Bande plate conductrice en graphène pour la mise à la terre

La bande plate conductrice en graphène pour la mise à la terre est conçue pour les centrales photovoltaïques et de stockage d'énergie, les parcs éoliens offshore, les sous-stations, les parcs industriels chimiques, les stations de base de communication et autres projets exposés à l'humidité, aux sels, aux eaux souterraines ou à un terrain complexe. Il peut être installé conformément aux normes GB50057, DL/T1312, CEI 62305 et aux exigences applicables du projet.

Construction du produit et conception des matériaux

La bande plate conductrice en graphène pour la mise à la terre utilise un noyau en alliage de terres rares comme squelette mécanique et conducteur. Le noyau est produit par fusion et moulage intégrés à haute température d’une matrice de cuivre-aluminium avec des quantités contrôlées de lanthane et de cérium. La modification des terres rares affine la structure interne des grains et améliore la résistance mécanique et la résistance au fluage. La résistance à la traction signalée atteint 420 MPa, tandis que la conductivité peut atteindre 82 % IACS, offrant ainsi un chemin conducteur continu pour les courants de foudre et de défaut.

La couche externe est formée par un processus de perméation à haute température et de composite métallurgique. Le graphène de haute pureté est uniformément intégré à la surface de l'alliage pour créer une couche protectrice conductrice dense plutôt qu'un revêtement de type peinture conventionnel. Sa microstructure aide à isoler le noyau de l'humidité du sol, des sels, des acides faibles, des alcalis et des ions chlorure tout en maintenant la continuité électrique entre le conducteur et les matériaux réduisant la résistance environnants.

Performances pour les environnements de mise à la terre complexes

Protection conductrice et anticorrosion double couche

Le noyau assure la résistance mécanique et constitue le chemin conducteur principal, tandis que la surface en graphène constitue une barrière supplémentaire contre les attaques environnementales. Cette configuration à double couche est conçue pour maintenir les performances de mise à la terre lorsque le conducteur enterré est exposé à des niveaux d'humidité variables, à un sol corrosif, à des eaux souterraines ou à des environnements contenant du sel.

La couche de graphène est chimiquement stable et peut réduire le contact direct entre le noyau métallique et les substances corrosives du sol environnant. Cela rend le produit particulièrement adapté aux applications dans lesquelles les bandes métalliques conventionnelles peuvent subir une corrosion de surface accélérée ou lorsque différents matériaux de mise à la terre doivent être connectés au sein du même système.

Itinéraire flexible pour les terrains difficiles

La structure à bande plate offre une flexibilité d'installation nettement plus grande que les conducteurs de mise à la terre rigides. Il peut suivre des tranchées courbes, des surfaces rocheuses, des fosses de fondation étroites et des itinéraires de mise à la terre irréguliers sans nécessiter de préfabrication complexe. Ceci est utile pour les sites photovoltaïques montagneux, les terrains rocheux des parcs éoliens, les sous-stations compactes et d'autres projets où le chemin de mise à la terre ne peut pas toujours suivre une ligne droite.

Connexion sans flamme

Le produit est conçu pour une connexion mécanique à l'aide de pinces compatibles, réduisant ainsi le besoin de soudage exothermique et d'opérations à flamme nue. Cela peut simplifier l'installation dans les installations de stockage d'énergie, les sous-stations, les usines chimiques et autres zones où les travaux à chaud nécessitent des procédures de sécurité supplémentaires. Des pinces compatibles peuvent être utilisées pour connecter la bande à des électrodes de mise à la terre électrolytiques, des électrodes en acier inoxydable, des tiges de mise à la terre aux terres rares et d'autres composants de mise à la terre spécifiés.

Contact stable avec des matériaux réduisant la résistance

La structure de surface poreuse de la couche de graphène offre une plus grande zone de contact efficace avec de la bentonite, à base de graphite ou d'autres matériaux réduisant la résistance approuvés. Lorsqu'il est correctement installé, cela permet de réduire les espaces d'air autour du conducteur et d'améliorer l'interface électrique entre la bande de mise à la terre et le sol environnant ou le matériau de remblai. Les performances de mise à la terre qui en résultent peuvent être moins sensibles aux changements saisonniers de l’humidité du sol lorsque le système de mise à la terre complet est correctement conçu.

