Un ghid practic pentru tijele de împământare: tipuri, selecție, instalare și întreținere

O tijă de împământare este doar o parte a unui sistem de împământare, dar este adesea partea care decide dacă instalația își trece testul de rezistență. Pe un amplasament al unei substații, un turn de telecomunicații, o fermă solară sau o fabrică industrială, o tijă care a fost aleasă fără a verifica condițiile solului poate produce rezistență instabilă la pământ, detectarea dificilă a defecțiunilor și coroziune prematură. Concluzia practică a anilor de lucrări de împământare este simplă: alegeți tija după ce cunoașteți solul, rezistența țintă și metoda de conectare pe care intenționați să o utilizați, apoi instalați-o cu grija pe care ați acorda-o unui dispozitiv de siguranță permanent.

Ce fac tijele de împământare și de ce contează

Tijele de împământare, cunoscute și sub numele de tije de împământare sau electrozi de împământare, oferă o cale de impedanță scăzută pentru curentul de defect, supratensiunile de fulger și descărcarea statică pentru a ajunge la solul înconjurător. Această cale oferă dispozitivelor de protecție un punct de referință controlat, limitează tensiunile de pas și de atingere și ajută la menținerea stabilă a echipamentelor electrice și electronice în timpul funcționării normale.

Lanseta singură nu poartă întreaga responsabilitate. Performanța sa depinde de aria de contact dintre metal și pământ, de conductivitatea materialului tijei, de rezistivitatea solului din jurul electrodului și de calitatea conexiunii de la conductorul de împământare la tijă. Chiar și o tijă de calitate superioară va avea performanțe slabe dacă clema este slăbită, solul s-a uscat sau conductorul este subdimensionat.

• Stațiile și stațiile de comutare folosesc bare de împământare pentru a egaliza potențialele în condiții de defecțiune.
• Site-urile de telecomunicații se bazează pe tije pentru a stabiliza tensiunea de referință și pentru a reduce interferența.
• Fermele solare și instalațiile industriale au nevoie de tije pentru a satisface cerințele de siguranță a instalației și de eliminare a defecțiunilor.
• Clădirile rezidențiale folosesc tije pentru a oferi o cale alternativă pentru fulgere și supratensiuni.

Pentru majoritatea proiectelor, scopul nu este atingerea unei valori extrem de scăzute cu orice preț; este să se obțină o valoare stabilă care să rămână în limita necesară în cazul schimbărilor sezoniere ale umidității și temperaturii.

Principalele tipuri de tije de împământare

Cumpărătorii încep de obicei cu gama de tije de împământare disponibile pe piață. Alegerea materialului afectează prețul, durata de viață, rezistența la coroziune și compatibilitatea cu alte componente de împământare. Tabelul de mai jos prezintă cele mai comune patru tipuri de tije și situațiile în care fiecare merită luat în considerare.

Pentru o instalație industrială standard, tija de împământare din oțel cu cupru este o prestație puternică, deoarece miezul de oțel oferă rezistența mecanică necesară conducerii, în timp ce stratul de cupru oferă rezistență electrică scăzută și performanță bună la coroziune în majoritatea solurilor. Alegerea devine mai specifică atunci când rezistivitatea solului, grosimea acoperirii și materialele de conectare sunt adăugate la evaluare.

Cum să alegi tija de împământare potrivită pentru proiectul tău

Selecția începe cu un studiu al solului, nu cu catalogul de tije. Măsurați rezistivitatea solului în zona reală de instalare, deoarece valorile pot varia de la mai puțin de 50 ohmi-metri în argila umedă până la mai mult de 1.000 ohmi-metri pe teren nisipos sau stâncos. Această cifră influențează lungimea tijei, cantitatea tijei, distanța tijei și dacă aveți nevoie de tratament suplimentar.

Codurile locale și specificațiile de proiect stabilesc adesea o rezistență de pământ țintă. În unele regiuni, o singură tijă este acceptată atunci când rezistența sa măsurată este de 25 ohmi sau mai puțin și este necesară o a doua tijă dacă este mai mare. Multe specificații industriale și de telecomunicații strâng limita la 10 ohmi sau mai puțin, în timp ce centrele de date și substațiile pot necesita 1 până la 5 ohmi. Abordarea corectă este de a compara datele solului cu specificațiile înainte de a decide dacă este nevoie de o tijă, mai multe tije sau o tijă de împământare chimică.

