避雷用銅張鋼板とは?
避雷用銅クラッド鋼板は、厚い銅層を鋼芯に結合させたバイメタル複合材料です。 爆発物 溶接またはロールボンディング. 銅の導電性と耐食性を備えながら、鋼の機械的強度とコスト効率を実現します。. メッキ塗装ではありません. これは、落雷による極度の熱的および機械的ストレス下でも剥がれたり剥離したりしない冶金学的結合です。. エンジニアは接地電極として使用します, カウンターポイズグリッド, または変電所の接続パッド, 塔, および産業施設.
なぜ無垢の銅や無垢の鋼を使用しないのか?
純銅は柔らかい, 高い, ロッドとして地面に深く打ち込んだり、重いバスバー接続をサポートしたりする強度がありません。. 固体鋼は土壌中で急速に腐食します, 数カ月で低抵抗経路を失う. 銅 着飾った スチールは両方の問題を解決します. Reddit 上の多くのユーザーは、純銅から銅クラッド鋼板に切り替えた後、, 接地抵抗テストでは性能の低下は見られませんでしたが、材料コストは次のように削減されました。 40% 貴重な銅スクラップが現場から盗まれる心配はなくなりました. それで本当の質問は: なぜ純銅を指定するのですか?
絆はどのようにして作られるのか? 爆着 vs. ロールボンディング
爆着では、正確に制御された爆薬を使用して銅を鋼に溶接します。. その結果、フィラーを使用せずに原子レベルでの真の冶金的結合が実現します。, フラックスなし, 鋼を軟化させる熱影響部がない. ロールボンディングでは、積み重ねられた金属を高圧と高温の下で重いローラーに通過させます。. 避雷板用, 爆発接着が好ましい方法です. 完全な銅の導電性を維持し、せん断試験で次の値を超える接合を生成します。 20,000 psi (140 MPa). 1 人に対して 1 人のプロジェクト マネージャー 500 kV変電所は、直撃雷撃試験後にそう告げた。, 彼の爆発接着プレートは、端に剥離がまったくありませんでした。何かがコーティングされているか、 着飾った 製品は主張できない.
銅と鋼の適切な厚さの比率はどれくらいですか?
業界標準で指定されている 10% に 20% 断面積別の銅. 1/4インチの場合 (6.35 mm) 厚い板, つまり 0.025 に 0.050 インチの銅が接着されています 鋼鉄 コア. なぜその範囲なのか? 下に 10%, 銅層が薄すぎるため、過熱して接合を劣化させることなくサージ電流の拡散に対処できません。. その上 20%, スチールコアにはすでに機械的負荷がかかっているため、銅が無駄になり、コストが追加されます。. 送電鉄塔の接地などの高故障電流用途向け, 固執する 15% 銅. 一般建築物の接地用, 10% 正常に動作します. コストを節約するために、サプライヤーに銅層を薄くするように勧められないでください。; 最初の稲妻の季節に後悔するだろう.
接地用銅張鋼板の規格はどのようなものですか?
2 つの文書は交渉不可能です. 初め, ASTM B101 銅の仕様をカバー-着飾った スチール製接地プレート - 接合の完全性, 銅の厚さ, および寸法公差. 2番, IEEE規格 80 特定の故障電流と土壌抵抗率に対してどれだけのプレート面積が必要かを示す接地設計の計算を提供します。. サプライヤーが ASTM B101 への準拠証明書を提供できない場合, 彼らから買わないでください. 超音波検査もお任せください (ユタ州) 結合界面全体をスキャンしてボイドや剥離を検出するレポート. あ 1% 接着されていない領域は、作業中に亀裂の開始点になる可能性があります。 100 kA雷サージ.
ボンドの品質を確認するにはどうすればよいですか? UT およびせん断試験
超音波検査 (ユタ州) 高周波音波を使用して銅と鋼の界面をマッピングします. 結合が欠落している領域は反射異常として現れます。. せん断試験では、プレートを物理的に切断し、銅をスチールから滑り落とそうとします。. 避雷板に必要なせん断強度は通常、 20,000 psi (140 MPa) 最小. 合格していないプレートは受け入れないでください 100% UTスキャン. 専門フォーラムのユーザーの 1 人が恐ろしい話を共有しました: 彼らはインストールしました 30 プレート, そして6か月後, 3 つはサプライヤーが UT をスキップしたために銅層が剥がれ落ちていました. 交換費用は元のプレート価格の10倍でした. 埋葬する前に確認してください.
