銅製接地ロッドおよびクランプ ガイド: 過剰な費用や手抜きをせずに適切なシステムを選択する

接地システムの障害のほとんどは劇的なものではありません。爆発も、明らかな失敗の瞬間もありません。ロッドは 3 ～ 5 年かけて地下で静かに腐食し、抵抗が上昇し、ある日、システムがきれいに処理するはずだった落雷や障害イベントが、代わりに機器の損傷や安全上のインシデントを引き起こします。誰かが原因を接地電極に遡るまでに、その原因となった調達決定は何年も前に単価を重視した誰かによって行われていたことになります。

このガイドは、最初から適切な決定を下したいエンジニアと調達チームを対象に書かれています。製品カタログではありません - プロジェクトの実際の条件に適切なロッドとクランプを適合させるためのフレームワークです。

銅製アース棒と接地クランプ

ロッドとクランプが一体化したシステム

購買部門では、あるサプライヤーからロッドを、別のサプライヤーからクランプを、各品目で最低価格を選択するなど、注文を分割することがよくあるため、これを明確に述べる価値があります。問題は、接地アセンブリがシステムとして機能し、そのシステム内の最も弱い接続が他のすべての上限を設定してしまうことです。

の銅製接地棒土壌に浸透し、大地との導電性界面を形成します。クランプは接地導体 - を接続します。通常は、メイン パネルに戻る裸の銅線、またはロッドの上部のボンディング ポイント - に接続します。故障電流と雷サージ電流は、意味のある抵抗なしに両方を通過する必要があります。クランプが高抵抗のジョイントを作成する場合、ロッドがどれほど優れているかは関係ありません。-ロッドが腐食して周囲の土壌との接触を失った場合、クランプは意味がありません。

このシステムが達成しなければならない 2 つのことは、保護装置が作動するのに十分な速さで故障電流を消散することと、接地された構造間に電圧が蓄積しないように等電位結合を維持することです。どちらも、導体からクランプ、ロッド、土壌までの継続的な低抵抗接触が必要です。-その連鎖が切れると、それが現れるのを待っている問題が発生します。

アースロッドの選択: 見た目よりも難しい決断

ソリッド銅アースロッド

ソリッド銅アースロッド表面から芯まで - 99.9% の電解銅を使用しており、スチールやコーティングは使用していません。この統一感がポイントです。攻撃的な土壌環境では、優先的に層間剥離や腐食を引き起こす可能性のある異なる材料間に界面が存在しません。ロッドは、たとえ劣化するとしても、均一かつ非常に遅い速度で劣化します。

実際には、これは沿岸施設 (塩化物含有量が高い)、pH 5 未満の酸性土壌、および高湿度が持続する水浸しの地面で最も重要です。これらの条件は銅被覆の代替品を早期に腐食させます。{2}}重要なインフラストラクチャ - の変電所、データセンターの接地、保守コールで掘削が必要な避雷システムの場合、- の固体銅棒が正しい仕様です。通常の土壌での一般的な耐用年数は 40 年以上です。

機械的なトレードオフは現実的です。純銅は柔らかいため、固体の銅棒を岩石や非常に圧縮された粘土に打ち込むと、深さに達する前に棒が曲がってしまう危険があります。標準的な軽減策は、事前にパイロット穴を掘るか、ドライビング ヘッドを使用することです。-取引の決定事項ではなく、設置計画の際に考慮する必要があるだけです。

銅被覆接地棒

の銅被覆接地棒世界中のほとんどの企業が実際にインストールしているものです。高強度鋼のコア-の外側に高純度銅の層が結合されており、-硬い土壌でも曲がることなく通過できる機械的靭性と、実際に土壌と接触する表面の銅の導電性と腐食保護が得られます。

銅クラッドロッドを購入する価値があるかどうかを決定する仕様は、銅層の厚さです。{0}アースおよびボンディング機器に関する北米の準拠規格である UL 467 では、最小値が 0.010 インチ (約 254 ミクロン) と設定されています。この最小値が存在するのは、より薄い銅層では鋼鉄の土壌界面で適切な電気化学的保護が提供されないためです。-。銅層が破損すると、水分と酸素が鋼の中心部に到達し、腐食が加速し、抵抗が上昇します。

ここに、低コスト製品のリスクが実際に存在します。-準拠メーカーの銅-クラッドロッドは、-準拠していないメーカーの銅クラッドロッドと同じように見えます。視覚的にそれらを区別することはできません。これらを区別するには、サプライヤーに-、重量比の計算ではなく、実際の銅層の厚さの測定値を示す断面テストレポートを依頼することによってのみ可能です-。これは信頼性の低い代替手段です。サプライヤーがその文書を提供できない場合、そのロッドの仕様は基本的に検証できません。

大部分の用途 - 住宅用および商業用電気接地、通信塔接地、電気柵システム、配電線柱接地 - 銅被覆棒- は適切な製品です。性能は十分で、純銅よりもコストが低く、設置も簡単です。

