شريط مسطح موصل من الجرافين للتأريض

تم تصميم شريط الجرافين المسطح المسطح للتأريض لمحطات تخزين الطاقة والطاقة الكهروضوئية ومزارع الرياح البحرية والمحطات الفرعية والمجمعات الصناعية الكيميائية ومحطات الاتصالات الأساسية وغيرها من المشاريع المعرضة للرطوبة أو الأملاح أو المياه الجوفية أو التضاريس المعقدة. يمكن تركيبه وفقاً لـ GB50057، DL/T1312، IEC 62305، ومتطلبات المشروع المطبقة.

بناء المنتج وتصميم المواد

يستخدم شريط الجرافين المسطح المسطح للتأريض نواة من سبيكة أرضية نادرة كهيكل عظمي ميكانيكي وموصل. يتم إنتاج القلب عن طريق ذوبان وصب متكامل عند درجة حرارة عالية لمصفوفة من النحاس والألومنيوم مع كميات محكومة من اللانثانم والسيريوم. يعمل تعديل العناصر الأرضية النادرة على تحسين بنية الحبوب الداخلية وتحسين القوة الميكانيكية ومقاومة الزحف. تصل قوة الشد المبلغ عنها إلى 420 ميجاباسكال، بينما يمكن أن تصل الموصلية إلى 82% من IACS، مما يوفر مسارًا موصلًا مستمرًا للصواعق وتيارات الأعطال.

يتم تشكيل الطبقة الخارجية من خلال تخلل درجات الحرارة العالية وعملية مركبة معدنية. يتم دمج الجرافين عالي النقاء بشكل موحد في سطح السبائك لإنشاء طبقة واقية موصلة كثيفة بدلاً من طلاء الطلاء التقليدي. تساعد بنيتها المجهرية على عزل القلب عن رطوبة التربة والأملاح والأحماض الضعيفة والقلويات وأيونات الكلوريد مع الحفاظ على الاستمرارية الكهربائية بين الموصل والمواد المحيطة التي تقلل المقاومة.

الأداء لبيئات التأريض المعقدة

طبقة مزدوجة للحماية من التوصيل والتآكل

يوفر القلب قوة ميكانيكية ومسار توصيل أساسي، بينما يوفر سطح الجرافين حاجزًا إضافيًا ضد أي هجوم بيئي. تم تصميم هذا التكوين ثنائي الطبقة للحفاظ على أداء التأريض عندما يتعرض الموصل المدفون لمستويات الرطوبة المتغيرة، أو التربة المسببة للتآكل، أو المياه الجوفية، أو البيئات التي تحتوي على الملح.

تتميز طبقة الجرافين بأنها مستقرة كيميائيًا ويمكن أن تقلل من الاتصال المباشر بين النواة المعدنية والمواد المسببة للتآكل في التربة المحيطة. وهذا يجعل المنتج مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي قد تتعرض فيها الشرائح المعدنية التقليدية لتآكل سطحي متسارع أو حيث يلزم توصيل مواد تأريض مختلفة داخل نفس النظام.

توجيه مرن للتضاريس الصعبة

يوفر الهيكل ذو الشريط المسطح مرونة تركيب أكبر بكثير من موصلات التأريض الصلبة. ويمكنه اتباع الخنادق المنحنية والأسطح الصخرية وحفر الأساس الضيقة ومسارات التأريض غير المنتظمة دون الحاجة إلى تصنيع مسبق معقد. وهذا مفيد للمواقع الكهروضوئية الجبلية، وتضاريس مزارع الرياح الصخرية، والمحطات الفرعية المدمجة، وغيرها من المشاريع حيث لا يمكن أن يتبع مسار التأريض دائمًا خطًا مستقيمًا.

اتصال خالي من اللهب

تم تصميم المنتج للتوصيل الميكانيكي باستخدام المشابك المتوافقة، مما يقلل الحاجة إلى اللحام الطارد للحرارة وعمليات اللهب المكشوف. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تبسيط عملية التركيب في مرافق تخزين الطاقة والمحطات الفرعية والمصانع الكيميائية وغيرها من المناطق التي يتطلب فيها العمل الساخن إجراءات أمان إضافية. يمكن استخدام المشابك المتوافقة لتوصيل الشريط بأقطاب التأريض الأيونية الكهربية، والأقطاب الكهربائية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وقضبان التأريض الأرضية النادرة، ومكونات التأريض المحددة الأخرى.

