Når det gjelder jordingssystemer i elektrisk infrastruktur, er valget av jordingsstangmateriale en av de avgjørelsene som tas raskt på stedet, men som kan forårsake problemer i årevis hvis de gjøres dårlig. De to vanligste alternativene er den galvaniserte jordstangen og den kobberkledde jordingsstangen. Begge er mye brukt, begge oppfyller de generelle kravene i NEC 250.52(A)(5), og begge har sin plass i virkelige-installasjoner. Spørsmålet er ikke hvilken som er universelt bedre, men hvilken som er riktig for dine spesifikke prosjektforhold.
Denne artikkelen bryter ned de faktiske forskjellene i ytelse, levetid, kostnader og risiko, slik at du kan ta en informert beslutning før stangen går i bakken.
Jordstang
Hvordan hver type er laget
A galvanisert jordstangstarter med en varm-kjerne av stål, vanligvis med en strekkstyrke rundt 58 000 psi. Stålet blir deretter belagt med et lag sink, vanligvis gjennom en varm-forsinkingsprosess. Sinkbelegget på en standard stang er omtrent 3,9 mil tykt. Sinken fungerer som det ingeniører kaller en offeranode: den korroderer foran stålet, og kjøper tid før kjernen blir eksponert.
A kobberkledd jordingsstangbruker en høyere-kvalitets kald-kjerne av stål, med strekkstyrke som ofte overstiger 90 000 psi, og binder deretter et lag kobber til utsiden. Kobberbelegget er omtrent 10 mil tykt, som er mer enn det dobbelte av sinklaget på en galvanisert stang. Kobber ofrer seg ikke for stålet slik sink gjør. I stedet danner den en stabil, ikke-reaktiv barriere som holder seg i de fleste jordmiljøer uten å forringes.
Den strukturelle forskjellen har betydning under installasjonen. Høyere strekkfasthet betyr at den kobberkledde stangen er mindre sannsynlig å bøye eller deformere når den kjøres inn i hard eller steinete grunn.
VICTORY galvanisert jordstang VICTORY kobberkledd jordingsstang
Korrosjonsbestandighet: Tallene forteller historien
Det er utført tre store-langtidsstudier på korrosjon av jordstang, som spenner over nesten et århundre med feltdata.
National Bureau of Standards begravde galvaniserte stålprøver under jorden i ti år. Sinkbelegg på 0,0035 tommer eller mindre ble fullstendig ødelagt, og gropdannelse av det underliggende stålet hadde allerede begynt. I den samme studien viste kobberkledde stålprøver begravd i tretten år mye grunnere penetrasjon i materialet.
National Electrical Grounding Research Project (NEGRP), som gikk fra 1992 til 2002 under NFPA-tilsyn, produserte de mest siterte tallene. De endelige dataene plasserte den gjennomsnittlige levetiden til en sink-belagt jordstang til rundt 15 år. Kobberbelagte stenger kom inn på 40 år og over.
Naval Civil Engineering-studien fra 1960-tallet nådde lignende konklusjoner, og galvaniserte og milde stålstenger ble til slutt forbudt å bruke av den amerikanske marinen basert på feltytelse.
| Faktor | Galvanisert jordstag | Kobberkledd jordingsstang |
|---|---|---|
| Kjernemateriale | Varmt-valset stål, ~58 000 psi | Kaldt-trukne stål, 90,000+ psi |
| Belegg | Sink, ~3,9 mils | Kobber, ~10 mils |
| Beleggmekanisme | Offeranode (sink korroderer først) | Stabil barriere (kobber motstår korrosjon) |
| Estimert levetid | ~15 år | 40+ år |
| Startkostnad | Senke | Høyere |
| Beste miljø | Tørr, lav-korrosjonsjord; midlertidig bruk | Våt, sur eller kjemisk aktiv jord |
| UL 467 sertifisering | Tilgjengelig | Tilgjengelig |
Saken for galvanisert: når det gir mening
Galvaniserte stenger er ikke et dårlig produkt. De er et vel-utprøvd produkt som brukes under de rette omstendighetene.
For midlertidige installasjoner, kort- byggeprosjekter eller steder i tørr jord med lav-fuktighet med nøytral pH, kan en galvanisert jordstang yte pålitelig i forventet levetid uten problemer. De lavere forhåndskostnadene gjør det også praktisk for prosjekter i stor skala-der det kreves hundrevis av stenger og jordforhold ikke krever førsteklasses materialer.
Det er en annen viktig faktor som er verdt å forstå: Hvis installasjonen din allerede involverer betydelige galvaniserte stålkomponenter under jorden, for eksempel ankerstenger eller strukturelle stålstøtter, kan bruk av en galvanisert jordstang faktisk være det smartere valget. Plassering av en kobberkledd stang i umiddelbar nærhet til galvanisert stål skaper en galvanisk celle. De to forskjellige metallene, kobber og sink, reagerer i nærvær av jordfuktighet, og sinken korroderer i en akselerert hastighet. Dette er spesielt aktuelt for tårninstallasjoner, distribusjonsstenger med galvanisert beslag, og transformatorstasjonskonstruksjoner hvor underjordiske stålkomponenter er vanlige. Matchende materialer eliminerer den risikoen helt.
