Graphen-leitender Flachstreifen zur Erdung

Der leitfähige Flachstreifen aus Graphen zur Erdung ist für Photovoltaik- und Energiespeicheranlagen, Offshore-Windparks, Umspannwerke, Chemieindustrieparks, Kommunikationsbasisstationen und andere Projekte konzipiert, die Feuchtigkeit, Salzen, Grundwasser oder komplexem Gelände ausgesetzt sind. Es kann gemäß GB50057, DL/T1312, IEC 62305 und den geltenden Projektanforderungen installiert werden.

Produktkonstruktion und Materialdesign

Der Graphene Conductive Flat Strip for Earthing verwendet einen Kern aus einer Seltenerdlegierung als mechanisches und leitfähiges Grundgerüst. Der Kern wird durch integriertes Hochtemperaturschmelzen und -gießen einer Kupfer-Aluminium-Matrix mit kontrollierten Mengen an Lanthan und Cer hergestellt. Die Seltenerdmodifikation verfeinert die innere Kornstruktur und verbessert die mechanische Festigkeit und Kriechfestigkeit. Die gemeldete Zugfestigkeit erreicht 420 MPa, während die Leitfähigkeit 82 % IACS erreichen kann, was einen kontinuierlichen leitfähigen Pfad für Blitz- und Fehlerströme bietet.

Die äußere Schicht wird durch einen Hochtemperatur-Permeations- und metallurgischen Verbundprozess gebildet. Hochreines Graphen wird gleichmäßig in die Legierungsoberfläche integriert, um eine dichte leitfähige Schutzschicht anstelle einer herkömmlichen Lackbeschichtung zu erzeugen. Seine Mikrostruktur trägt dazu bei, den Kern vor Bodenfeuchtigkeit, Salzen, schwachen Säuren, Laugen und Chloridionen zu isolieren und gleichzeitig die elektrische Kontinuität zwischen dem Leiter und den umgebenden widerstandsreduzierenden Materialien aufrechtzuerhalten.

Leistung für komplexe Erdungsumgebungen

Zweischichtiger Leit- und Korrosionsschutz

Der Kern sorgt für mechanische Festigkeit und den primären Leiterpfad, während die Graphenoberfläche eine zusätzliche Barriere gegen Umwelteinflüsse darstellt. Diese zweischichtige Konfiguration ist darauf ausgelegt, die Erdungsleistung aufrechtzuerhalten, wenn der erdverlegte Leiter wechselnden Feuchtigkeitswerten, korrosivem Boden, Grundwasser oder salzhaltigen Umgebungen ausgesetzt ist.

Die Graphenschicht ist chemisch stabil und kann den direkten Kontakt zwischen dem Metallkern und korrosiven Substanzen im umgebenden Boden reduzieren. Dadurch eignet sich das Produkt besonders für Anwendungen, bei denen es bei herkömmlichen Metallbändern zu beschleunigter Oberflächenkorrosion kommen kann oder bei denen verschiedene Erdungsmaterialien innerhalb desselben Systems verbunden werden müssen.

Flexible Routenführung für schwieriges Gelände

Die Flachbandstruktur bietet eine wesentlich größere Installationsflexibilität als starre Erdungsleiter. Es kann gekrümmten Gräben, Felsoberflächen, schmalen Fundamentgruben und unregelmäßigen Erdungswegen folgen, ohne dass eine komplexe Vorfertigung erforderlich ist. Dies ist nützlich für bergige Photovoltaikstandorte, felsiges Windparkgelände, kompakte Umspannwerke und andere Projekte, bei denen die Erdungsroute nicht immer einer geraden Linie folgen kann.

Flammenfreie Verbindung

Das Produkt ist für die mechanische Verbindung mit kompatiblen Klemmen konzipiert, wodurch die Notwendigkeit von exothermem Schweißen und Arbeiten mit offener Flamme reduziert wird. Dies kann die Installation in Energiespeicheranlagen, Umspannwerken, Chemiefabriken und anderen Bereichen vereinfachen, in denen Heißarbeiten zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen erfordern. Kompatible Klemmen können verwendet werden, um den Streifen mit elektrolytischen Ionenerdungselektroden, Edelstahlelektroden, Seltenerd-Erdungsstäben und anderen spezifizierten Erdungskomponenten zu verbinden.