亜鉛メッキ接地棒

亜鉛メッキロッドには、スチールコアの上に亜鉛コーティングが施されています。亜鉛は優先的に腐食し、その下の鋼鉄を犠牲的に保護するため、有用ですが、酸性または水分の多い土壌では亜鉛は銅よりも早く消耗します。-予想耐用年数は通常の条件下で約 15 年ですが、過酷な環境ではさらに短くなります。

また、人々を悩ませる互換性の問題もあります。銅導体と亜鉛メッキ（亜鉛メッキ）ロッドはバイメタル クランプなしで接続すべきではありません。銅と亜鉛はガルバニック系列では遠く離れています。湿った土壌環境では、亜鉛コーティングが接触点での腐食を促進します。接触点はまさに、接続をしっかりと導電性を維持するために必要な場所です。プロジェクトで銅の接地導体 - が使用されている場合、ほとんどが - の亜鉛メッキ棒を使用すると、積極的に管理する必要がある互換性の問題が発生します。

亜鉛めっきロッドは、一時的な設置、確認された中性土壌での危険度の低い用途、または予算の制約が厳しく環境が非常に厳しい状況に適しています。{0}

クランプ: ほとんどの購入者が間違えるコンポーネント

ロッドについて語るようにクランプについて語る人はいませんが、クランプの選択は接地システムが静かに失敗する場所です。クランプは、アクセスできない場所に永久的に機械的に接続されています。劣化した接合部を見つけるための定期的なメンテナンスは必要ありません。調達時にどのような選択がなされたとしても、それがシステムに反映されます。

ボルト締めおよび U- ボルト クランプ

の銅アースロッドクランプU-ボルト構成は、この分野で最も一般的なクランプです-。ロッドに対して導体を圧縮するボルト-と-のアセンブリです。簡単で、基本的なツールを使用して現場でインストールでき、広く入手可能です。- -地上の接続と検査-が可能な設置（住宅用パネル、地上のアンテナ接地点）の場合、これは正しい選択です。-

制限はボルトの緩和です。熱サイクル - 長年の温度変化に伴ってロッドと導体が伸縮する - と、機械的接合が徐々に緩みます。地上では技術者が締め直すことができます。地下ではそれができない。埋設される接続の場合、U ボルト クランプは間違った選択です。-

VICTORY 銅アースロッドクランプ

平行溝クランプ

2 つの溝 - 1 つは導体用、もう 1 つはロッド用 - で、ボルト締め機構によって圧縮されます。 U-ボルトよりも接触表面積が大きいため、接合部の抵抗が低くなります。導体がロッドとほぼ平行に延びる極線接地用途で一般的です。検査のために接続にアクセスできる、賢明なミッドレンジ オプションです。-

圧縮クランプ

組み立て前に導体に工場で{0}}圧着または現場で{1}}圧着されます。圧着により、導電性を維持するためにボルトの張力に依存しない気密界面が形成されます。-圧縮クランプは直接埋設用に評価されており、常に湿った地下条件においてボルト締めタイプよりも優れた保持力を発揮します。接続を永続的に埋め込む必要があり、発熱溶接が範囲外である場合、適切に圧着された圧縮クランプが正しい答えです。

エイコーンクランプ

その形状から名付けられました。接地棒の上部に直接埋設するために特別に設計されており、さまざまな導体サイズに対応し、土およびコンクリートへの埋設用に UL 467 にリストされています。住宅および軽商業施設向けの標準仕様で、クランプが地面の下に移動してそこに留まります。

発熱溶接

決してクランプではありません - 導体と棒を単一の分子結合に融合するテルミット反応です。結果として得られる接続は、ベースの銅と同じ導電性を持ち、緩むことがなく、接続部分で腐食することはありません。変電所の接地網、高故障電流の産業施設、および避雷導線の場合、IEEE Std 80 は発熱溶接を推奨接続方法として特定しています。初期費用は、専用の金型、粉末料金、訓練を受けた設置業者の費用 - により高くなりますが、- 一か八かの恒久的な設置の場合、パフォーマンスの正当性は簡単です。

用途別ロッドとクランプ

誰もスペックシートに記載しないガルバニック腐食の問題

ガルバニック腐食は、2 つの異なる金属が湿った環境で電気的に接触すると発生します。貴金属の低い金属は、貴金属を保護するために腐食します。この速度は、ガルバニック系列上で 2 つの金属がどの程度離れているか、および環境の導電性がどの程度であるかによって異なります。

接地システムで最も問題を引き起こす組み合わせは、亜鉛メッキ（亜鉛メッキ）鋼棒上の銅導体と銅クランプの組み合わせです。銅は亜鉛よりもはるかに貴です。湿った土壌では、機械的接続をしっかりと保つ必要がある接触点 - で亜鉛コーティングが劣化します。接続部が緩み、同時に腐食します。

クリーンな解決策は、システム全体を同じ金属ファミリーに保つことです。銅アースロッドクランプ銅または銅被覆接地棒、互換性の問題を完全に排除します。それが不可能な場合 - プロジェクトが既存の混合設置を継承している場合 - 特定の金属遷移用に定格されたバイメタル クランプが必要です。

