電力システムの安全保護システムでは,接地が重要な役割を果たします.接地棒の材料の選択は,電気インフラストラクチャの安全性と信頼性に直接影響を与えますこの記事では,純銅と銅塗装鋼のグラウンド棒のデータに基づく包括的な比較を提供します.電気工学家や意思決定者のための科学的選択基準を提供.
1接地システムの重要な役割
接地システムは,電力網における不可欠な安全対策として,3つの基本機能を果たします.
- 電気ショック防止:電気機器が 断熱障害や漏れを 経験すると 断熱電源が 地面に流れるように 低抵抗路線を 提供します装置の砲弾の可能性を削減し 電気ショックを防ぐ.
- 装置の保護:電気機器の過電圧を制限し,電圧のピークによる損傷を防ぐ.
- システムの安定性:正確な接地により システムの潜在力が安定し 電気磁気干渉を軽減し 運用の信頼性が向上します
機器とアースの間の重要なインターフェースとして,アース棒の性能は直接アースシステムの有効性を決定します.
2材料の選択肢: 技術的な比較
市場では主に2種類のグラウンド棒材料が提供されています.
2.1 純銅の粉砕棒
固体銅から作られたこの棒は,銅の特殊な電気性と耐腐蝕性を利用します.
利点:
- 優れた伝導性純銅棒は銀 (5.96×107 S/m) に次ぐ伝導性があり,国際銅協会のデータによると,鋼ベースの代替品よりも6倍優れた電流消耗を提供します.
- 特殊な耐腐食性:銅は土壌に保護性酸化層を形成し,酸性/アルカリ性条件でも性能を維持する.研究によると,ほとんどの土壌では,腐食率は年間0.01mm以下である.寿命が数十年続くことを可能にする.
- 寿命延長:通常は50年以上で 交換頻度と保守コストを削減します
- 溶接性が優れている信頼性の高い接続を 提供します
デメリット:
- より高い初期コスト:銅で覆われた鉄鋼の代替品より 3倍も高い
2.2 銅で覆われた鋼筋の接地棒
この複合棒には 薄い銅層の鋼筋コアがあり 性能を損なうことなく コスト削減が可能になります
利点:
- 低コスト:予算が限られているプロジェクトにとって 主要な利点です
- より高い機械強度:鋼筋コアにより高い構造的硬さがあります
デメリット:
- 不十分な導電性鉄鋼の伝導性 (1.0×107 S/m) は,特に雷のような高電流発生時に,電流消耗能力を制限する.
- 腐食耐性が低い破損した塗装は,鉄鋼を急速な腐食にさらし,性能低下を加速させる.腐食率は,ほとんどの土壌で通常,1年あたり0.1mmを超える.
- 寿命が短く通常は8〜15年 頻繁に検査と交換が必要です
3データに基づくパフォーマンス分析
3.1 伝導性の比較
| 材料 |
導電性 (S/m) |
相対的な業績 |
| 純銅 |
5.96×107 |
鋼鉄より6倍優れている |
| 鉄鋼 |
1.0×107 |
ベース基準 |
3.2 耐腐食性
| 土壌の種類 |
純銅 (mm/年) |
銅製鋼 (mm/年) |
| 乾燥した |
<0.001 |
0.02-0. わかった05 |
| 湿気 |
0.001-0. わかった005 |
0.05-0 だった10 |
| 酸性 |
0.005-0 だった01 |
0.10-0 だった20 |
| アルカリ性 |
0.002-0 だった008 |
0.08-0 だった15 |
| 塩分 |
0.01-0. わかった03 |
0.20-0 だった50 |
3.3 ライフサイクルコスト分析
障害基準として,直径50%の直径損失を持つ直径16mmの棒を仮定すると,
| 材料 |
初期コスト因数 |
使用寿命 (年) |
60 年 の 総 費用 |
| 純銅 |
3× |
60歳以上 |
3× |
| 銅製鋼 |
1× |
8〜15 |
5−8× |
4適用特有の推奨事項
4.1 電気サブステーション
好きなのは:純銅
理由:高断熱電流容量,厳格な抵抗要求,最小限の保守が必要性は投資を正当化します.
4.2 住宅複合施設
受け入れられる選択肢:銅製の鋼
考慮事項:低故障電流の要件と予算の制約により使用が可能で,定期的な腐食検査が推奨される.
4.3 石油化学施設
必須仕様:純銅
重要な要因:防雷,静電消耗,爆発防止の要件は,最大限の信頼性を要求します.
5基準の遵守
接地棒の選択と設置は,次の事項を遵守しなければならない.
- GB/T 2573-2015 (接地装置)
- DL/T 621-1997 (AC電気装置の固定)
- IEC 62561 シリーズ (雷保護システムの部品)
6新興技術
将来の発展は,以下を導入する可能性があります.
- 先進的な材料 (グラフェン,ナノ銅複合材料)
- スマートモニタリング機能 (リアルタイム抵抗/腐食追跡)
- シンプルなメンテナンスのためのモジュール設計
7結論
鉄筋材の選択は,電気システム設計における重要な安全決定です.純粋な銅は:
- 6倍より優れた伝導性
- 寿命が10倍長くなる
- 腐食率が50~100倍低下する
安全性と信頼性が損なわれないミッション・クリティカルなアプリケーションでは,より高い初期コストにもかかわらず,純銅のグラウンド棒は優れたライフサイクル価値を提供します.
