải qua mùa trộm cắp đồng cũng vậy.

Công ty điện lực của bạn nên chỉ định loại dây dẫn nào? Một khung quyết định đã được kiểm chứng thực tế.

Khi tôi ngồi với nhóm mua sắm, chúng tôi không tranh luận về vật liệu một cách trừu tượng — chúng tôi cùng nhau xem xét một chuỗi quyết định ngắn gọn, và tôi sẽ trình bày chính xác quy trình đó cho bạn:

1. Trước tiên hãy tiến hành nghiên cứu dòng ngắn mạch.Nếu phép tính IEEE 80 của bạn quy định đường kính dây dẫn tối đa và đồng là vật liệu duy nhất đáp ứng yêu cầu dòng điện nóng chảy bên trong đường kính đó, hãy chỉ định đồng và dừng lại ở đó.
2. Kiểm tra phương pháp lắp đặt.Các phương pháp cày xới sâu, khoan định hướng và giàn giáo trên cao thường ưu tiên sử dụng CCS có độ bền kéo từ 560–1040 MPa; còn các đường rãnh ngắn, đặt thủ công trong các rãnh hở thì không có nhiều khác biệt.
3. Đánh giá mức độ rủi ro trộm cắp một cách trung thực.Trạm biến áp có hàng rào và được giám sát: trung tính. Hành lang nông thôn, tiếp địa cột điện, tiếp địa đường sắt: CCS.bởi vìLoại bỏ giá trị phế liệu đồng nghĩa với việc loại bỏ mối đe dọa.
4. Kiểm tra thành phần hóa học của đất.Các loại đất điển hình phù hợp với cả hai vật liệu có tuổi thọ thiết kế >50 năm trên hệ thống CCS của chúng tôi; đất có tính axit cao hoặc có tính ăn mòn hóa học cần được thảo luận trước khi đưa bất kỳ vật liệu nào vào sử dụng.
5. Sửa lại tiêu chuẩn trên đơn đặt hàng.Đối với dây dẫn CCS, hãy ghi rõ tiêu chuẩn ASTM B227 cho dây và ASTM B228 cho dây dẫn bện, kèm theo cấp độ dẫn điện (40 HS là tiêu chuẩn mặc định của nhà cung cấp); đối với dây đồng, hãy ghi rõ tiêu chuẩn IEC mà bạn yêu cầu. Một đơn đặt hàng chỉ ghi “dây dẫn nối đất” sẽ tạo điều kiện cho việc thay thế sản phẩm không đúng quy cách.

Hãy chú ý điều không có trong chuỗi đó: giá đơn vị trên mỗi mét. Tôi cố tình để nó ở cuối cùng.bởi vìViệc lựa chọn dây dẫn chỉ dựa trên giá mỗi mét là yếu tố dự báo đáng tin cậy nhất về việc tái mua hàng trong vòng năm năm mà tôi từng thấy trong ngành này. Giá cả là một phần của quyết định, nhưng nó nên được xem xét sau khi các yếu tố vật lý, lắp đặt và mức độ an toàn đã cho bạn biết bạn thực sự đang mua loại vật liệu nào.

Đối với các dự án được đưa vào CCS, chúng tôi sẽ...dây thép mạ đồngDải sản phẩm bao gồm độ dẫn điện IACS từ 15%–40% với lớp đồng dày 0,25 mm, độ bền kéo từ 560 đến 1040 MPa, đường kính sợi đơn từ 1,4–3,2 mm và đường kính tổng thể từ 4,2–22,5 mm với cấu hình 7–37 sợi — được sản xuất theo tiêu chuẩn ISO 9001 với công suất hàng tháng là 100.000 mét, đóng gói theo cuộn và vận chuyển qua Ninh Ba hoặc Thượng Hải. Khách hàng cần cấu trúc sợi xoắn cụ thể có thể xem thêm thông tin chi tiết sản phẩm của chúng tôi.Trang sản xuất dây CCS xoắnvà cả gia đình ngồi dưới mái nhà của chúng tôi.dây thép mạ đồngKhi nghiên cứu về đứt gãy chỉ ra hướng ngược lại, thì...Dây đồng nguyên chất 99,97%tàu có chứng nhận IEC và CE về tiếp địa đường sắt, thông tin liên lạc và điện lực — và nếu dự án cũng liên quan đến việc nối dây dẫn với thanh hoặc ống, hãy tham khảo hướng dẫn trước đó của chúng tôi về vấn đề này.Cung cấp vật liệu hàn nhiệt nhôm cho hệ thống bảo vệ catốt đường ống.bao gồm khía cạnh tỏa nhiệt. Để có thông tin cơ bản về độ dẫn điện ngoài dữ liệu máy của chúng tôi,Thư viện ứng dụng điện của Hiệp hội Phát triển ĐồngĐây là tài liệu tham khảo mà chúng tôi thường giới thiệu cho các kỹ sư trẻ đầu tiên.