Ar plokščiojo plieno juostos galima naudoti elektros įžeminimo sistemoms pastatuose?

NEC atitiktis ir plokščiojo plieno strypo priėmimas pagal kodeksą įžeminimui

NEC straipsniai 250.52 ir 250.64: kada plokščiojo plieno strypas gali būti naudojamas kaip įžeminimo elektrodas arba įžeminimo laidininkas

Nacionalinis elektros kodeksas (NEC) nustato konkrečius matmenų, medžiagų ir montavimo reikalavimus įžeminimo sistemoms, kuriose naudojami plokštieji plieno strypai. Pavyzdžiui, 250.52(A)(7) straipsnis nurodo, kad plokštieji plieno strypai gali būti naudojami kaip įžeminimo elektrodai, jei žemo anglies kiekio plieno strypai yra horizontalioje padėtyje virš arba po šalčio linijos. Norint naudoti šiuos strypus kaip įžeminimo laidus, 250.64 straipsnis nustato mechaninės apsaugos, matmenų ir komponentų būklės reikalavimus. Šių reikalavimų nevykdymas gali padidinti įžeminimo sistemos varžą nuo 40 iki 70 %. Toks padidėjimas gali sukelti įvairias problemas, pvz., žemės grandinės gedimo aptikimo nesėkmę ir įrangos gedimą. Tai ir yra pagrindinė priežastis, kodėl NEC 2023 m. vadove elektrikams pateikiama išsami informacija.

Minimalūs dydžiai pagal NEC lentelę 250.66: Plokščių plieno strypų matmenys, storis ir įkasančioji gylybė

Dengti plieniniai strypai turi turėti nurodytus matmenis po cinkavimo. Dėl dengiamojo sluoksnio praradimo plieno medžiagos storis neturi būti mažesnis už saugos standartuose nustatytą minimalų storį. Dirvoje, kurios pH lygis yra mažesnis nei 5,0, plonesni metaliniai strypai koroduoja beveik tris kartus greičiau nei standartiniai strypai, kaip nustatyta IEEE Std. 80–2023. Pagreitinta korozija kelia pavojų gedimo srovės valdymui sistemoje. Vietose, kur dirva per akmeninga, kad būtų galima visiškai užkasti strypus, lauko brigados privalo dokumentuoti visas papildomas priemones, įskaitant korozijai atsparesnių sluoksnių montavimą, papildomą įžeminimą ir pan. Šiuose atvejuose papildomos priemonės turi būti patvirtintos kompetentingos institucijos.

Korozijos atsparumas ir plokščių plieninių strypų naudojimui įžeminimui tarnavimo trukmė

Šiluminio cinkavimo (HDG) plokščių plieninių strypų: ASTM A123 standartas bei 30–50 metų korozijos atsparumas tipinėse dirvose

Žemės grandinės su karštujo panardinimo būdu cinkuotomis plokščiosiomis plieno juostomis, atitinkančiomis ASTM A123 standartus, sėkmingai išlaikė įvairius lauko bandymus. Cinko danga veikia kaip barjeras dirvožemiui koroduoti ir pirmiausia patiria koroziją, apsaugodama esantį po ja plieną. Nepriklausomi bandymai parodė, kad šių dangų storis yra ne mažesnis kaip 85 mikrometrai, kas yra reikalaujamas storis 30–50 metų apsaugai dirvožemyje, kurio pH yra nuo 5,5 iki 8,0, o varža viršija 1000 omų-centimetrų. Matricos bandymų rezultatai ekstremaliomis sąlygomis rodo, kad medžiaga išlieka nepažeista po 1500 valandų druskos purškimo, kas atitinka apytiksliai 20 metų pakrantės sąlygų poveikį. Tinkama karštujo panardinimo būdu cinkuotų plieno juostų montavimas užtikrina, kad žemės grandinės visą jų tarnavimo laiką išlaikytų mažesnę nei 25 omų varžą ir atitiktų IEEE 80 saugos standarto reikalavimus.

Neapdorotų ir cinkuotų plokščiųjų plieno juostų degradacija pakrantės ir sausringose aplinkose

Nuolatinės įžeminimo infrastruktūros yra veikiamos aplinkos veiksnių, pradedant korozija įžeminimo sistemose. Veiksniai, tokie kaip drėgmė, temperatūros svyravimai ir korozija, daro vis svarbesnį cinkavimą.

Pajūrio ir sausringos aplinkos

Neapsaugotos plieninės konstrukcijos pajūrio srityse dėl chloridų, drėgmės ir temperatūros svyravimų dažnai rūdija apie 1,5 mm per metus. Sausringoje aplinkoje tikėtina, kad neapsaugoto plieno tarnavimo trukmė viršys 30 metų, o cinkuoto (dengto) plieno strypų tarnavimo trukmė sausringoje aplinkoje įvertinta maždaug 30 metų, kai prarasta mažiau nei 15 % dangos (cinko).

