هدف از سیستم اتصال به زمین محافظت از افراد، سازه ها و تجهیزات و اطمینان از حداکثر ایمنی در برابر خطاهای سیستم الکتریکی و صاعقه است. یک قطعه حیاتی از سیستم، الکترود زمین است. قابلیت اطمینان کلی سیستم به این جزء بستگی دارد. هنگام استفاده از میله زمین برای الکترود زمین، عملکرد کلی یا رسانایی مواد موجود حداقل است، اما عمر مفید هر ماده می تواند تا دهه ها متفاوت باشد. در این پست 2 فاکتور مهم را که باید هنگام انتخاب متریال میله زمین مورد توجه قرار دهیم را در نظر می گیریم.
عواملی که در طراحی سیستم زمین باید در نظر گرفته شود
رابطه بین عمر مورد انتظار و هزینه را در نظر بگیرید تا بهترین ارزش را از میله زمین خود دریافت کنید. در زیر، ما دو عامل مهم را که قبل از انتخاب مواد میله زمین باید در نظر بگیرید، کشف می کنیم.
1) مقاومت در برابر خوردگی و طول عمر
طول عمر مورد انتظار باید اولین و مهمترین عاملی باشد که هنگام انتخاب میله های زمین برای یک سیستم زمین در نظر گرفته می شود. مقاومت میله زمین در برابر خوردگی مستقیماً با عمر مفید و اثربخشی کلی سیستم مرتبط است – هرچه میله زمین سریعتر خورده شود، عمر مفید و هزینه کلی کمتر خواهد بود. از آنجایی که محصولات درجه پایین در معرض خطرات خوردگی قابل توجهی قرار دارند، عمر مفید بین دو ماده می تواند سال ها یا دهه ها متفاوت باشد. مقاومت یک میله زمین در هنگام خوردگی به طور قابل توجهی افزایش می یابد و می تواند منجر به از دست دادن فاجعه بار زمین در طول زمان شود.
2) هزینه
هزینه به طور کلی زمانی مطرح می شود که پیمانکاران در تلاش برای کاهش هزینه ها با استفاده از مواد ارزان تر، یا متعادل کردن هزینه و مقاومت در برابر خوردگی بین موادی مانند مس جامد و فولاد ضد زنگ هستند. هنگامی که مشخصات میله اتصال به یک نام تجاری، محصول یا ماده خاص اشاره نمی کند، یک پیمانکار ممکن است ارزان ترین میله زمین مجاز را انتخاب کند. با این حال، برای به حداکثر رساندن ارزش و تولید ایمن ترین و مطمئن ترین سیستم برای کاربران، این ممکن است کافی نباشد.
هزینه اولیه یک ماده میله زمینی نباید مستقیماً با ماده دیگر مقایسه شود. در عوض، ارزش چرخه عمر دو ماده باید مقایسه شود.
پروژه ملی تحقیقات زمین برق
برای ایجاد تعادل مناسب در طول عمر و هزینه در هنگام مقایسه مواد میله زمین، می توان به مطالعات انجام شده از سازمان های شخص ثالث معتبر برای اثبات اشاره کرد. در سال 1996، بنیاد تحقیقات حفاظت از آتش، پروژه ملی تحقیقات زمینی الکتریکی (NEGRP) را تأسیس کرد که عملکرد بلندمدت 18 الکترود زمینی مختلف را در مکان‌های جغرافیایی و انواع مختلف خاک مورد مطالعه قرار داد. این گسترده ترین مطالعه در مورد خوردگی شامل مس و مواد گالوانیزه از زمان مطالعه اداره ملی استانداردها از 1910-1955 است.
مقایسه عمر سرویس و هزینه مواد میله زمینی رایج
انتخاب مواد میله زمینی مشترک بر اساس مقاومت در برابر خوردگی میله است که با طول عمر سیستم متعادل می شود. فولاد گالوانیزه، فولاد متصل به مس و فولاد ضد زنگ رایج ترین مواد در نظر گرفته شده برای سیستم های زمین در اکثر نقاط جهان هستند. میله های فولادی گالوانیزه اغلب مواد مورد استفاده هستند زیرا ارزان هستند و توسط NEC و UL لیست شده مجاز هستند. با این حال، در مطالعه NEGRP که در بالا به آن اشاره شد، مشخص شد که میله‌های گالوانیزه از نظر طول عمر، انتخاب مواد ضعیف‌تری هستند. همچنین توجه داشته باشید که انتخاب یک ماده صرفاً بر اساس هزینه اولیه آن به کاربران سیستم اتصال زمین و ایمنی آنها آسیب می رساند و احتمالاً در دراز مدت هزینه بیشتری خواهد داشت.
میله های زمینی با پیوند مسی از نظر مقاومت در برابر خوردگی یک گام بزرگ تر هستند. NEGRP نشان داد که میله های زمینی با پیوند مسی در اکثر انواع خاک به طور متوسط 40 سال دوام می آورند، در مقایسه با 15 سال برای میله های گالوانیزه. این بازدهی بیشتر در مقایسه با میله های گالوانیزه برای افزایش هزینه اولیه نهایی است. برای شرایط خاص، میله های زمین فولادی ضد زنگ ممکن است مشخص شود. طبق NEGRP، این میله های زمینی عمر مفیدی در حدود 50 سال دارند. در محیط‌های بسیار خورنده، مانند کارخانه‌های صنعتی یا محیط‌های شور (مثلاً سواحل اقیانوس‌ها) فولاد ضد زنگ از میله‌های زمینی متصل به مس دوام می‌آورد.
زمین_میله_طول_عمر
برای ارزیابی واضح ارزش هر ماده، می توانیم هر ماده را از نظر هزینه سالانه مقایسه کنیم. اگر اکنون می دانیم که میله های گالوانیزه روی ممکن است نیاز به تعویض دو بار داشته باشند قبل از اینکه میله های مسی یا فولادی ضد زنگ یک بار تعویض شوند، چگونه به هزینه تبدیل می شود؟
زمینی_میله_هزینه_سالانه
از منظر ارزش، فولاد ضد زنگ بازنده آشکار است و توضیح می دهد که چرا به دلیل هزینه اولیه بالای آن تنها در مواقع ضروری مشخص می شود. هنگام مقایسه میله های زمینی گالوانیزه و مسی، هر دو محصول متصل به مس مزیت هزینه سالانه دارند. در سیستم های زمینی عمیق توجه کنید.