Stabiler Kontakt mit widerstandsmindernden Materialien

Die poröse Oberflächenstruktur der Graphenschicht sorgt für eine größere effektive Kontaktfläche mit Bentonit, Graphitbasis oder anderen zugelassenen widerstandsmindernden Materialien. Bei ordnungsgemäßer Installation trägt dies dazu bei, Luftspalte um den Leiter herum zu reduzieren und die elektrische Schnittstelle zwischen dem Erdungsband und dem umgebenden Boden oder Verfüllmaterial zu verbessern. Die resultierende Erdungsleistung kann weniger empfindlich auf saisonale Veränderungen der Bodenfeuchtigkeit reagieren, wenn das gesamte Erdungssystem richtig ausgelegt ist.

Langfristige mechanische Stabilität

Der Kern aus einer Seltenerdlegierung ist so konzipiert, dass er Bodendruck, Vibrationen und langfristiger mechanischer Belastung standhält, ohne für die strukturelle Festigkeit auf eine dünne Oberflächenbeschichtung angewiesen zu sein. Seine angegebene Zugfestigkeit von 420 MPa und die verbesserte Kriechfestigkeit unterstützen Anwendungen, bei denen der erdverlegte Leiter Druck, Temperaturschwankungen oder Bodenbewegungen ausgesetzt sein kann.

Anwendungsbereiche

Erneuerbare Energien und Energiespeicher

Der leitfähige Flachstreifen aus Graphen zur Erdung eignet sich für Photovoltaikanlagen, Windparks und Batteriespeicheranlagen. Es kann verwendet werden, um Erdungselektroden miteinander zu verbinden und horizontale Erdungsnetzwerke in Berggebieten, Wüstengebieten, salzhaltigen und alkalischen Böden und an anderen Orten zu bilden, an denen Korrosion und Stabilität des Erdungswiderstands wichtige Projektüberlegungen sind.

Energieinfrastruktur

Umspannwerke, Verteilerräume, Sendemasten und Hochspannungsleitungserdungsnetze können das Band als flexiblen horizontalen Verbindungsleiter nutzen. Durch die Möglichkeit, unterschiedliche Erdungselektrodenkonfigurationen anzuschließen, eignet es sich für Projekte, bei denen das Erdungsnetzwerk mehrere Elektrodentypen kombiniert.

Telekommunikations- und Dateneinrichtungen

5G- und 4G-Basisstationen, Signaltürme, Geräteräume und Rechenzentren erfordern eine zuverlässige Erdung in relativ begrenzten Installationsräumen. Der flexible Streifen kann um Fundamente und Gerätebereiche herum verlegt werden und erfüllt gleichzeitig Blitzschutz- und Erdungsanforderungen.

Industrie- und Chemieanlagen

In Chemiefabriken, Hüttenwerken, Öllageranlagen und Abwasseraufbereitungsanlagen können erdverlegte Erdungsleiter Feuchtigkeit, Salzen, Säuren, Laugen und anderen korrosiven Substanzen ausgesetzt sein. Die Graphen-Schutzschicht bietet eine zusätzliche Umweltbarriere für Erdungssysteme, die unter diesen anspruchsvollen Bedingungen installiert werden.

Transport- und Gebäudeinfrastruktur

Das Produkt kann auch zur Blitzschutzerdung von Autobahnmautstationen, Tunneln, Brücken, Schienenverkehrsanlagen, Hochhäusern, Gewerbekomplexen, Krankenhäusern und Schulen eingesetzt werden, wo flexible Verlegung und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind.

Überlegungen zur Produktauswahl und Installation

Der leitfähige Graphen-Flachstreifen zur Erdung sollte entsprechend dem Bodenwiderstand, den Korrosionsbedingungen, dem erforderlichen Erdungswiderstand, dem erwarteten Fehlerstrom, der Installationstiefe, der Erdungsgitterkonfiguration und der Art der im Projekt verwendeten Erdungselektroden ausgewählt werden. Saint Ni Lightning Protection kann je nach Projektanforderungen unterschiedliche Abmessungen und Anschlusskonfigurationen anbieten.

Für die Installation sollte der Streifen ohne übermäßige Dehnung natürlich entlang des Erdungsgrabens verlegt werden. Widerstandsreduzierende Materialien sollten gleichmäßig um den Leiter verteilt werden, sofern dies durch die Erdungskonstruktion vorgegeben ist. Scharfe Steine ​​und Bauschutt sollten aus dem direkten Kontakt mit dem Streifen entfernt werden, um unnötige mechanische Schäden an der äußeren Schutzschicht zu vermeiden. Vor dem Verfüllen sollten erhebliche Risse oder Delaminationen untersucht werden.

