Når det kommer til jordingssystemer i elektrisk infrastruktur, er valget af jordstangsmateriale en af de beslutninger, der tages hurtigt på stedet, men som kan give problemer i årevis, hvis de er lavet dårligt. De to mest almindelige muligheder er den galvaniserede jordstang og den kobberbeklædte jordingsstang. Begge er meget udbredt, begge opfylder de generelle krav i NEC 250.52(A)(5), og begge har deres plads i den virkelige-verdens installationer. Spørgsmålet er ikke, hvilken der er universelt bedre, men hvilken der passer til dine specifikke projektforhold.
Denne artikel nedbryder de faktiske forskelle i ydeevne, levetid, omkostninger og risiko, så du kan træffe en informeret beslutning, før stangen går i jorden.
Jordstang
Hvordan hver type er lavet
A galvaniseret jordstangstarter med en varm-stålkerne, typisk med en trækstyrke omkring 58.000 psi. Stålet belægges derefter med et lag zink, normalt gennem en varm-galvaniseringsproces. Zinkbelægningen på en standardstang er omkring 3,9 mils tyk. Zinken fungerer som det, ingeniører kalder en offeranode: den korroderer foran stålet, og køber tid, før kernen blotlægges.
A kobberbeklædt jordingsstangbruger en koldttrukket-stålkerne af højere-kvalitet, med en trækstyrke, der ofte overstiger 90.000 psi, og binder derefter et lag kobber til ydersiden. Kobberbelægningen er omkring 10 mils tyk, hvilket er mere end det dobbelte af zinklaget på en galvaniseret stang. Kobber ofrer sig ikke for stålet, som zink gør. I stedet danner den en stabil, ikke-reaktiv barriere, der holder i de fleste jordmiljøer uden at blive nedbrudt.
Den strukturelle forskel har betydning under installationen. Højere trækstyrke betyder, at den kobberbeklædte stang er mindre tilbøjelig til at bøje eller deformeres, når den køres ind i hård eller stenet jord.
VICTORY galvaniseret jordstang VICTORY kobberbeklædt jordingsstang
Korrosionsbestandighed: Tallene fortæller historien
Tre store-langsigtede undersøgelser er blevet udført af jordstangskorrosion, der spænder over næsten et århundredes feltdata.
National Bureau of Standards begravede galvaniserede stålprøver under jorden i ti år. Zinkbelægninger på 0,0035 tommer eller mindre var fuldstændig ødelagt, og grubetæring af det underliggende stål var allerede begyndt. I samme undersøgelse viste kobberbeklædte stålprøver, der var begravet i tretten år, meget mere lavvandede indtrængning i materialet.
National Electrical Grounding Research Project (NEGRP), som løb fra 1992 til 2002 under NFPA-tilsyn, producerede de mest citerede tal. De endelige data angav den gennemsnitlige levetid for en zink-belagt jordstang til omkring 15 år. Kobberbelagte stænger kom ind på 40 år og derover.
Naval Civil Engineering-undersøgelsen fra 1960'erne nåede lignende konklusioner, og galvaniserede og bløde stålstænger blev i sidste ende forbudt at bruge af den amerikanske flåde baseret på feltpræstationer.
| Faktor | Galvaniseret jordstang | Kobberbeklædt jordingsstang |
|---|---|---|
| Kernemateriale | Varmt-valset stål, ~58.000 psi | Koldt-stål, 90,000+ psi |
| Belægning | Zink, ~3,9 mils | Kobber, ~10 mils |
| Belægningsmekanisme | Offeranode (zink korroderer først) | Stabil barriere (kobber modstår korrosion) |
| Estimeret levetid | ~15 år | 40+ år |
| Startomkostninger | Sænke | Højere |
| Bedste miljø | Tør, lav-korrosionsjord; midlertidig brug | Våd, sur eller kemisk aktiv jord |
| UL 467 certificering | Tilgængelig | Tilgængelig |
Sagen for galvaniseret: Når det giver mening
Galvaniserede stænger er ikke et dårligt produkt. De er et vel-afprøvet produkt, der bruges under de rigtige omstændigheder.
Til midlertidige installationer, kort- byggeprojekter eller steder i tørre,-lav fugtige jorder med neutral pH, kan en galvaniseret jordstang yde pålideligt i sin forventede levetid uden problemer. De lavere forudgående omkostninger gør det også praktisk til projekter i stor skala-, hvor der kræves hundredvis af stænger, og jordbundsforholdene ikke kræver førsteklasses materialer.
Der er en anden vigtig faktor, der er værd at forstå: Hvis din installation allerede involverer betydelige galvaniserede stålkomponenter under jorden, såsom ankerstænger eller strukturelle stålstøtter, kan det faktisk være det smartere valg at bruge en galvaniseret jordstang. Ved at placere en kobberbeklædt stang i umiddelbar nærhed af galvaniseret stål skabes en galvanisk celle. De to forskellige metaller, kobber og zink, reagerer i nærværelse af jordfugtighed, og zinken korroderer med en accelereret hastighed. Dette er især relevant for tårninstallationer, fordelingsstolper med galvaniseret hardware og transformerstationskonstruktioner, hvor underjordiske stålkomponenter er almindelige. Matchende materialer eliminerer denne risiko fuldstændigt.
