Poate fi utilizată bara de oțel plat pentru sistemele de legare la pământ în clădiri?

Conformitatea cu NEC și acceptarea normativă a barei de oțel plate pentru legarea la pământ

Articolele NEC 250.52 și 250.64: Când bara de oțel plat este calificată ca electrod de legare la pământ sau conductor de legare la pământ

Codul Național de Electricitate (NEC) stabilește criterii specifice privind dimensiunile, materialele și modul de instalare al sistemelor de legare la pământ care includ bare din oțel plat. De exemplu, Articolul 250.52(A)(7) identifică barele din oțel plat ca electrozi de legare la pământ dacă barele din oțel cu conținut scăzut de carbon sunt așezate în poziție orizontală, fie deasupra, fie sub adâncimea de îngheț. Pentru a utiliza aceste bare ca conductoare de legare la pământ, Articolul 250.64 specifică cerințe privind protecția mecanică, dimensiunea și starea componentelor. Neconformitatea acestor cerințe poate duce la o creștere a impedanței sistemului de legare la pământ cu 40–70%. Această creștere poate avea ca rezultat o serie de probleme, cum ar fi eșecul detectării defectelor de legare la pământ și avarierea echipamentelor. Aceasta reprezintă motivul principal pentru care Manualul NEC 2023 oferă electricienilor detalii suplimentare.

Cerințe minime privind dimensiunea conform Tabelului 250.66 din NEC: Dimensiuni, grosime și adâncime de îngropare pentru bara din oțel plat

Barile de oțel acoperite trebuie să aibă dimensiuni specificate după galvanizare. Pierderea acoperirii nu trebuie să determine o reducere a grosimii oțelului sub nivelurile standard impuse pentru siguranță. Barile metalice instalate în soluri cu un pH sub 5,0 se corodează aproape de trei ori mai rapid decât barele standard, conform IEEE Std. 80-2023. Coroziunea accelerată reprezintă un pericol semnificativ în ceea ce privește gestionarea curentului de defect în sistem. În zonele unde solul este prea stonios pentru îngropare completă, echipajele de teren trebuie să documenteze toate măsurile suplimentare luate, inclusiv instalarea unor straturi suplimentare mai rezistente la coroziune, realizarea unor legături suplimentare la pământ etc. În aceste cazuri, măsurile suplimentare trebuie aprobate de autoritatea competentă.

Rezistența la coroziune și durata de viață a barelor din oțel plat destinate aplicațiilor de legare la pământ

Bară din oțel plat cu zinc cald (HDG): ASTM A123 și rezistență la coroziune de 30–50 de ani în soluri tipice

Sistemele de legare la pământ cu bare din oțel plat galvanizate prin scufundare în cald, conforme cu standardele ASTM A123, au obținut rezultate satisfăcătoare în diverse teste de teren. Stratul de zinc acționează ca o barieră împotriva coroziunii solului și suportă întâi coroziunea, protejând astfel oțelul de bază. Testele independente arată că grosimea acestor straturi este de cel puțin 85 micrometri, valoare care corespunde grosimii necesare pentru o protecție de 30–50 de ani în soluri cu pH între 5,5 și 8,0 și rezistivitate peste 1.000 ohm·cm. Rezultatele testelor Matrix efectuate în condiții extreme indică faptul că materialul rămâne intact după un echivalent de 1.500 de ore de pulverizare cu soluție salină, ceea ce corespunde aproximativ unei expuneri costiere de 20 de ani. Instalarea corectă a acestor bare din oțel galvanizat prin scufundare în cald asigură faptul că sistemele de legare la pământ mențin o rezistență sub 25 ohmi pe întreaga durată de viață și îndeplinesc cerințele standardului IEEE 80 privind siguranța.

Degradarea barelor din oțel plat neacoperite și galvanizate în medii costiere și aride

Infrastructura de legare la pământ permanentă este supusă stresorilor ambientale, începând cu coroziunea în sistemele de legare la pământ. Factorii stresanți, cum ar fi umiditatea, fluctuațiile de temperatură și coroziunea, fac ca zincarea să devină din ce în ce mai importantă.

Mediile costiere și cele aride

Oțelul neprotejat din zonele costiere tinde să se oxideze cu o rată de aproximativ 1,5 mm pe an, ca urmare a clorurilor, umidității și fluctuațiilor de temperatură. În zonele aride se estimează o durată de viață de peste 30 de ani, cu pierderea unui procent sub 15% din stratul de acoperire (zinc), în timp ce barele de oțel zincate (acoperite) au o durată de viață estimată de aproximativ 30 de ani în zonele aride.