FAQ

Wie leitfähig ist das Produkt?

Der Kern aus einer Seltenerdmetalllegierung kann eine Leitfähigkeit von bis zu 82 % IACS bieten und so einen kontinuierlichen leitfähigen Pfad für Blitz- und Fehlerströme schaffen. Der tatsächliche Erdungswiderstand hängt vom gesamten System ab, einschließlich der Leiterabmessungen, des Bodenwiderstands, der Elektrodenkonfiguration, der Installationstiefe, der Verbindungsqualität und der Materialien zur Reduzierung des Widerstands.

Kann es weiterhin verwendet werden, wenn die Graphenoberfläche während der Installation zerkratzt wird?

Kleinere Oberflächenschäden unterbrechen nicht zwangsläufig den leitenden Pfad, da der Kern aus der Seltenerdlegierung weiterhin elektrisch leitfähig bleibt. Umfangreiche Risse, Delaminationen oder Strukturschäden sollten jedoch nicht ignoriert werden. Der betroffene Abschnitt sollte inspiziert und gegebenenfalls gemäß der Installationsspezifikation entfernt und wieder angeschlossen werden.

Kann es als Hochstrom-Blitzschutz eingesetzt werden?

Das Produkt ist so konzipiert, dass es einen kontinuierlichen leitfähigen Pfad für Blitz- und Fehlerströme bietet. Saint Ni Lightning Protection berichtet über stabile Leitfähigkeitseigenschaften bei Hochstromanwendungen; Allerdings muss das gesamte Erdungssystem entsprechend dem erwarteten Blitzstrom, Fehlerstrom, geltenden Normen und Projektbedingungen dimensioniert und ausgelegt werden.

Ist für die Installation Schweißen erforderlich?

Nein. Der Erdungsstreifen kann mit kompatiblen Klemmen angeschlossen werden, was eine flammenfreie Installation ermöglicht. Dies kann Heißarbeitsverfahren reduzieren und den Bau in Umspannwerken, Energiespeicheranlagen, Chemiefabriken und anderen eingeschränkten Bereichen vereinfachen.

Ist es für Küstengebiete und Umgebungen mit hohem Salzgehalt geeignet?

Es ist für anspruchsvolle korrosive Umgebungen konzipiert, einschließlich salzhaltiger Böden und chloridhaltiger Bedingungen. Die tatsächliche Eignung eines Erdungsmaterials sollte jedoch anhand der Chloridkonzentration, der Grundwasserchemie, des Bodenwiderstands, des Elektrodenmaterials und der Projektspezifikationen beurteilt werden. Für raue Meeresumgebungen kann Saint Ni Lightning Protection je nach Standortbedingungen ein geeignetes Erdungssystem empfehlen.

Echter Projektfall

Saudi-Arabien: 450-MW-Energiespeicheranlage am Roten Meer

Das Energiespeicherprojekt am saudischen Roten Meer befindet sich in einer stark salzhaltigen Küstenumgebung, in der der Chloridgehalt des Grundwassers die normalen Grenzwerte deutlich übersteigt und der umgebende Boden stark versalzt ist. Das Projekt nutzt ein Netzwerk aus elektrolytischen Erdungselektroden aus Edelstahl 316L. Da die horizontalen Erdungsverbindungen einer langfristigen Salzbelastung standhalten und gleichzeitig einen stabilen niedrigen Widerstand aufrechterhalten mussten, wurden GNS-XT50-Graphen-Flachstreifen mit Seltenerdlegierungskern als Hauptverbindungsleiter im gesamten Erdungsnetzwerk ausgewählt.

Projektlösung

Jede Erdungselektrode aus rostfreiem Stahl wurde mithilfe kompatibler Graphenklemmen und einer flammenfreien Montagemethode mit dem flachen Graphenstreifen verbunden. Die Erdungsgräben wurden vollständig mit speziellem Bentonit-Widerstandsreduzierungsmaterial gefüllt, um die Streifen zu umgeben und den Kontakt zwischen dem Leiter und dem umgebenden Boden zu verbessern. Die Erdungsimpedanz des gesamten Standorts wurde vierteljährlich nach der Vierpolmethode erneut überprüft. Für die SECO-Stromabnahme wurden auch englischsprachige Material-, Salzsprüh- und Blitzimpulstestdokumente archiviert.