En vanlig misforståelse om kobberkledde stenger
Mange kjøpere antar at kobberkledde stenger foretrekkes først og fremst fordi kobber leder elektrisitet bedre enn sink. Det er en rimelig antagelse, men den er ikke helt korrekt.
Den virkelige fordelen med kobberkledning er korrosjonsbeskyttelse, ikke ledningsevne. Forskning fra nVent ERICO, en av de ledende produsentene i jordingsindustrien, gjør dette klart i deres publiserte tekniske litteratur. Kobber leder tilfeldigvis godt, men stålkjernen er det som faktisk bærer mesteparten av feilstrømmen. Kobberlaget er der for å forhindre at stålkjernen korroderer under jorden i flere tiår.
Det er også en nyanse i hvordan kobberkledde stenger produseres. Begrepet "kobberbelagt" refererer vanligvis til en stang der kobber er mekanisk bundet eller sveiset rundt stålkjernen. "Kobberbundet" refererer til en galvaniseringsprosess som gir et mer jevnt og vedheftende belegg. Under installasjonen kan det å kjøre stangen ned i hardt underlag ripe opp eller kutte kobberkappen, spesielt på kledde stenger. Disse overflatebruddene utsetter stålet under for jorda, noe som kan akselerere lokal korrosjon. Hvis du kjører stenger i utfordrende terreng, er det verdt å spesifisere en kobberbundet stang med sitt mer jevne belegg.
Jordtype og miljø: Den avgjørende faktoren
Den viktigste enkeltvariabelen i denne avgjørelsen er hva stangen går inn i.
Sur jord, jord med høyt fuktighetsinnhold, kystmiljøer med saltinfiltrasjon og industriområder med kjemisk forurensning akselererer nedbrytningen av sink. Under disse forholdene vil en galvanisert jordstang nå slutten av sin levetid i god tid før gjennomsnittet på 15 år, noen ganger i løpet av noen få år. Kobber eller kobberkledde stenger holder seg betydelig bedre i disse miljøene fordi kobber danner en naturlig patina som motstår ytterligere kjemisk angrep.
I tørr, innlandsjord med nøytral eller nesten-nøytral pH, presterer galvaniserte stenger nærmere sin nominelle levetid og representerer en rimelig verdi.
For ekstreme miljøer, spesielt marine eller kystområder med høy salteksponering, er rustfrie stålstenger verdt å vurdere som et tredje alternativ, selv om de kommer til en premium pris.
Samsvar og sertifisering
Både galvaniserte og kobberkledde jordstenger kan produseres for å oppfylle UL 467, standarden for jordings- og limingsutstyr utgitt av Underwriters Laboratories. UL 467-sertifisering har betydning for kommersielle og industrielle prosjekter, forsikringsoverholdelse og krav til nettsammenkobling. Når du kjøper stenger for prosjekter i nytte-skala eller infrastrukturarbeid, unngår du komplikasjoner under inspeksjon ved å spesifisere UL 467-listede produkter.
NEC under seksjon 250.52(A)(5) krever at jordstenger skal være minst 5/8 tomme i diameter og 8 fot lange, med mindre den oppførte stangen er 1/2 tomme i diameter, og spesifiserer at de må være oppført. Bekreft alltid at enhver stang som kjøpes har riktig sertifiseringsdokumentasjon, ikke bare produsentens påstander.
Praktisk beslutningsveiledning
Hvis du velger mellom de to typene for et kommende prosjekt, begrenser disse spørsmålene det raskt.
Hvor lenge må denne installasjonen vare? Hvis svaret er 20 år eller mer uten vedlikeholdsadgang, er kobberkledd det klare valget. Hvis det er en midlertidig installasjon eller en med en planlagt vedlikeholdssyklus, kan galvanisert tjene formålet.
Hvordan ser jorda ut? Våt, sur eller kystjord favoriserer kobberkledd. Tørr, nøytral jord er der galvaniserte yter best.
Finnes det eksisterende galvaniserte stålkomponenter under bakken i nærområdet? Hvis ja, unngå galvaniserte stenger å introdusere et galvanisk par.
Hva er budsjettstrukturen? Kobberbelegg koster mer per stang, men færre utskiftninger i løpet av installasjonens levetid reverserer vanligvis denne beregningen i langvarige-prosjekter.
En merknad om innkjøp
Jordingsmaskinvare er en av de produktkategoriene der sertifisering og materialsporbarhet har stor betydning. Jordstenger er nedgravd og usynlige etter installasjon. En stang som ikke oppfyller spesifikasjonene for korrosjonsmotstand, vil ikke vise noen tegn til problemer før det oppstår en feil, og da kan det hende at jordingssystemet ikke lenger fungerer som designet.
Victory Electric Power Equipment Co., Ltd., med over 25 års produksjonserfaring innen maskinvare og elektriske armaturer for kraftledninger, leverer galvaniserte jordstenger som oppfyller internasjonale kvalitetsstandarder for bruks- og distribusjonsprosjekter i mer enn 50 land. Hvis prosjektet ditt krever sporbare, sertifiserte jordingsprodukter, kan Victory Electrics ingeniørteam gi råd om spesifikasjonskrav og gi dokumentasjonen prosjektet ditt trenger. Kontakt Victory Electric direkte for å diskutere produktspesifikasjoner, sertifiseringer og tilpasningsmuligheter for din neste jobb.