Обміднене чи оцинковане заземлення – що обрати?

Вступ

Заземлення — це важливий елемент забезпечення стабільності та безпеки електричних систем. При виборі матеріалу для улаштування системи заземлення часто постає питання, що обрати: оцинковану чи обміднену сталь? У цій статті ми розглянемо особливості кожного варіанту, їх переваги та недоліки.

Значення заземлення для безпеки та експлуатації

Заземлення захищає від занесеної та наведеної перенапруги, зменшує ризик ураження людей електричним струмом і запобігає пошкодженню електрообладнання. Надійне заземлення є критично важливим для житлових будинків, виробництв, серверних, будівель різного призначення, в яких розміщено електричне та електронне обладнання, а також, генераторів, зарядних станцій для електромобілів та будь-яких інших об'єктів з енергоустановками.

Основні поширені матеріали для заземлення: оцинкована сталь та обміднена сталь

Обидва типи покриття забезпечують захист сталі від корозії, але відрізняються своїми фізичними властивостями, взаємодією з навколишнім середовищем, строком служби та вартістю. Обміднене покриття має численні переваги перед оцинкованим, зокрема у довговічності та стійкості до хімічної і електролітичної корозії, стабільності електричних параметрів та зменшення експлуатаційних витрат на систему заземлення у середньостроковій та довгостроковій перспективі. Ці характеристики роблять заземлення з обмідненим покриттям оптимальним вибором майже для будь-яких об'єктів.

Вплив корозії на різні типи покриття

Обміднена сталь демонструє значно кращу стійкість до корозії завдяки хімічним властивостям міді. Це дає змогу ефективно протистояти впливу агресивних середовищ та зберігати свої характеристики протягом десятиліть, на відміну від цинкового покриття, яке втрачає свою ефективність досить швидко, порівняно з обмідненим, через тонкий його шар та хімічні властивості. Також, великої шкоди завдає електролітична корозія, яка супроводжується активним перенесенням речовин. Металеві поверхні схильні до електролітичного руйнування (корозії) при вступанні в контакт з електролітами (агентами корозії). Такими агентами можуть слугувати атмосферні гази, морське, міське або промислове повітря, чи вологість та активні рідини — розсоли, луги, морська вода і т.п.

Способи захисту сталі від корозії у мідного та цинкового покриттів значно різняться через відмінності в участі цих металів в хімічних та електролітичних реакціях, які визначають рівень руйнівного впливу.

Порівняння покриттів

Мідне покриття:

• У парі “мідь-залізо” мідь є окислювачем, а залізо — відновлювачем/донором. Окислюється/кородує перш за все залізо, захищаючи таким чином мідь.
• Мідне покриття повинне бути однорідним та достатньої товщини, щоб захистити сталеву основу від взаємодії з зовнішнім середовищем, тобто електрохімічного руйнування (корозії).
• Якщо ізолювати сталь від електроліта (води) корозія зупиняється.

Товщина однорідного мідного покриття 250 мкм, яку мають обміднені стрижні CBM Technology GALMAR повністю забезпечує захист сталевої основи стрижня від хімічної та електролітичної корозії.

Цинкове покриття:

• У парі “цинк-залізо” цинк є відновником/донором. Окислюється перш за все цинк, захищаючи залізо.
• Цинкове покриття може бути не однорідним, а товщина напряму впливає на строк служби такого заземлювача, адже кородує перш за все цинк.
• Металоконструкції, які розташовані поряд, прискорюють скорочення строку служби оцинкованого заземлення.
• Достатньо товстий шар цинкового покриття зробить оцинкований заземлювач значно дорожчим обмідненого, тому що процес виготовлення буде технологічно складним та енерговитратним для реалізації товщини покриття, яке забезпечить стійкість до корозії аналогічну обмідненому покриттю, тому такі стрижні не виготовляють.

Дослідження показали, що обміднені стрижні з товщиною покриття 250 мкм можуть служити понад 40 років навіть у складних умовах (агресивні кислі або лужні ґрунти). Наприклад, одне з найбільш повних досліджень підземної корозії [1], проведене Національним інститутом стандартів і технологій США з 1910 по 1955 роки, з використанням 36 500 зразків та 333 типів покриттів і металів. Одним із результатів дослідження став факт, що обміднені стрижні (товщина мідного покриття 254 мкм) зберігають свої характеристики в різних типах ґрунтів значно краще (мінімум 40 років), ніж оцинковані (товщина цинкового покриття 99 мкм, до 10-15 років).

Придатність для різних сфер застосування

Оцинковане заземлення можна використовувати як тимчасове рішення або, як рішення для менш критичних об'єктів, чи об’єктів де можна забезпечити регулярне проведення вимірювань та технічне обслуговування заземлюючого пристрою. Це, звісно, збільшить витрати на експлуатацію але є обов’язковим заходом, в зв’язку зі швидкою втратою параметрів оцинкованого заземлювача.

Обміднене заземлення набагато економічно вигідніше на будь-яких об'єктах для довготривалого захисту і забезпечення надійної роботи енергетичного та електронного обладнання, а також забезпечення захисту людей від ураження електричним струмом.

Обміднене заземлення – це надійність і стабільні параметри зараз та зниження витрат у середньостроковій та довгостроковій перспективі завдяки тривалому строку служби та відсутності потреби у регулярному обслуговуванні. Обміднене заземлення забезпечить надійний захист людей та ваших фінансів без необхідності додаткових витрат на ремонти або заміну системи заземлення.

Переваги та недоліки

Оцинковане заземлення:

• Кардинально менший строк служби враховуючи товщину цинкового покриття, який застосовується виробниками.
• Прискорення корозійного руйнування та швидка втрата початкових характеристик оцинкованого заземлення при наявності поряд металоконструкцій (арматура фундаментів, труби, огородження і т.п.).
• Менша початкова вартість, але вартість постійно росте в середньостроковій та довгостроковій перспективі (постійні додаткові витрати на роботи та матеріали для реконструкцій).

Обміднене заземлення

• Вражаюча довговічність (до 100 років в неагресивних типах ґрунтів).
• Відмінна стійкість до корозії в будь-яких умовах.
• Вища початкова вартість, але в середньостроковій та довгостроковій перспективі вартість стає меншою ніж у оцинкованого заземлення.

Висновки та рекомендації

Для тих, хто цінує безпеку, надійність, стабільність та довговічність, обміднене заземлення є беззаперечним вибором. Воно забезпечує високий рівень захисту навіть у складних умовах експлуатації.

[1] Underground corrosion (United States. National Bureau of Standards. Circular 579
Автор: Melvin Romanoff; Видавець: U.S. Govt. Print. Off., 1957