Paprastų plieno paviršių paviršius galiausiai susidės duobutėmis. Neapdoroto plieno paviršius susidės duobutėmis žymiai greičiau nei apdoroto plieno. Cinkuotas (cinkuota danga) plienas po maždaug 10 metų išlaiko apie 98 % savo laidumo.

Įvairių augmenijos ir dirvožemio sąlygų tyrimai keliuose geografiniuose regionuose patvirtina inžinierių prielaidą, kad cinkuotos dangos padvigubina ar net patrilygina metalinių komponentų tarnavimo laiką sunkiomis sąlygomis.

Tai svarbu patikimiems elektros jungtims ir sistemoms, kurios atitinka saugos reikalavimus be techninės priežiūros sunkumų.

Plokščiųjų plieno juostų naudojimas pastatų žemėjimo sistemose

Buitinės ir komercinės paskirtys: pagrindiniai sujungimo laidai, žemėjimo autobusai ir elektrodų tarpusavio sujungimai

Plokščiosios plieno juostos naudojamos beveik visuose statybos tipuose, nes jos yra mechaniskai pranašesnės, lengvai prijungiamos ir pigesnės už daugumą kitų alternatyvų. Gyvenamųjų pastatų statyboje jos dažnai naudojamos kaip pagrindinė sujungimo juosta, kuri jungia tiekimo įrangą su žemėjimo elektrodais. Tai ypač svarbu, kai reikia naudoti kelis žemėjimo strypus, kad būtų pasiektas 25 omų varžos reikalavimas, nustatytas IEEE 142 standarte. Komerciniuose pastatuose plokščioji forma naudinga kaip žemėjimo šinės jungtys jungiklių įrenginiuose ir skyduose. Plokščioji forma taip pat leidžia elektrikams montuoti šias juostas siaurose vietose, tuo pat metu užtikrinant reikiamą žemėjimo šinės plotą, kur į ją turi būti prijungta daug žemėjimo laidų. Plokščiosios plieno juostos taip pat puikiai tinka įvairių tipų žemėjimo elektrodų tarpusavio sujungimui. Tai apima žemėjimo strypus, betonuotus Ufer žemėjimo elektrodus ir net metalines vandentiekio vamzdynų sistemas, kurioms kai kurie žmonės vartoja sąvoką „senasis žemėjimas“. Šių elektrodų tarpusavio sujungimas elektrikų kalboje dažnai vadinamas „žemo impedanso“ sistema, kuri yra žymiai geresnė nei jų traktavimas kaip atskirų sistemos komponentų.

Koordinavimas su atitinkama valdžios institucija (AHJ), žemo varžos jungčių užtikrinimas ir mechaninės žalos vengimas

Yra keletas pagrindinių dalykų, kuriuos reikia atlikti pradėjus darbus: sukonstruoti žemiau 750 mm (arba 30 colių) gylio, remiantis NEC nustatymais, atviras plokščias plieno juostas. Tai sumažina neplanuotos žemės kasimo pasekmes ir neleidžia juostoms patirti temperatūros sąlygotų problemų. Jungiant elektrodus, magistralines juostas ar kitą įrangą naudokite tik koduose patvirtintus jungtukus, pvz., UL sertifikuotus lizdus arba egzoterminius suvirinimus, nes jie užtikrina elektrinę ir šiluminę vientisumą bei sumažina varžą. Dirvožemiui, kurio savybės yra už normalaus diapazono ribų, būtina naudoti karštai cinkuotą medžiagą. Ypač tada, kai dirvožemio pH < 5,0 arba > 10,0 arba dirvožemio varža < 1000 omų·cm, reikia taikyti cinkavimą, kad būtų laikomasi ASTM A123 standarto. Taip pat rekomenduojama susisiekti su atitinkama kompetentinga institucija (AHJ), kad būtų nustatyta, ar projektavimo vietoje taikomos specialiosios sąlygos, pvz., drėgnos, pakrantės ar chemiškai korozinės dirvožemio sąlygos. Šios sąlygos gali reikalauti papildomų bandymų, dengimo ir/ar kokybės kontrolės priemonių.

DUK

1. Ką atlieka plokščiosios plieno juostos įžeminimo sistemose?

Plokščiosios plieno juostos tarnauja kaip įžeminimo elektrodai, padedantys saugiai ir veiksmingai išsklaidyti avarinę srovę į žemę.

2. Plokščiosios plieno juostos yra cinkuotos. Kodėl tai daroma?

Cinkavimas padeda plieno juostoms įgauti apsauginį cinko sluoksnį. Tai padidina juostų atsparumą rūdijimui ir korozijai. Tai ypač svarbu pakrantės ar labai sausose aplinkose.

3. Kaip plokščiosios plieno juostos atitinka NEC reikalavimus?

Plokščiosios plieno juostos turi būti įrengtos ne mažiau kaip 750 mm (30 colių) po žeme. Juostos taip pat turi būti apsaugotos vientisu metaliniu dangčiu, kad būtų išvengta korozijos. Prie juostų turi būti prijungta abrazyvinė mechaninė jungtis kartu su UL lizdais arba eksoterminiais suvirinimais.