اتصال مستقر مع المواد التي تقلل المقاومة

يوفر الهيكل السطحي المسامي لطبقة الجرافين منطقة اتصال فعالة أكبر مع البنتونيت أو الجرافيت أو غيرها من المواد المعتمدة لتقليل المقاومة. عند تركيبه بشكل صحيح، يساعد ذلك على تقليل فجوات الهواء حول الموصل وتحسين الواجهة الكهربائية بين شريط التأريض والتربة المحيطة أو مواد الردم. يمكن أن يكون أداء التأريض الناتج أقل حساسية للتغيرات الموسمية في رطوبة التربة عندما يتم تصميم نظام التأريض الكامل بشكل صحيح.

الاستقرار الميكانيكي على المدى الطويل

تم تصميم قلب السبائك الأرضية النادرة لتحمل ضغط التربة والاهتزاز والتحميل الميكانيكي طويل المدى دون الاعتماد على طبقة سطحية رقيقة للحصول على القوة الهيكلية. تبلغ قوة الشد المُبلغ عنها 420 ميجا باسكال وتطبيقات دعم مقاومة الزحف المحسنة حيث قد يتعرض الموصل المدفون للضغط أو التدوير الحراري أو الحركة الأرضية.

مجالات التطبيق

الطاقة المتجددة وتخزين الطاقة

يعتبر شريط الجرافين المسطح المسطح للتأريض مناسبًا لمحطات الطاقة الكهروضوئية ومزارع الرياح ومرافق تخزين طاقة البطارية. يمكن استخدامه لربط أقطاب التأريض وتشكيل شبكات التأريض الأفقية في المناطق الجبلية والبيئات الصحراوية والتربة المالحة والقلوية وغيرها من المواقع حيث يعد استقرار مقاومة التآكل والتأريض من الاعتبارات الرئيسية للمشروع.

البنية التحتية للطاقة

يمكن للمحطات الفرعية وغرف التوزيع وأبراج النقل وشبكات التأريض ذات الخطوط عالية الجهد استخدام الشريط كموصل اتصال أفقي مرن. إن قدرتها على توصيل تكوينات مختلفة لأقطاب التأريض تجعلها مناسبة للمشاريع التي تجمع فيها شبكة التأريض بين أنواع أقطاب كهربائية متعددة.

مرافق الاتصالات والبيانات

تتطلب محطات 5G و4G الأساسية وأبراج الإشارة وغرف المعدات ومراكز البيانات تأريضًا موثوقًا به ضمن مساحات تركيب محدودة نسبيًا. يمكن توجيه الشريط المرن حول الأساسات ومناطق المعدات مع دعم متطلبات الحماية من الصواعق والتأريض.

المنشآت الصناعية والكيميائية

قد تعرض المصانع الكيميائية والمصاهر ومرافق تخزين النفط ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي موصلات التأريض المدفونة للرطوبة والأملاح والأحماض والقلويات وغيرها من المواد المسببة للتآكل. توفر الطبقة الواقية من الجرافين حاجزًا بيئيًا إضافيًا لأنظمة التأريض المثبتة في هذه الظروف الصعبة.

النقل والبنية التحتية للبناء

يمكن أيضًا تطبيق المنتج على التأريض للحماية من الصواعق لمحطات رسوم الطرق السريعة والأنفاق والجسور ومرافق النقل بالسكك الحديدية والمباني الشاهقة والمجمعات التجارية والمستشفيات والمدارس التي تتطلب توجيهًا مرنًا ومقاومة للتآكل.

اعتبارات اختيار المنتج والتثبيت

يجب اختيار شريط الجرافين المسطح الموصل للتأريض وفقًا لمقاومة التربة وظروف التآكل ومقاومة التأريض المطلوبة وتيار العطل المتوقع وعمق التثبيت وتكوين شبكة التأريض ونوع أقطاب التأريض المستخدمة في المشروع. يمكن أن توفر Saint Ni Lightning Protection أبعادًا مختلفة وتكوينات اتصال وفقًا لمتطلبات المشروع.

للتثبيت، يجب وضع الشريط بشكل طبيعي على طول خندق التأريض دون تمديد مفرط. يجب توزيع المواد التي تقلل المقاومة بالتساوي حول الموصل حيثما يحدد ذلك تصميم التأريض. يجب إزالة الحجارة الحادة وحطام البناء من الاتصال المباشر بالشريط لتقليل الأضرار الميكانيكية غير الضرورية للطبقة الواقية الخارجية. يجب فحص أي تمزق أو انفصال كبير قبل الردم.