Anwendungsergebnisse

Der Kern aus einer Seltenerdlegierung sorgte für die für die Erdverlegung erforderliche mechanische Festigkeit, während die äußere Graphenschicht zusätzlichen Schutz gegen langfristige Einwirkung von Meersalzen bot. Nach drei Betriebsjahren ergaben segmentierte Ausgrabungsinspektionen keine sichtbaren Oberflächenschäden und keine Korrosion des Seltenerdlegierungskerns. Jährliche Erdungswiderstandsschwankungen wurden mit ≤0,12 Ω gemeldet, während Wechselrichterabschaltungen im Zusammenhang mit Blitzschlag und statischen Elektrizitätsereignissen um 94 % zurückgingen.

Berichten zufolge waren die Gesamtkosten des primären Erdungsmaterials um 45 % niedriger als bei verzinntem Kupfer. Die vollständige technische Dokumentation bestand die saudische Stromabnahmeprüfung beim ersten Versuch und bewies die Eignung der Lösung für Erdungselektroden-Verbindungsnetzwerke in küstennahen Energieinfrastrukturen mit hohem Salzgehalt.

Standardisierter Installationsprozess

Grabenvorbereitung

Je nach Projektplanung wird in der Regel ein flacher Erdungsgraben in einer Tiefe von ≥0,8 m angelegt. In felsigem Gelände kann die Grabengeometrie an die vorhandene Formation angepasst werden, ohne dass unnötig tiefe Aushubarbeiten erforderlich sind.

Streifeninstallation

Der leitfähige Graphen-Flachstreifen zur Erdung wird entlang des vorbereiteten Grabens platziert und folgt den natürlichen Kurven des Bodens. Übermäßiges Dehnen sollte vermieden werden, insbesondere bei starken Richtungsänderungen oder unebenen Felsoberflächen.

Widerstandsmindernde Hinterfüllung

Wo es das Erdungsdesign vorsieht, wird widerstandsreduzierendes Graphit- oder Bentonitmaterial schichtweise um den Streifen gelegt, um den Bodenkontakt zu verbessern und Luftspalte zu reduzieren. Die Hinterfüllung sollte den Leiter vollständig umgeben, ohne dass große Hohlräume entstehen.

Elektrodenanschluss

Kreuzungen zwischen Erdungsbändern und Verbindungen zu Erdungsstäben oder -elektroden werden mit kompatiblen Klemmen gesichert. Flammenfreie mechanische Verbindungen können die Komplexität der Konstruktion verringern und den Betrieb mit offener Flamme in begrenzten Projektbereichen überflüssig machen.

Endgültige Verfüllung

Um den Erdungsleiter herum sollte nach Möglichkeit feiner, gesiebter Boden verwendet werden. Vor der schichtweisen Verfüllung und sanften Verdichtung sollten scharfe Steine ​​und Bauschutt aus dem direkten Kontakt mit dem Streifen entfernt werden.

Saint Ni Blitzschutzqualität und Versorgungssicherung

Saint Ni Lightning Protection verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Erdungs- und Blitzschutzmaterialien. Sein Produktionssystem kombiniert spezielle Fertigungsanlagen mit prozessbasierter Inspektion, um Rohstoffe, Legierungsverarbeitung, Graphen-Verbundbehandlung, Maßgenauigkeit und Leistung des Endprodukts zu kontrollieren.

Saint Ni Lightning Protection arbeitet nach einem Qualitätsmanagementsystem, das nach GB/T19001-2016 / ISO9001:2015 zertifiziert ist, und einem Umweltmanagementsystem, das nach GB/T24001-2016 / ISO14001:2015 zertifiziert ist. Für reguläre Projekte können Standardspezifikationen geliefert werden, während für internationale Infrastrukturanwendungen kundenspezifische Abmessungen, Längen, Verbindungskonfigurationen und komplette Erdungssystemlösungen verfügbar sind.

Für Photovoltaik- und Energiespeicheranlagen, Offshore- und Onshore-Windkraftanlagen, Umspannwerke, Kommunikationseinrichtungen, Chemiestandorte, Verkehrsinfrastruktur und Gebäudeblitzschutzsysteme bietet Saint Ni Lightning Protection leitfähige Graphen-Flachbänder zur Erdung zusammen mit kompatiblen Erdungselektroden, Klemmen, widerstandsreduzierenden Materialien und projektorientierter technischer Unterstützung.