Voiko tasalevyistä teräsputkea käyttää sähköisten maadoitusten rakennuksissa?

NEC:n vaatimusten noudattaminen ja tasalevyisen teräsputken hyväksyntä maadoitukseen

NEC:n artiklat 250.52 ja 250.64: Milloin tasalevyinen teräsputki kelpaa maadoituselektrodiksi tai maadoituskonduktoriksi

Kansallinen sähkökoodi (NEC) esittää tiettyjä mittoja, materiaaleja ja asennusvaatimuksia maadoitusjärjestelmiin, joihin kuuluvat litteät teräslevyt. Esimerkiksi artikla 250.52(A)(7) määrittelee litteät teräslevyt maadoituselektrodeiksi, jos vähähiiliset teräslevyt asennetaan vaakasuoraan asemaan joko pakkasen alapuolelle tai yläpuolelle. Näiden levyjen käyttö maadoituskonduktoreina edellyttää artiklan 250.64 mukaisia vaatimuksia mekaanisesta suojauksesta, koosta ja komponenttien tilasta. Nämä vaatimukset on noudatettava, sillä niiden noudattamatta jättäminen voi aiheuttaa maadoitusjärjestelmän impedanssin nousun 40–70 %. Tämä nousu voi johtaa useisiin ongelmiin, kuten maavirheen havaitsemisen epäonnistumiseen ja laitteiston vikaantumiseen. Siksi NEC-käsikirja 2023 sisältää yksityiskohtaiset ohjeet sähköasentajille.

Vähimmäiskokovaatimukset NEC-taulukon 250.66 mukaan: Litteän teräslevyn mitat, paksuus ja syvyys maahan hautaamisessa

Pintakäsitellyt teräsputket on valmistettava määritellyillä mitoilla galvanoinnin jälkeen. Pintakäsittelyn menetyksen ei saa johtaa teräksen materiaalimäisen vähentymiseen turvallisuusstandardien alapuolelle. Maaperässä, jonka pH-arvo on alle 5,0, ohuemmat metallitangot korrodoituvat lähes kolme kertaa nopeammin kuin standarditangot IEEE Std. 80–2023 -standardin mukaan. Kiihtynyt korroosio muodostaa vaarallisen tekijän vikavirtajohtojen hallinnassa järjestelmässä. Alueilla, joissa maaperä on liian kivinen täydelliseen hautaamiseen, kenttätyöryhmien on dokumentoitava kaikki lisätoimet, kuten korroosioresistenttimpien kerrosten asennus, lisämaadoitukset jne. Näissä tapauksissa kaikki lisätoimet on hyväksyttävä vastuualueen viranomaiselta.

Korroosion kestävyys ja litteiden terästankojen käyttöikä maadoituskäytöissä

HDG-litteä terästanko: ASTM A123 ja 30–50 vuoden korroosion kestävyys tyypillisissä maaperissä

Maadoitusjärjestelmät, joissa käytetään kuumasinkattuja tasalevyisiä teräsputkia, jotka noudattavat ASTM A123 -standardia, ovat menestyneet erilaisissa kenttätesteissä. Sinkkipinnoite toimii esteenä maaperän korroosiolle ja kantaa ensin korroosion vaikutukset suojellakseen alapuolella olevaa terästä. Riippumattomat testit osoittavat, että näiden pinnoitteiden paksuus on vähintään 85 mikrometriä, mikä on vaadittu paksuus 30–50 vuoden suojaukselle maaperässä, jonka pH on 5,5–8,0 ja resistiivisyys yli 1 000 ohmia senttimetrissä. Matrix-testien tulokset äärimmäisissä olosuhteissa osoittavat, että materiaali säilyy ehjänä 1 500 tuntia kestäneen suolapisaran vastaavan ajan jälkeen, mikä vastaa noin 20 vuoden altistumista rannikko-olosuhteissa. Tehokas kuumasinkattujen teräsputkien asennus varmistaa, että maadoitusjärjestelmät säilyttävät kokonaiselämänsä ajan resistanssin alle 25 ohmia ja täyttävät turvallisuuden osalta IEEE 80 -standardin vaatimukset.

Kuumasinkattujen ja sinkittömien tasalevyisten teräsputkien rappeutuminen rannikko- ja kuivilla alueilla

Pysyvä maadoitusrakenteisto altistuu ympäristötekijöiden rasitukselle, joka alkaa maadoitusten korroosiolta. Rasitus tekijät, kuten kosteus, lämpötilan vaihtelut ja korroosio, tekevät sinkkikuumasulatuksesta yhä tärkeämmän.

Rannikko- ja kuivat alueet

Suojamaton teräs rannikkoalueilla ruostuu noin 1,5 mm vuodessa kloridien, kosteuden ja lämpötilan vaihteluiden vuoksi. Kuivilla alueilla odotettavissa oleva kesto on yli 30 vuotta, kun pinnoitteen (sinkin) menetys on alle 15 %, kun taas sinkkikuuma-sulatettuja (pinnoitettuja) terästankoja arvioidaan kestävän noin 30 vuotta kuivilla alueilla.