التعليمات

ما مدى موصلية المنتج؟

يمكن أن يوفر قلب السبائك الأرضية النادرة موصلية تصل إلى 82% من IACS، مما يخلق مسارًا موصلاً مستمرًا للبرق وتيارات الأعطال. تعتمد مقاومة التأريض الفعلية على النظام بأكمله، بما في ذلك أبعاد الموصل، ومقاومة التربة، وتكوين القطب الكهربائي، وعمق التثبيت، وجودة الاتصال، والمواد التي تقلل المقاومة.

هل لا يزال من الممكن استخدامه إذا تم خدش سطح الجرافين أثناء التثبيت؟

لا يؤدي بالضرورة تلف السطح البسيط إلى مقاطعة المسار الموصل لأن قلب سبيكة الأرض النادرة يظل موصلاً للكهرباء. ومع ذلك، لا ينبغي تجاهل التمزق الشديد، أو التصفيح، أو الأضرار الهيكلية. يجب فحص الجزء المتأثر وإزالته وإعادة توصيله عند الضرورة وفقًا لمواصفات التثبيت.

هل يمكن استخدامه للحماية من الصواعق عالية التيار؟

تم تصميم المنتج لتوفير مسار موصل مستمر للصواعق والتيارات الخاطئة. تشير شركة Saint Ni Lightning Protection إلى خصائص توصيل مستقرة في ظل التطبيقات ذات التيار العالي؛ ومع ذلك، يجب أن يتم تحديد حجم نظام التأريض الكامل وتصميمه وفقًا لتيار البرق المتوقع وتيار العطل والمعايير المطبقة وظروف المشروع.

هل يتطلب التثبيت اللحام؟

لا، يمكن توصيل شريط التأريض باستخدام مشابك متوافقة، مما يسمح بالتركيب بدون لهب. وهذا يمكن أن يقلل من إجراءات العمل الساخن ويبسط البناء في المحطات الفرعية، ومرافق تخزين الطاقة، والمصانع الكيميائية، وغيرها من المناطق المحظورة.

هل هو مناسب للبيئات الساحلية وذات الملوحة العالية؟

وهو مصمم للبيئات المسببة للتآكل، بما في ذلك التربة المالحة والظروف التي تحتوي على الكلوريد. ومع ذلك، يجب تقييم الملاءمة الفعلية لأي مادة تأريض وفقًا لتركيز الكلوريد، وكيمياء المياه الجوفية، ومقاومة التربة، ومواد الإلكترود، ومواصفات المشروع. بالنسبة للبيئات البحرية القاسية، يمكن لشركة Saint Ni Lightning Protection أن توصي بنظام تأريض مناسب بناءً على ظروف الموقع.

حالة المشروع الحقيقي

المملكة العربية السعودية محطة تخزين الطاقة المجاورة للميناء بقدرة 450 ميجاوات في البحر الأحمر

يقع مشروع تخزين الطاقة في البحر الأحمر السعودي في بيئة ساحلية شديدة الملوحة حيث تتجاوز مستويات كلوريد المياه الجوفية الحدود الطبيعية بشكل كبير وتعاني التربة المحيطة بها من ملوحة شديدة. يستخدم المشروع شبكة من أقطاب التأريض الإلكتروليتية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. نظرًا لأن اتصالات التأريض الأفقية تحتاج إلى تحمل التعرض للملح على المدى الطويل مع الحفاظ على مقاومة منخفضة مستقرة، فقد تم اختيار شرائح الجرافين المسطحة ذات النواة الأرضية النادرة GNS-XT50 لتكون موصلات الاتصال الرئيسية في جميع أنحاء شبكة التأريض.

حل المشروع

تم توصيل كل قطب تأريض من الفولاذ المقاوم للصدأ بشريط الجرافين المسطح باستخدام مشابك جرافين متوافقة وطريقة تجميع خالية من اللهب. تمت تعبئة خنادق التأريض بالكامل بمواد متخصصة لتقليل مقاومة البنتونيت لتطويق الشرائط وتحسين الاتصال بين الموصل والتربة المحيطة. تم إعادة اختبار مقاومة التأريض للموقع الكامل كل ثلاثة أشهر باستخدام طريقة الأربعة أقطاب. تم أيضًا أرشفة مواد باللغة الإنجليزية ووثائق اختبار رذاذ الملح ونبضات البرق من أجل قبول طاقة SECO.

