Ali se ravni jekleni trak lahko uporablja za električne ozemljitvene sisteme v stavbah?

Skladnost z NEC in sprejemljivost kodeksa za ravni jekleni trak pri ozemljitvi

Členi NEC 250.52 in 250.64: kdaj ravni jekleni trak ustreza kot ozemljitvena elektroda ali vodnik

Nacionalni električni predpis (NEC) določa posebne mere, materialne zahteve in zahteve za namestitev za ozemljitvene sisteme, ki vključujejo ravne jeklene trakove. Na primer člen 250.52(A)(7) določa ravne jeklene trakove kot ozemljitvene elektrode, če so jekleni trakovi z nizko vsebino ogljika postavljeni v vodoravni položaj nad ali pod mrazno črto. Za uporabo teh trakov kot ozemljitvenih vodnikov člen 250.64 določa zahteve glede mehanske zaščite, velikosti in stanja komponent. Neupoštevanje teh zahtev lahko povzroči povečanje impedanci ozemljitvenega sistema za 40–70 %. To povečanje lahko povzroči številne težave, kot so nezaznavanje napake ozemljitve in odpoved opreme. To je glavni razlog, da je v Priročniku NEC 2023 podrobno pojasnjeno električarjem.

Minimalne zahteve glede velikosti po tabeli 250.66 NEC: dimenzije, debelina in globina zakopavanja ravnih jeklenih trakov

Prelakovane jeklene palice morajo imeti določene mere po post-galvanizaciji. Izguba prevleke ne sme povzročiti zmanjšanja debeline jekla pod standardne varnostne zahteve. Kovinske palice v tleh z vrednostjo pH manj kot 5,0 bodo zaradi korozije tanjših palic korodirale skoraj trikrat hitreje kot standardne palice, kar določa IEEE Std. 80–2023. Pospešena korozija predstavlja nevarno stran upravljanja napetostnih tokov napake v sistemu. V območjih, kjer je zemlja preveč kamnitih za popolno zakopavanje, morajo izvedbene ekipe dokumentirati vse dodatne ukrepe, ki so bili sprejeti, vključno z namestitvijo bolj odpornih proti koroziji plasti, dodatnim ozemljitvam itd. V teh primerih morajo dodatne ukrepe odobriti pristojni organ.

Odpornost proti koroziji in življenjska doba ploščastih jeklenih palic za ozemljitvene namene

Toplo pocinkane ploščaste jeklene palice: ASTM A123 ter odpornost proti koroziji 30–50 let v tipičnih tleh

Zazemljitveni sistemi z vroče pocinkanimi trakastimi jeklenimi palicami, ki izpolnjujejo standard ASTM A123, so se v različnih poljskih preskusih izkazali kot uspešni. Cinkov ovoj deluje kot zaščitna pregrada proti koroziji v zemlji in najprej absorbira korozijo, s čimer ščiti osnovno jeklo. Neodvisni preskusi kažejo, da je debelina teh ovojev vsaj 85 mikrometrov, kar predstavlja zahtevano debelino za 30 do 50 let zaščite v zemlji z vrednostjo pH med 5,5 in 8,0 ter z upornostjo nad 1.000 ohmov na centimeter. Rezultati preskusov matrike za ekstremne pogoje kažejo, da material ostane nedotaknjen po enakovrednem izpostavljanju morski razpršeni soli 1.500 ur, kar ustreza približno 20 letom izpostavljenosti obmorskim pogojev. Učinkovita namestitev teh vroče pocinkanih jeklenih palic zagotavlja, da zazemljitveni sistemi skozi celotno življenjsko dobo ohranjajo odpornost manj kot 25 ohmov in izpolnjujejo zahteve standarda IEEE 80 glede varnosti.

Razgradnja nepocinkanih in pocinkanih trakastih jeklenih palic v obmorskih in suhih okoljih

Stalna zemljitevna infrastruktura je izpostavljena okoljskim obremenitvam, pri čemer se začnejo s korozijo v zemljitvenih sistemih. Obremenitve, kot so vlaga, nihanja temperature in korozija, povečujejo pomembnost cinkanja.

Obmorska in suha območja

Nebeljen jekleni material na obmorskih območjih zaradi kloridov, vlage in nihanj temperature rjavijo s hitrostjo približno 1,5 mm na leto. Na suhih območjih se pričakuje življenjska doba več kot 30 let z izgubo manj kot 15 % prevleke (cinka), medtem ko se pričakuje, da bodo cinkani (prevlečeni) jekleni elementi na suhih območjih trajali približno 30 let.