Suprafețele de oțel neacoperit vor deveni, în cele din urmă, poroase. Oțelul neacoperit se va deteriora mult mai rapid decât oțelul acoperit. Oțelul zincat (acoperit cu zinc) își păstrează aproximativ 98% din conductivitate după aproximativ 10 ani.

Testarea diverselor condiții de vegetație și sol în mai multe zone geografice arată că presupunerea inginerilor conform căreia învelișurile galvanizate dublează sau triplează durata de viață a componentelor metalice în condiții severe este corectă.

Aceasta este importantă pentru conexiunile electrice fiabile și pentru sistemele care respectă cerințele de siguranță, fără complicații legate de întreținere.

Utilizarea barelor de oțel plate în sistemele de legare la pământ ale clădirilor

Aplicații rezidențiale și comerciale: jumperi principali de echipotențializare, bare colectoare de legare la pământ și interconexiuni ale electrozilor

Benzile de oțel plate sunt utilizate în practic toate tipurile de construcții, deoarece sunt superioare din punct de vedere mecanic, ușor de racordat și mai ieftine decât majoritatea alternativelor. În construcțiile rezidențiale, acestea sunt adesea folosite ca principal jumper de echipotențializare care conectează echipamentele de racordare la electrozii de punere la pământ. Aceasta este deosebit de importantă atunci când sunt necesare mai multe tije de punere la pământ pentru a atinge valoarea țintă de rezistență de 25 ohmi, impusă de standardele IEEE 142. În cazul clădirilor comerciale, profilul plat este util ca bară colectoare de legare la pământ în tablourile electrice și în panourile de comutare. Profilul plat permite, de asemenea, electricienilor să instaleze aceste bare în spații înguste, oferind în același timp suprafețele necesare ale barelor colectoare de legare la pământ în locurile în care trebuie realizate un număr mare de conexiuni la pământ. Benzile de oțel plate sunt, de asemenea, potrivite pentru interconectarea diverselor tipuri de electrozi de punere la pământ. Acestea includ tije de punere la pământ, electrozi Ufer încapsulați în beton și chiar conductele metalice de apă pe care unele persoane le numesc „vechea legătură la pământ”. Interconectarea acestor electrozi este ceea ce electricienii denumesc în mod obișnuit un sistem „de impedanță scăzută”, care este mult mai eficient decât tratarea lor ca elemente separate ale sistemului.

Coordonarea cu autoritatea competentă (AHJ), asigurarea conexiunilor de impedanță scăzută și evitarea deteriorării mecanice

Există câteva lucruri de bază de care trebuie să vă asigurați la început: bare de oțel plate expuse, amplasate la o adâncime de sub 750 mm (sau 30 inch), conform indicațiilor din NEC. Această metodă minimizează efectele unei săpături accidentale și previne apariția problemelor legate de variațiile de temperatură la nivelul barelor. Pentru racordarea la electrozi, bare colectoare sau alte echipamente, utilizați exclusiv conectoare omologate conform normelor, cum ar fi cleme certificate UL sau suduri exotermice, deoarece acestea asigură continuitatea electrică și termică și reduc rezistența. În cazul condițiilor de sol aflate în afara domeniului normal, zincarea prin scufundare în baie caldă devine obligatorie. Mai precis, dacă pH-ul solului este < 5,0 sau > 10,0, sau dacă rezistivitatea solului este < 1.000 ohm·cm, zincarea este necesară pentru a respecta standardul ASTM A123. De asemenea, este recomandat să contactați Autoritatea Competentă (AHJ) pentru a determina dacă există cerințe speciale aplicabile locației proiectului, cum ar fi prezența umidității, caracterul de zonă litorală sau corozivitatea chimică a solului. Aceste condiții pot impune teste suplimentare, aplicarea unor straturi de acoperire și/sau măsuri suplimentare de control al calității.

Întrebări frecvente

1. Ce rol au barele plate de oțel în sistemele de legare la pământ?

Barele plate de oțel asigură electrozi de legare la pământ care contribuie la disiparea sigură și eficientă a curentului de defect în pământ.

2. Barele plate de oțel sunt zincate. De ce se face acest lucru?

Zincarea conferă barelor de oțel un strat protector de zinc, ceea ce crește rezistența acestora la ruginire și coroziune. Aceasta este foarte importantă în medii costiere sau extrem de uscate.

3. Cum respectă barele plate de oțel cerințele NEC?

Barele plate de oțel trebuie instalate la o adâncime minimă de 750 mm (sau 30 de inch) sub nivelul solului. De asemenea, barele trebuie protejate cu o acoperire metalică solidă pentru a preveni coroziunea. Conexiunile mecanice abrazive, împreună cu cleme UL sau suduri exotermice, trebuie realizate pe aceste bare.