銅被覆鋼板はサージ電流にどのように対処するのか?
落雷時, サージ電流は次のとおりです。 100,000 アンペアはマイクロ秒単位でプレートを通過します. 銅層は低インピーダンスのパスを提供します. スチールコアはヒートシンクとして機能します, 熱エネルギーを放散し、銅の溶解や蒸発を防ぎます。. 絆がしっかりしていれば, プレートは単一の導体として動作します. 絆が弱ければ, インターフェースが熱くなる, 銅は鋼とは異なる速度で膨張します, そして剥離が始まります. これが、連続的な原子結合による爆発接合が機械的クランプやはんだ接合よりも優れている理由です。. 基本的に 2 つの金属を溶接して 1 つのユニットにします.
これらのプレートはどこに取り付けますか?
一般的なアプリケーションには次のものがあります。: 1) 接地電極 地面に垂直または水平に埋められる. 2) カウンターポイズグリッド 変電所の周囲に配置. 3) 接続パッド 避雷針または架空シールド線からの引き込み線が接地網に接続される場所. 4) 機器の接地パッド 変圧器および開閉装置用. 多くの場合、プレートには、ボルト接続用に事前に開けられた穴またはネジ付きスタッドが付属しています。. 銅プレートとスチールボルトの間の電気腐食を避けるために、これらの接続には常にステンレススチールの金具を使用してください。.
銅クラッド鋼はどのように土壌腐食に耐えるのか?
銅は本来、ほとんどの土壌化学物質 (塩化物) に対して耐性があります。, 硫酸塩, 酸. 銅層はスチールコアを地面との直接接触からシールドします。. しかし, 鋼材が露出している切断端またはドリル穴, それらの領域を封印する必要があります. 腐食防止化合物またはエポキシマスチックのコーティングを使用する. 銅層に直接溶接しないでください。. 溶接により結合が破壊され、鋼材が露出します。. その代わり, 発熱溶接を使用する (キャド溶接) またはステンレス鋼のラグを使用したボルト締め接続. ある腐食技術者は、沿岸の変電所から掘り出された、築30年の銅被覆鋼板がほぼ新品に見えたと私に語った。, 一方、近くの固体鋼棒は中心部まで錆びていました.
銅クラッド鋼は純銅よりも安価ですか?
はい, 大幅. 純銅板は、全体の厚さが同じ銅クラッド鋼板に比べ、平方フィートあたりおよそ 4 ～ 5 倍のコストがかかります。. スチールコアには機械的負荷がかかるため, 全体的に薄いプレートを使用することもできます。 1/8 インチ (3 mm) の代わりに銅クラッド鋼の 1/4 インチ (6 mm) 純銅製でありながら、同じ構造的剛性が得られます。. つまり、材料費と取り扱い重量を節約できます。. 大規模な変電所接地グリッド用, そのコストの差は数万ドルになる可能性があります. そしてあなたは泥棒をする動機を失います: 銅クラッド鋼板は鋼の芯から銅を簡単に剥がすことができないため、盗む価値はありません。.
接合部の電食についてはどうですか?
電解腐食は、2 つの異なる金属が電解質の存在下で電気的に接触すると発生します。 (湿った土). 銅は高貴です; 鋼はアクティブです. 銅クラッド鋼板を亜鉛メッキ鋼製接地棒に接続する場合, 鋼棒は接続部分で優先的に腐食します。. 修正は簡単です: すべての接合部に銅合金またはステンレス鋼のコネクタを使用, 接続インターフェースに誘電防食グリースを塗布します。. さらに良い, 接地システム全体（ロッド）全体に銅クラッド鋼を使用, プレート, とケーブル - つまり、単一の金属ペアが存在します (銅から銅へ) すべての交差点で. エンジニアの中には、接地システムに過剰な金属断面積がある場合には、少量の電気腐食は許容できると主張する人もいます。. 私は同意しません. 雷保護システムの性能は、その最も弱い部分によって決まります。. 接合部の腐食を防ぐことで、システムの故障を防ぐことができます.
銅クラッド鋼の機械的強度はどのように役立つのか?