نتائج التطبيق

يوفر قلب السبائك الأرضية النادرة القوة الميكانيكية اللازمة للتركيب المدفون، بينما توفر طبقة الجرافين الخارجية حماية إضافية ضد التعرض طويل الأمد لأملاح البحر. وبعد ثلاث سنوات من التشغيل، أشارت عمليات التفتيش المجزأة إلى عدم وجود أي ضرر واضح على السطح وعدم وجود تآكل في قلب سبيكة الأرض النادرة. تم الإبلاغ عن تقلبات سنوية في مقاومة التأريض عند .120.12 أوم، في حين انخفضت عمليات إيقاف تشغيل العاكس المرتبطة بأحداث البرق والكهرباء الساكنة بنسبة 94%.

تم الإبلاغ عن أن التكلفة الشاملة لمواد التأريض الأولية أقل بنسبة 45% من النحاس المعلب. اجتازت الوثائق الفنية الكاملة فحص قبول الكهرباء السعودي في المحاولة الأولى، مما يدل على مدى ملاءمة الحل لشبكات توصيل الأقطاب الأرضية في البنية التحتية للطاقة الساحلية عالية الملوحة.

عملية التثبيت الموحدة

تحضير الخندق

يتم بشكل عام إعداد خندق أرضي ضحل على عمق ≥0.8 متر وفقًا لتصميم المشروع. في التضاريس الصخرية، يمكن تكييف هندسة الخندق مع التكوين المتاح بدلاً من الحاجة إلى إجراء حفريات عميقة غير ضرورية.

تركيب الشريط

يتم وضع شريط الجرافين المسطح الموصل للتأريض على طول الخندق المجهز ويسمح له بمتابعة المنحنيات الطبيعية للأرض. وينبغي تجنب التمدد المفرط، خاصة حول التغيرات الحادة في الاتجاه أو الأسطح الصخرية غير المستوية.

ردم تقليل المقاومة

حيثما تم تحديد ذلك بواسطة تصميم التأريض، يتم وضع مواد تقليل المقاومة من الجرافيت أو البنتونيت حول الشريط في طبقات لتحسين ملامسة التربة وتقليل الفجوات الهوائية. يجب أن يحيط الردم بالموصل بالكامل دون خلق فراغات كبيرة.

اتصال القطب

يتم تأمين التقاطعات بين شرائح التأريض والوصلات بقضبان التأريض أو الأقطاب الكهربائية باستخدام المشابك المتوافقة. يمكن للتوصيلات الميكانيكية الخالية من اللهب أن تقلل من تعقيد البناء وتزيل عمليات اللهب المكشوف في مناطق المشروع المقيدة.

الردم النهائي

يجب استخدام التربة التي تم فحصها جيدًا حول موصل التأريض حيثما أمكن ذلك. يجب إزالة الصخور الحادة وحطام البناء من الاتصال المباشر بالشريط قبل الردم الطبقي والضغط اللطيف.

جودة الحماية من الصواعق وضمان العرض من Saint Ni

تتمتع شركة Saint Ni Lightning Protection بخبرة واسعة في تطوير وتصنيع مواد التأريض والحماية من الصواعق. يجمع نظام الإنتاج الخاص بها بين معدات التصنيع المتخصصة والفحص القائم على العمليات للتحكم في المواد الخام ومعالجة السبائك ومعالجة مركب الجرافين ودقة الأبعاد وأداء المنتج النهائي.

تعمل شركة Saint Ni Lightning Protection بموجب نظام إدارة الجودة المعتمد وفقًا لـ GB/T19001-2016 / ISO9001:2015 ونظام الإدارة البيئية المعتمد وفقًا لـ GB/T24001-2016 / ISO14001:2015. يمكن توفير المواصفات القياسية للمشاريع العادية، في حين تتوفر الأبعاد والأطوال وتكوينات الاتصال والحلول الكاملة لنظام التأريض لتطبيقات البنية التحتية الدولية.

بالنسبة لمحطات الطاقة الكهروضوئية وتخزين الطاقة، وطاقة الرياح البحرية والبرية، والمحطات الفرعية، ومرافق الاتصالات، والمواقع الكيميائية، والبنية التحتية للنقل، وبناء أنظمة الحماية من الصواعق، توفر Saint Ni Lightning Protection شريط مسطح موصل من الجرافين للتأريض جنبًا إلى جنب مع أقطاب التأريض المتوافقة، والمشابك، والمواد التي تقلل المقاومة، والدعم الفني الموجه نحو المشاريع.