Dans le système de protection de la sécurité des systèmes électriques, la mise à la terre joue un rôle essentiel.la sélection des matériaux des tiges de mise à la terre a une incidence directe sur la sécurité et la fiabilité des infrastructures électriquesCet article fournit une comparaison complète, basée sur des données, entre les barres de terre en cuivre pur et les barres de terre en acier revêtu de cuivre.offrant des critères de sélection scientifique pour les ingénieurs électriciens et les décideurs.
1Le rôle essentiel des systèmes de mise à la terre
Les systèmes de mise à la terre constituent des mesures de sécurité indispensables dans les réseaux électriques et remplissent trois fonctions essentielles:
- Prévention des chocs électriques:Lorsque l'équipement électrique subit une défaillance ou une fuite de l'isolation, la mise à la terre fournit un chemin de faible résistance pour dissiper les courants de défaut dans la terre,réduire le potentiel de projectile de l'équipement et prévenir les électrocutions.
- Protection des équipements:La mise à la terre limite les surtensions sur les équipements électriques, empêchant les dommages causés par les pics de tension.
- Stabilité du système:Une bonne mise à la terre stabilise le potentiel du système, réduit les interférences électromagnétiques et améliore la fiabilité opérationnelle.
En tant qu'interface critique entre l'équipement et la terre, la performance de la tige de mise à la terre détermine directement l'efficacité du système de mise à la terre.
2Options de matériaux: Comparaison technique
Le marché propose principalement deux types de matériaux de broche à mouler:
2.1 Barres moulues en cuivre pur
Fabriquées à partir de cuivre massif, ces tiges tirent parti des propriétés électriques et résistantes à la corrosion exceptionnelles du cuivre.
Les avantages:
- Conductivité supérieure:Avec une conductivité seconde seulement à l'argent (5,96 × 107 S / m), les tiges de cuivre pur offrent une dissipation de courant 6 fois meilleure que les alternatives à base d'acier, selon les données de l'Association internationale du cuivre.
- Résistance à la corrosion exceptionnelle:Le cuivre forme des couches d'oxyde protecteur dans le sol, conservant ses performances même dans des conditions acides/alcalines.permettant une durée de vie de plusieurs décennies.
- Durée de vie prolongée:Généralement plus de 50 ans, ce qui réduit la fréquence des remplacements et les coûts de maintenance.
- Excellente soudabilité:Facilite des connexions fiables au sein des réseaux de mise à la terre.
Les inconvénients:
- Coût initial plus élevé:Environ 3 fois plus cher que les alternatives en acier revêtu de cuivre.
2.2 Barres de mise au sol en acier revêtues de cuivre
Ces tiges composites sont dotées d'un noyau en acier et d'un mince revêtement en cuivre, ce qui permet d'économiser des coûts tout en réduisant les performances.
Les avantages:
- Moins de coûts:L'avantage principal pour les projets à budget restreint.
- Résistance mécanique plus élevée:Le noyau en acier offre une plus grande rigidité structurelle.
Les inconvénients:
- Conductivité insuffisante:La conductivité de l'acier (1,0 × 107 S / m) limite la capacité de dissipation du courant, en particulier lors d'événements à courant élevé tels que des coups de foudre.
- Faible résistance à la corrosion:Le revêtement endommagé expose l'acier à une rouille rapide, ce qui accélère la dégradation des performances.
- Durée de vie plus courte:Généralement 8 à 15 ans, nécessitant une inspection et un remplacement fréquents.
3. Analyse du rendement basée sur les données
3.1 Comparaison de la conductivité
| Matériel |
Conductivité (S/m) |
Résultats relatifs |
| Coupe pure |
5.96×107 |
6 fois mieux que l'acier |
| Acier |
1.0×107 |
Base de référence |
3.2 Résistance à la corrosion
| Type de sol |
Le cuivre pur (mm/an) |
Acier plaqué au cuivre (mm/an) |
| À sec |
Le taux de dépôt001 |
0- Je ne sais pas.05 |
| Étanches |
0Je suis désolée.005 |
0.05 à 0.10 |
| Acide |
0.005 à 0.01 |
0.10 à 0.20 |
| Alcalins |
0.002 à 0.008 |
0.08 à 0.15 |
| Solution saline |
0Je suis désolée.03 |
0.20 à 0.50 |
3.3 Analyse des coûts du cycle de vie
En supposant qu'une tige de 16 mm de diamètre avec une perte de diamètre de 50% soit considérée comme un critère de défaillance:
| Matériel |
Facteur de coût initial |
Durée de vie (ans) |
Coût total sur 60 ans |
| Coupe pure |
3 fois |
Plus de 60 ans |
3 fois |
| Acier plaqué au cuivre |
1 fois |
8 à 15 |
5 à 8 fois |
4Recommandations spécifiques à l' application
4.1 Substations électriques
Choix préféré:de cuivre pur
Le raisonnement:Une capacité de courant de défaut élevée, des exigences strictes en matière de résistance et un minimum de maintenance justifient l'investissement.
4.2 Complexes résidentiels
Option acceptable:Acier plaqué au cuivre
Considérations à prendre:Des exigences de courant de défaut plus faibles et des contraintes budgétaires peuvent permettre l'utilisation, et des inspections régulières de la corrosion sont recommandées.
4.3 Installations pétrochimiques
Spécification obligatoire:de cuivre pur
Facteurs critiques:Les exigences en matière de protection contre la foudre, de dissipation de l'électricité statique et de prévention des explosions exigent une fiabilité maximale.
5. Conformité aux normes
La sélection et l'installation de la tige de mise à la terre doivent respecter:
- Les appareils de mise à la terre doivent être équipés d'un dispositif de mise à la terre.
- DL/T 621-1997 ( mise à la terre des installations électriques à courant alternatif)
- La série IEC 62561 (composants du système de protection contre la foudre)
6Les technologies émergentes
Les développements futurs pourraient introduire:
- Matériaux avancés (graphène, composites nano-cuivre)
- Des capacités de surveillance intelligentes (suivi en temps réel de la résistance/corrosion)
- Conception modulaire pour une maintenance simplifiée
7Conclusion
La sélection du matériau de la tige de mise à la terre représente une décision critique en matière de sécurité dans la conception d'un système électrique.Le cuivre pur offre des performances inégalées à long terme grâce:
- 6 fois meilleure conductivité
- 10 fois plus de durée de vie
- Taux de corrosion 50 à 100 fois inférieur
Pour les applications critiques où la sécurité et la fiabilité ne peuvent être compromises, les tiges de terre en cuivre pur offrent une valeur de cycle de vie supérieure malgré des coûts initiaux plus élevés.
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