Tavallisilla teräspinnoilla muodostuu lopulta reikiä. Suojamaton teräs ruostuu paljon nopeammin kuin pinnoitettu teräs. Sinkkikuuma-sulatettu (sinkkipinnoitettu) teräs säilyttää noin 10 vuoden kuluttua noin 98 % johtavuudestaan.

Eri kasvillisuus- ja maaperäolosuhteiden testaus useilla eri alueilla osoittaa, että insinöörien oletus siitä, että sinkitty pinnoite kaksinkertaistaa tai kolminkertaistaa metallikomponenttien käyttöikää ankaroissa olosuhteissa, on oikea.

Tämä on tärkeää luotettavien sähköliitosten ja järjestelmien varmistamiseksi turvallisuusvaatimusten noudattamiseksi ilman huoltovaikeuksia.

Litteiden teräsputkien käyttö rakennusten maadoitusjärjestelmissä

Asuinkiinteistöihin ja kaupallisesti käytettäviin rakennuksiin: pääsulkuhyppäykset, maadoitusbussipalkit ja elektrodien yhdistämiset

Litteitä teräsputkia käytetään lähes kaikissa rakentamisen tyypeissä, koska ne ovat mekaanisesti parempia, niiden päättelemine on helppoa ja ne ovat halvempia kuin useimmat vaihtoehdot. Asuinrakennusten rakentamisessa niitä käytetään usein pääsulkujohtimena, joka yhdistää sähköliittymälaitteiston maadoituselektrodeihin. Tämä on erityisen tärkeää silloin, kun IEEE 142 -standardien mukaisesti vaadittu 25 ohmin vastus saavutetaan useilla maadoitustangoilla. Kaupallisissa rakennuksissa litteä profiili on hyödyllinen maadoituspalkkina kytkinlaitteistoissa ja jakelupaneeleissa. Litteä profiili mahdollistaa myös sähköasentajien asentaa nämä kapeisiin tiloihin, samalla kun tarvittava maadoituspalkin pinta-ala säilyy siellä, missä suuri määrä maadoitusliitäntöjä on tehtävä. Litteitä teräsputkia voidaan käyttää myös erilaisten maadoituselektrodien yhdistämiseen. Tähän kuuluvat maadoitustangot, betoniin upotetut Ufer-maadoitukset ja jopa metalliset vesiputket, joita jotkut ihmiset kutsuvat "vanhaksi maadoitukseksi". Näiden elektrodien yhdistäminen muodostaa sähköasentajien keskuudessa yleisesti tunnetun "matalaimpedanssisen" järjestelmän, joka on huomattavasti parempi kuin käsittely niitä erillisinä järjestelmän komponentteina.

Yhteistyö AHJ:n kanssa, vähäimpedanssisten liitosten varmistaminen ja mekaanisen vaurion välttäminen

On muutamia perusasioita, joiden avulla voidaan aloittaa: rakennetaan alle 750 mm:n eli 30 tuuman syvyyteen NEC-ohjeiden mukaisesti näkyviä tasaisia teräsputkia. Tämä vähentää sattumalta tehdyn kaivannon vaikutuksia ja estää putkien lämpötilaan liittyvät ongelmat. Yhdistämisessä maadoituselektrodeihin, väyläkiskoihin tai muuhun laitteistoon on käytettävä ainoastaan koodin mukaisia yhdistimiä, kuten UL-listattuja kiinnikkeitä tai eksotermissiä hitsauksia, sillä ne edistävät sähköistä ja lämmöllistä jatkuvuutta sekä vähentävät resistanssia. Maaperän olosuhteissa, jotka poikkeavat normaalista alueesta, kuumasinkitys on välttämätöntä. Erityisesti jos maaperän pH-arvo on < 5,0 tai > 10,0 tai maaperän resistiivisyys on < 1 000 ohm·cm, sinkitys vaaditaan ASTM A123 -standardin täyttämiseksi. On myös suositeltavaa ottaa yhteyttä vastuulliseen viranomaiseen (AHJ), jotta selviää, päteekö kohteen sijaintipaikkaan erityisvaatimuksia, kuten kosteus-, rannikko- tai kemiallisesti syövyttävät maaperäolosuhteet. Nämä olosuhteet voivat vaatia lisätestausta, pinnoitusta ja/tai laadunvalvontatoimenpiteitä.

UKK

1. Mitä tasaiset teräsputket tekevät maadoitusjärjestelmissä?

Tasaiset teräsputket toimivat maadoituselektrodeina, jotka auttavat hajottamaan vikavirran turvallisesti ja tehokkaasti maahan.

2. Tasaiset teräsputket on sinkitty. Miksi tämä tehdään?

Sinkitys antaa teräsputkille suojakalvon sinkistä. Tämä lisää putkien kestävyyttä ruosteelle ja korroosiolle. Tämä on erityisen tärkeää rannikkoalueilla tai hyvin kuivissa ympäristöissä.

3. Kuinka tasaiset teräsputket täyttävät NEC:n vaatimukset?

Tasaiset teräsputket on asennettava vähintään 750 mm eli 30 tuumaa maan alle. Putkien tulee myös olla suojattuja kiinteällä metallikansilla korroosion estämiseksi. Abraasiivisia mekaanisia liitoksia sekä UL-liittimiä tai eksotermissiä hitsausliitoksia on tehtävä putkiin.