En almindelig misforståelse om kobberbeklædte stænger
Mange købere antager, at kobberbeklædte stænger primært foretrækkes, fordi kobber leder elektricitet bedre end zink. Det er en rimelig antagelse, men den er ikke helt korrekt.
Den virkelige fordel ved kobberbeklædning er korrosionsbeskyttelse, ikke ledningsevne. Forskning fra nVent ERICO, en af de førende producenter i jordforbindelsesindustrien, gør dette klart i deres offentliggjorte tekniske litteratur. Kobber leder tilfældigvis godt, men stålkernen er det, der faktisk bærer det meste af fejlstrømmen. Kobberlaget er der for at forhindre, at stålkernen korroderer under jorden i årtier.
Der er også en nuance i, hvordan kobberbeklædte stænger fremstilles. Udtrykket "kobberbeklædt" refererer typisk til en stang, hvor kobber er mekanisk bundet eller svejset omkring stålkernen. "Kobberbundet" refererer til en galvaniseringsproces, der giver en mere ensartet og klæbende belægning. Under installationen kan det at køre stangen ned i hårdt underlag ridse eller udhule kobberkappen, især på beklædte stænger. Disse overfladebrud udsætter stålet nedenunder for jorden, hvilket kan fremskynde lokal korrosion. Hvis du kører stænger i udfordrende jord, er en kobberbundet stang med sin mere ensartede belægning værd at specificere.
Jordtype og miljø: Den afgørende faktor
Den vigtigste variabel i denne beslutning er, hvad stangen går ind i.
Sur jord, jord med højt fugtindhold, kystmiljøer med saltinfiltration og industriområder med kemisk forurening fremskynder alle nedbrydningen af zink. Under disse forhold vil en galvaniseret jordstang nå slutningen af sin brugstid et godt stykke før gennemsnittet på 15 år, nogle gange inden for få år. Kobber- eller kobberbeklædte stænger holder sig væsentligt bedre i disse miljøer, fordi kobber danner en naturlig patina, der modstår yderligere kemiske angreb.
I tørre, indre jorder med neutral eller næsten-neutral pH-værdi præsterer galvaniserede stænger tættere på deres nominelle levetid og repræsenterer en rimelig værdi.
For ekstreme miljøer, især marine- eller kystområder med høj salteksponering, er rustfri stålstænger værd at overveje som en tredje mulighed, selvom de kommer til en premium pris.
Overholdelse og certificering
Både galvaniserede og kobberbeklædte jordstænger kan produceres til at opfylde UL 467, standarden for jordings- og limningsudstyr udgivet af Underwriters Laboratories. UL 467-certificering har betydning for kommercielle og industrielle projekter, forsikringsoverholdelse og krav til netsammenkobling. Ved indkøb af stænger til projekter i nytte-skala eller infrastrukturarbejde undgår man komplikationer under inspektionen ved at specificere UL 467-listede produkter.
NEC i henhold til afsnit 250.52(A)(5) kræver, at jordstænger er mindst 5/8 tomme i diameter og 8 fod i længden, medmindre den angivne stang er 1/2 tomme i diameter, og angiver, at de skal være på listen. Bekræft altid, at enhver stang, der købes, bærer korrekt certificeringsdokumentation, ikke kun producentens påstande.
Praktisk beslutningsvejledning
Hvis du vælger mellem de to typer for et kommende projekt, indsnævrer disse spørgsmål det hurtigt.
Hvor længe skal denne installation vare? Hvis svaret er 20 år eller mere uden vedligeholdelsesadgang, er kobberbeklædning det klare valg. Hvis det er en midlertidig installation eller en med en planlagt vedligeholdelsescyklus, kan galvaniseret tjene formålet.
Hvordan ser jorden ud? Våd, sur jord eller kystjord favoriserer kobberbeklædt. Tør, neutral jord er det sted, hvor galvaniseret yder bedst.
Er der eksisterende galvaniserede stålkomponenter under jorden i nærområdet? Hvis ja, undgå galvaniserede stænger at indføre et galvanisk par.
Hvad er budgetstrukturen? Kobberbeklædning koster mere pr. stang, men færre udskiftninger i løbet af installationens levetid vender typisk denne beregning om i langvarige-projekter.
En note om sourcing
Jordingshardware er en af de produktkategorier, hvor certificering og materialesporbarhed har stor betydning. Jordstænger er nedgravet og usynlige efter installation. En stang, der ikke opfylder specifikationer for korrosionsbestandighed, vil ikke vise tegn på problemer, før der opstår en fejl, hvorefter jordingssystemet muligvis ikke længere fungerer som designet.
Victory Electric Power Equipment Co., Ltd., med over 25 års fremstillingserfaring i kraftledningshardware og elektriske fittings, leverer galvaniserede jordstænger, der opfylder internationale kvalitetsstandarder til forsynings- og distributionsprojekter i mere end 50 lande. Hvis dit projekt kræver sporbare, certificerede jordingsprodukter, kan Victory Electrics ingeniørteam rådgive om specifikationskrav og levere den dokumentation, dit projekt har brug for. Kontakt Victory Electric direkte for at diskutere produktspecifikationer, certificeringer og tilpasningsmuligheder til dit næste job.