アルミニウム導体のケースは注目に値します。アルミニウム導体を備えた銅棒には、銅-から-への移行に対して明示的に定格されたクランプが必要です。リストに記載されていないアルミニウムと-の接続は電気腐食によって破損しますが、電気インフラに最もストレスがかかることが多い暖かく湿った環境では、より早く破損します。

国境を越えた調達に関する標準リファレンス-

大規模な調達の場合、認証マークだけでは十分な検証とはなりません。{0}特に新しいサプライヤーから調達した銅クラッド棒については、断面検査による銅層の厚さの測定結果を示すテストレポートをリクエストしてください。-認証マークは製品カテゴリーを示します。テストレポートは、特定のバッチが仕様を満たしているかどうかを示します。

ご注文の前に: 7 つの質問

この場所の土壌抵抗率はいくらですか?抵抗率が高い場合は、複数のロッド、より深い深さ、または電極の周囲に適用されるアース強化化合物が必要になる場合があります。

土壌化学とは何ですか?海岸、酸性、水浸しの環境では、銅被覆よりも固体銅を使用することが正当です。{0}}より安価なオプションを使用し、なぜ 5 年でシステムを交換する必要があるのか​​と疑問に思わないでください。

このシステムはどのような故障電流レベルを対象に設計されていますか?変電所や重工業施設には発熱溶接接続が必要です。機械式クランプの故障電流容量は同じではありません。

この設備には混合金属が含まれていますか?クランプを指定する前に、材料の適合性を確認してください。これが後付けの場合、以前にインストールされていたものについては何も想定しません。

クランプ接続部が埋まってしまうのでしょうか？ 「はい」の場合、U- ボルト クランプはテーブルから外れています。エイコーンまたは圧縮クランプは埋設専用です。

この設置にはどのような基準が適用されますか?ロッドとクランプの両方に該当するリストマークが付いていることを確認してください。リストされているアセンブリとリストされていないアセンブリは、準拠したアセンブリではありません。

サプライヤーはトレーサビリティに関する文書を提供できますか?特に銅クラッドロッドの場合、銅層の厚さに関するテストレポートは、調達段階で入手できる唯一の信頼できる品質検証です。{0}

接地システムは、正しく設置され、埋められ、30 年または 40 年間忘れ去られたときに最も効果を発揮します。-それを可能にする決定は、最初のロッドが地面に刺さる前に行われます。

よくある質問

実際にはどちらを指定すればよいでしょうか?

ほとんどのプロジェクトでは、銅-クラッドが正しい答えです。電気的性能は同等で、硬い土壌での機械的設置はより簡単で、規模が大きくなるとコストの違いが意味を持ちます。土壌条件が真に攻撃的な海岸地帯 -、常に酸性または浸水した地面 -、または交換が操作上困難な場所に設置されている場合には、固体銅が正しい仕様となります。プロジェクトの条件がそれを正当化できない場合は、安全マージンとしてデフォルトで純銅を使用しないでください。銅被覆サプライヤーからの検証済みの銅層の厚さを必ず要求してください。-

クランプの UL リストは実際に必要ですか、それとも単なる好みですか?

北米における NEC{0}} 管理の設置では、ロッドとクランプの両方に UL 467 リストが記載されることは、優先事項ではなくコード要件です。検査官はこれをチェックします。 UL マークは、規格への準拠を超えて、埋設永久接続にとって実際に重要な埋設条件下での通電容量、機械的強度、耐食性に関する独立したテストを示しています-。-。

プロジェクトには何本の接地棒が必要ですか?

NEC は、住宅用の最小値を 1 つのロッドに設定し、最初のロッドの抵抗が 25 オームを超える場合は 2 番目のロッドが必要です。電気柵システムでは通常、柵の性能を維持するために、少なくとも 10 フィートの間隔で 3 本の銅被覆ロッドが必要です。{2}変電所および産業用接地システムは、IEEE 標準を使用した土壌抵抗率測定から計算されます。80 - ロッドの数は設計プロセスの結果であり、経験則ではありません。

銅製クランプを亜鉛メッキロッドに直接接続できますか?

安全ではありません、いいえ。銅と亜鉛は湿った土壌では電気的に適合しません。亜鉛コーティングは、最も破損しやすい接触点 - で優先的に腐食します。亜鉛-から-への転移用に定格されたバイメタル クランプを使用するか、銅または銅-のロッドを指定し、銅-から-への接続用に設計された銅アース ロッド クランプを使用して問題を解決してください。

購入前に銅被覆ロッドの銅層の品質を確認するにはどうすればよいですか?{0}

実際の銅の厚さの測定値を示す断面冶金試験レポートを依頼してください。- UL 467 の最小値は 0.010 インチ (254 ミクロン) です。重量比テストは信頼性の低い方法です - 技術的に許容できる平均値で薄いスポットを隠すことができます。目視検査は役に立ちません。準拠ロッドと非準拠ロッドは同じように見えます。-サプライヤーがテスト文書の提供を拒否した場合は、それを品質のシグナルとして扱います。