Gladke jeklene površine se s časom začnejo razjedati. Nebeljen jekleni material se razjeda veliko hitreje kot beljen jekleni material. Cinkani (z cinkovo prevleko) jekleni material ohrani približno 98 % svoje prevodnosti po približno 10 letih.

Preizkušanje različnih rastlinskih in zemljiščnih razmer na več geografskih območjih potrjuje inženirsko predpostavko, da cinkane prevleke podvojijo ali celo potrojijo življenjsko dobo kovinskih komponent v zahtevnih razmerah.

To je pomembno za zanesljive električne povezave in sisteme, ki zagotavljajo varnostno skladnost brez vzdrževalnih težav.

Uporaba ravni jeklenih trakov v sistemih za ozemljitev stavb

Stanovanjske in poslovne uporabe: glavni povezovalni skočniki, ozemljitvene avtobusne tirnice in povezave elektrod

Ravne jeklene palice se uporabljajo v praktično vseh vrstah gradnje, saj so mehansko nadrejene, enostavne za priključitev in cenejše od večine alternativ. V stanovanjski gradnji se pogosto uporabljajo kot glavni povezovalni vodnik, ki povezuje naprave za oskrbo z ozemljitvenimi elektrodami. To je še posebej pomembno, kadar je za doseganje ciljne odpornosti 25 ohmov, ki jo zahteva standard IEEE 142, potrebnih več ozemljitvenih palic. Pri komercialnih objektih je ravna oblika uporabna kot ozemljitvene zbiralke v stikalnih napravah in razdelilnih ploščah. Ravna oblika omogoča tudi električarjem namestitev teh palic v ozkih prostorih, hkrati pa zagotavlja potrebne površine ozemljitvenih zbiralnih vodnikov na mestih, kjer je treba izvesti veliko število ozemljitvenih priključkov. Ravne jeklene palice so tudi primerni za medsebojno povezavo različnih vrst ozemljitvenih elektrod. To vključuje ozemljitvene palice, betonsko ovojene ozemljitvene elektrode (Ufer) ter celo kovinske vodovodne cevi, ki jih nekateri imenujejo »stara ozemljitev«. Medsebojna povezava teh elektrod je tisto, kar električarji pogosto imenujejo »sistem z nizko impedanco«, kar je bistveno boljše kot obravnavati vsako elektrodo kot ločen del sistema.

Soglasje z odgovornim nadzornim organom, zagotavljanje nizkoimpedančnih povezav in izogibanje mehanskim poškodbam

Obstaja več osnovnih stvari, s katerimi je treba začeti: konstruirajte jih na globini pod 750 mm oziroma 30 palci, pri čemer uporabite NEC kot vodilo, in namestite izpostavljene ravne jeklene palice. To zmanjša učinke naključnega izkopavanja ter prepreči, da bi se palice izpostavile temperaturnim težavam. Za priključke na elektrode, zbiralne vodnike ali drugo opremo uporabljajte izključno spojke, odobrene po predpisih, npr. UL-certificirane priključne sponke ali eksotermične varilne spojke, saj zagotavljajo električno in toplotno zveznost ter zmanjšujejo upornost. Pri tleh, ki so zunaj običajnega razpona, postane toplinsko cinkanje nujno. Še posebej, če je pH tal < 5,0 ali > 10,0, ali če je specifična električna odpornost tal < 1.000 ohm cm, je za izpolnitev standarda ASTM A123 potrebno cinkanje. Prav tako je priporočljivo, da se obrnete na pristojni organ (AHJ), da ugotovite, ali za lokacijo projekta veljajo posebne zahteve, npr. povečana vlažnost, obmorski ali kemično korozivni tlak. Te razmere lahko zahtevajo dodatna preskušanja, premaze in/ali ukrepe za nadzor kakovosti.

Pogosta vprašanja

1. Kaj počnejo ravne jeklene palice v sistemih za ozemljitev?

Ravne jeklene palice zagotavljajo ozemljitvene elektrode, ki pomagajo varno in učinkovito razpršiti napetostni udar v zemljo.

2. Ravne jeklene palice so cinkane. Zakaj se to naredi?

Cinkanje jeklenim palicam zagotavlja zaščitni cinkov plašč. S tem se poveča odpornost palic proti rji in koroziji. To je zelo pomembno v območjih ob morju ali zelo suhih območjih.

3. Kako ravne jeklene palice izpolnjujejo zahteve NEC?

Ravne jeklene palice je treba namestiti vsaj 750 mm oziroma 30 palcev pod površino tal. Palice naj bodo tudi zaščitene z neprekinjenim kovinskim pokrovom, da se prepreči korozija. Na palicah je treba izvesti abrazivne mehanske priključke skupaj z UL priključnimi sponkami ali eksotermičnimi zvari.