Trong hệ thống bảo vệ an toàn của hệ thống điện, nối đất đóng một vai trò quan trọng.Sự lựa chọn vật liệu của các thanh đất ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn và độ tin cậy của cơ sở hạ tầng điệnBài viết này cung cấp một so sánh toàn diện, dựa trên dữ liệu giữa đồng tinh khiết và thép phủ đồng,cung cấp các tiêu chí lựa chọn khoa học cho các kỹ sư điện và các nhà ra quyết định.
1Vai trò quan trọng của hệ thống đặt đất
Hệ thống nối đất phục vụ như một biện pháp an toàn không thể thiếu trong các mạng lưới điện, thực hiện ba chức năng cơ bản:
- Ngăn ngừa sốc điện:Khi thiết bị điện gặp sự cố cách điện hoặc rò rỉ, nối đất cung cấp một con đường kháng cự thấp để xua tan dòng lỗi vào đất,Giảm khả năng đạn của thiết bị và ngăn ngừa điện giật.
- Bảo vệ thiết bị:Đặt đất giới hạn điện áp quá mức trên thiết bị điện, ngăn ngừa thiệt hại từ các đợt tăng điện áp.
- Hệ thống ổn định:Việc đặt đất đúng cách ổn định tiềm năng hệ thống, giảm nhiễu điện từ và tăng độ tin cậy hoạt động.
Là giao diện quan trọng giữa thiết bị và đất, hiệu suất thanh đất trực tiếp quyết định hiệu quả của hệ thống đất.
2Các lựa chọn vật liệu: So sánh kỹ thuật
Thị trường chủ yếu cung cấp hai loại vật liệu thanh mài:
2.1 Các thanh nghiền đồng tinh khiết
Được chế tạo từ đồng rắn, những thanh này tận dụng tính chất điện và chống ăn mòn đặc biệt của đồng.
Ưu điểm:
- Độ dẫn cao hơn:Với độ dẫn chỉ sau bạc (5,96 × 107 S / m), thanh đồng tinh khiết cung cấp khả năng tháo điện tốt hơn 6 lần so với các loại thay thế bằng thép, theo dữ liệu của Hiệp hội đồng quốc tế.
- Chống ăn mòn đặc biệt:Đồng tạo thành các lớp oxit bảo vệ trong đất, duy trì hiệu suất ngay cả trong điều kiện axit / kiềm.cho phép tuổi thọ hàng thập kỷ.
- Tuổi thọ kéo dài:Thông thường vượt quá 50 năm, giảm tần suất thay thế và chi phí bảo trì.
- Khả năng hàn tuyệt vời:Điều này tạo điều kiện cho các kết nối đáng tin cậy trong các mạng nối đất.
Nhược điểm:
- Chi phí ban đầu cao hơn:Gần 3 lần đắt hơn các loại thép phủ đồng.
2.2 Các thanh đất thép bọc đồng
Các thanh tổng hợp này có lõi thép với lớp phủ đồng mỏng, giúp tiết kiệm chi phí với sự thỏa hiệp về hiệu suất.
Ưu điểm:
- Chi phí thấp hơn:Ưu điểm chính cho các dự án hạn chế ngân sách.
- Sức mạnh cơ học cao hơn:lõi thép cung cấp độ cứng hơn cấu trúc.
Nhược điểm:
- Khả năng dẫn điện không đầy đủ:Tính dẫn điện của thép (1.0 × 107 S / m) hạn chế khả năng phân tán dòng điện, đặc biệt là trong các sự kiện dòng điện cao như đâm sét.
- Chống ăn mòn kém:Lớp mạ bị hư hỏng làm cho thép bị rỉ sét nhanh chóng, đẩy nhanh sự suy giảm hiệu suất.
- Tuổi thọ ngắn hơn:Thông thường 8-15 năm, đòi hỏi kiểm tra và thay thế thường xuyên.
3. Phân tích hiệu suất dựa trên dữ liệu
3.1 So sánh tính dẫn điện
| Vật liệu |
Khả năng dẫn điện (S/m) |
Hiệu suất tương đối |
| Đồng tinh khiết |
5.96×107 |
6 lần tốt hơn thép |
| Thép |
1.0×107 |
Nguyên liệu tham chiếu |
3.2 Chống ăn mòn
| Loại đất |
Đồng tinh khiết (mm/năm) |
Thép bọc đồng (mm/năm) |
| Khô |
<0.001 |
0.02-0.05 |
| ẩm |
0.001-0.005 |
0.05-0.10 |
| Chất axit |
0.005-0.01 |
0.10-0.20 |
| Chất kiềm |
0.002-0.008 |
0.08-0.15 |
| Nước muối |
0.01-0.03 |
0.20-0.50 |
3.3 Phân tích chi phí vòng đời
Giả sử một thanh đường kính 16 mm với 50% mất đường kính là tiêu chí thất bại:
| Vật liệu |
Yếu tố chi phí ban đầu |
Thời gian sử dụng (năm) |
Tổng chi phí 60 năm |
| Đồng tinh khiết |
3× |
60+ |
3× |
| Thép bọc đồng |
1× |
8-15 |
5-8 × |
4Các khuyến nghị cụ thể về ứng dụng
4.1 Trạm phụ điện
Lựa chọn thích:Đồng tinh khiết
Lý do:Khả năng hiện tại lỗi cao, yêu cầu kháng cự nghiêm ngặt và nhu cầu bảo trì tối thiểu biện minh cho đầu tư.
4.2 Khu chung cư
Tùy chọn chấp nhận được:Thép bọc đồng
Các ý kiến:Các yêu cầu về dòng lỗi thấp hơn và các hạn chế ngân sách có thể cho phép sử dụng, với việc kiểm tra ăn mòn thường xuyên được khuyến cáo.
4.3 Các cơ sở hóa dầu
Thông số kỹ thuật bắt buộc:Đồng tinh khiết
Các yếu tố quan trọng:Các yêu cầu bảo vệ tia chớp, tiêu tan điện tĩnh và phòng ngừa nổ đòi hỏi độ tin cậy tối đa.
5. Tiêu chuẩn tuân thủ
Việc lựa chọn và lắp đặt thanh đất phải tuân thủ:
- GB/T 2573-2015 (Các thiết bị đặt đất)
- DL/T 621-1997 (Điều kiện nối đất các thiết bị điện AC)
- Dòng IEC 62561 (Các thành phần hệ thống bảo vệ sét)
6Các công nghệ mới nổi
Sự phát triển trong tương lai có thể giới thiệu:
- Vật liệu tiên tiến (graphene, hợp chất nano-nước đồng)
- Khả năng giám sát thông minh (kiểm tra kháng cự / ăn mòn thời gian thực)
- Thiết kế mô-đun để đơn giản hóa bảo trì
7Kết luận
Chọn vật liệu thanh đất đại diện cho một quyết định an toàn quan trọng trong thiết kế hệ thống điện.đồng tinh khiết cung cấp hiệu suất lâu dài không sánh bằng thông qua:
- 6 lần dẫn tốt hơn
- Thời gian sử dụng dài hơn 10 lần
- Tỷ lệ ăn mòn thấp hơn 50-100 lần
Đối với các ứng dụng quan trọng trong nhiệm vụ, nơi an toàn và độ tin cậy không thể bị ảnh hưởng, thanh đất đồng tinh khiết cung cấp giá trị vòng đời vượt trội mặc dù chi phí ban đầu cao hơn.