スチールコアにより、プレートは曲がらずに地面に打ち込める剛性が得られます。. プレートにボルト固定された重量機器も変形することなくサポートします。. 落雷時, スチールコアは、純銅プレートを剪断する機械的衝撃波を吸収します。. 凍結融解サイクルのあるエリアにプレートを設置する場合, スチールコアが地面の動きによる亀裂を防ぎます. 私が協力したある請負業者は、0.25 インチの車を運転していました。 (6.35 mm) 油圧ハンマーを使用して、厚い銅クラッド鋼板を 3 フィートの岩だらけの土壌に打ち込みます。これは純銅では決して不可能なことです。. 同じ強度でより長く使用できます, プレートが薄いため、破損の危険がなく、より深く接地できます。.
なぜ一部のエンジニアは依然として固体銅を指定するのか?
彼らは仕様を更新していません 20 年. 彼らは銅が金本位であると想定しており、それに疑問を抱いていません. 銅クラッド板が複合材であるのではないかと心配する人もいます。, 複合材料には隠れた欠陥がある可能性があります. しかし真実は, 銅クラッド鋼は数十年にわたり軍事および産業用接地に使用されてきました。, そしてそれは機能します. IEEE と ASTM の両方がそれを認識しています. 使用しない唯一の理由は、土壌が極度に酸性である場合です。 (pH < 4.0) and the copper itself will corrode, in which case you should use stainless steel anyway, not pure copper. So if your engineer or specifier insists on solid copper, ask them to show you a cost-benefit analysis. Chances are, they can't.
接着攻撃を防ぐエッジシーリング技術とは?
工場で, 銅クラッド鋼板のエッジは、多くの場合、周囲に銅エッジ ストリップを溶接することによってシールされます。. これにより、銅層と鋼層の間に土壌水分が侵入するのを防ぎます。. 現場で板をサイズに合わせてカットする場合, 切り口をシールする必要があります. 2液性エポキシコーティングまたは熱間塗布アスファルトシーラントを使用します。. 露出した鋼材を放置しないでください. また, 穴を開けたら, 同じシーラントを穴の壁に塗布します. Reddit の多くのユーザーは、銅被覆鋼板の最も一般的な破損モードは接合部そのものではなく、エッジ腐食であると指摘しています。, しかし、保護されていないエッジ. 露出したスチール表面をすべてシールします。.
銅クラッド鋼板は海洋環境でも使用できますか?
はい, 慎重に. 塩水がかかる場所では, 電気腐食のリスクが高くなります. より厚い銅層を使用する (少なくとも 20% 断面) 露出したスチールエッジすべてに海洋グレードのエポキシコーティングを厚く塗布します。. プレートが海水に完全に浸かる場合, 代わりに銅ニッケルクラッドプレートの使用を検討してください。. ただし、洋上風力タービンの接地または沿岸変電所の場合は、, 銅クラッド鋼は適切に密閉されていれば問題なく使用できます. あるオフショアプラットフォーム設置業者は、波の衝撃に耐える機械的強度が必要なため、銅被覆鋼板の接地板を使用していると語った。, 純銅は負荷がかかると変形します.
どのようなサイズと形状が利用可能か?
標準プレートのサイズは次のとおりです。 12 インチごとに 12 インチ (300 × 300 mm) まで 48 インチごとに 96 インチ (1200 × 2400 mm). 厚さの範囲は次のとおりです。 1/8 インチ (3 mm) に 1 インチ (25 mm). カスタム形状も作成可能: 長方形, 円形, コーナー用途にはL字型. 一部のメーカーは、一体型接地スタッドまたは取り付けラグを備えたプレートを提供しています. 規格外の形状が必要な場合, 早めに注文する; カスタム金型の場合は納期が長くなる場合があります. ほとんどの変電所アプリケーションに対応, ある 24 × 24 インチプレート付き 0.25 全体の厚さインチと 15% 銅は主力サイズです.
銅張鋼板の設置された接地抵抗をテストするにはどうすればよいですか?
IEEE 標準に従って電位降下法を使用する 81. 2 本のテストロッドをプレートから遠ざける, テスト電流を注入しながら両端の電圧降下を測定します, そして抵抗を計算します. 中程度の土壌における銅張鋼板単体の場合 (100 オームメーター), 接地抵抗が表示されるはずです 5 に 15 オーム, プレートのサイズと埋設深さに応じて. 抵抗が予想より高い場合, 接続が壊れていないか、プレートの端が接着されていないかを確認してください。. Many users on technical forums recommend testing immediately after installation and then annually after that. A rising resistance trend usually signals corrosion at a joint or bond degradation.
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