• Rezistivitatea solului sub 100 ohmi-metri: tijele standard cu cupru sau galvanizate sunt de obicei suficiente.
• Rezistivitatea solului între 100 și 500 ohmi-metri: o tijă mai lungă sau mai multe tije distanțate unul dintre ele sunt comune.
• Rezistivitatea solului peste 500 ohm-metri: luați în considerare tije paralele, tije antrenate adânc sau o tijă de împământare chimică pentru a reduce rezistența.

Riscul de coroziune modifică alegerea materialului. O tijă legată de cupru funcționează bine în multe soluri neutre, dar o instalație în apropierea coastei, într-un loc industrial cu potențial de scurgere chimică sau în teren foarte acid poate necesita o tijă de împământare din cupru pur sau o alternativă din oțel inoxidabil. Verificați grosimea stratului de cupru pe tijele lipite cu cupru; 0,254 mm este o specificație comună, iar un strat mai subțire poate reduce durata de viață în sol agresiv.

Practici de instalare care fac diferența

O tijă de împământare selectată corespunzător poate eșua în continuare dacă instalația este grăbită. Principalele riscuri sunt contactul slab cu solul, îndoirea în timpul conducerii, o clemă subestimată și o conexiune care se corodează după ce șanțul este închis. Aceste riscuri pot fi evitate cu pași bine stabiliți de instalare.

1. Verificați locația, rezistivitatea solului și adâncimea tijei țintă înainte de a conduce. Dacă terenul este stâncos, utilizați o gaură pilot sau instalați o tijă mai lungă într-un șanț, în loc să forțați tija.
2. Conduceți tija vertical, menținând unealta de antrenare aliniată cu axa tijei pentru a evita îndoirea. Partea superioară a tijei trebuie să rămână accesibilă și protejată de un capac de inspecție, dacă este necesar.
3. Utilizați cuple atunci când este necesară o tijă secțională pentru a ajunge la adâncime. Un cuplaj mecanic trebuie să fie compatibil cu diametrul tijei și trebuie să creeze o îmbinare cu rezistență scăzută.
4. Conectați conductorul de împământare cu o clemă, un conector sau o sudură exotermă care este evaluată pentru dimensiunea conductorului și finisajul tijei. Coroziunea galvanică poate apărea atunci când sunt conectate materiale incompatibile, așa că selectați cuplele și clemele de tijă adecvate pentru materialul specific de tijă.
5. Măsurați rezistența pământului după instalare și din nou după ce solul s-a așezat sau după un ciclu de umezire. Dacă valoarea este prea mare, adăugați o altă tijă sau îmbunătățiți solul din jurul electrodului.

Când rezistența la pământ a unei tije de antrenare standard este încă prea mare, o tijă de împământare chimică poate fi instalată cu un compus de umplere conductor. Această abordare reduce rezistența pe un volum mai mare de sol, ceea ce este util în special pe locuri înghesuite, pe terenuri de pietriș sau pe locuri stâncoase unde tijele portante nu pot fi înfipte suficient de adânc.

Testare, întreținere și performanță pe termen lung

Rezistența la sol nu este un număr fix. Se ridică atunci când solul se usucă, cade când ploaia crește conținutul de umiditate și poate urca permanent atunci când o conexiune se corodează sau o acoperire este consumată. Un test de rezistență la pământ efectuat cu un tester în patru puncte sau cu clemă oferă proprietarului echipamentului o verificare clară dacă tija de împământare îndeplinește încă specificațiile proiectului.

Pentru instalațiile permanente, testați cel puțin o dată pe an și după evenimente majore, cum ar fi furtuni cu fulgere, săpături în apropierea tijei sau modificări în infrastructura de utilități din apropiere. Păstrați un jurnal al valorilor măsurate, astfel încât creșterile anormale să poată fi surprinse înainte ca acestea să provoace deteriorarea echipamentului. În sistemele de înaltă frecvență sau electronice, inspectați legătura dintre tijă și conductorul de împământare la fel de atent ca și tija în sine; o clemă slăbită creează un obstacol inductiv și rezistiv care nu poate fi văzut de la suprafață.

Un proiect bun de împământare nu se termină cu o tijă antrenată. Mai multe tije pot fi conectate în paralel la o rezistență mai mică, iar fiecare tijă suplimentară ar trebui să fie distanțată cel puțin pe lungimea unei tije față de prima pentru a evita suprapunerea zonelor de rezistență. Aceste tije trebuie îmbinate cu conductor continuu și conexiuni permanente, nu cu sârmă temporară răsucită în jurul tijei.