Stabilité mécanique à long terme

Le noyau en alliage de terres rares est conçu pour résister à la pression du sol, aux vibrations et aux charges mécaniques à long terme sans compter sur un mince revêtement de surface pour la résistance structurelle. Sa résistance à la traction signalée de 420 MPa et sa résistance améliorée au fluage prennent en charge les applications où le conducteur enterré peut subir une compression, un cycle thermique ou un mouvement du sol.

Domaines d'application

Énergies renouvelables et stockage d'énergie

La bande plate conductrice en graphène pour la mise à la terre convient aux centrales photovoltaïques, aux parcs éoliens et aux installations de stockage d'énergie par batterie. Il peut être utilisé pour interconnecter des électrodes de mise à la terre et former des réseaux de mise à la terre horizontaux dans les zones montagneuses, les environnements désertiques, les sols salins-alcalins et d'autres endroits où la corrosion et la stabilité de la résistance de mise à la terre sont des considérations majeures du projet.

Infrastructure électrique

Les sous-stations, les salles de distribution, les tours de transmission et les réseaux de mise à la terre de lignes à haute tension peuvent utiliser la bande comme conducteur de connexion horizontal flexible. Sa capacité à connecter différentes configurations d'électrodes de mise à la terre le rend adapté aux projets dans lesquels le réseau de mise à la terre combine plusieurs types d'électrodes.

Installations de télécommunications et de données

Les stations de base 5G et 4G, les tours de signalisation, les salles d'équipement et les centres de données nécessitent une mise à la terre fiable dans des espaces d'installation relativement limités. La bande flexible peut être acheminée autour des fondations et des zones d'équipement tout en répondant aux exigences de protection contre la foudre et de mise à la terre.

Installations industrielles et chimiques

Les usines chimiques, les fonderies, les installations de stockage de pétrole et les usines de traitement des eaux usées peuvent exposer les conducteurs de mise à la terre enterrés à l'humidité, aux sels, aux acides, aux alcalis et à d'autres substances corrosives. La couche protectrice de graphène fournit une barrière environnementale supplémentaire pour les systèmes de mise à la terre installés dans ces conditions exigeantes.

Infrastructures de transport et de construction

Le produit peut également être appliqué à la mise à la terre de protection contre la foudre pour les péages routiers, les tunnels, les ponts, les installations de transport ferroviaire, les immeubles de grande hauteur, les complexes commerciaux, les hôpitaux et les écoles où un acheminement flexible et une résistance à la corrosion sont requis.

Considérations relatives à la sélection et à l'installation du produit

La bande plate conductrice en graphène pour la mise à la terre doit être sélectionnée en fonction de la résistivité du sol, des conditions de corrosion, de la résistance de mise à la terre requise, du courant de défaut attendu, de la profondeur d'installation, de la configuration de la grille de mise à la terre et du type d'électrodes de mise à la terre utilisées dans le projet. Saint Ni Lightning Protection peut fournir différentes dimensions et configurations de connexion en fonction des exigences du projet.

Pour l'installation, la bande doit être posée naturellement le long de la tranchée de mise à la terre, sans étirement excessif. Les matériaux réduisant la résistance doivent être répartis uniformément autour du conducteur, là où cela est spécifié par la conception de la mise à la terre. Les pierres tranchantes et les débris de construction doivent être retirés du contact direct avec la bande afin de réduire les dommages mécaniques inutiles à la couche protectrice externe. Toute déchirure ou délaminage important doit être inspecté avant le remblayage.

FAQ

Dans quelle mesure le produit est-il conducteur ?

Le noyau en alliage de terres rares peut fournir une conductivité allant jusqu'à 82 % IACS, créant ainsi un chemin conducteur continu pour les courants de foudre et de défaut. La résistance de mise à la terre réelle dépend du système complet, notamment des dimensions des conducteurs, de la résistivité du sol, de la configuration des électrodes, de la profondeur d'installation, de la qualité de la connexion et des matériaux réduisant la résistance.

Peut-il toujours être utilisé si la surface du graphène est rayée lors de l'installation ?

Des dommages mineurs à la surface n’interrompent pas nécessairement le chemin conducteur car le noyau en alliage de terres rares reste électriquement conducteur. Cependant, des déchirures importantes, un délaminage ou des dommages structurels ne doivent pas être ignorés. La section concernée doit être inspectée et, si nécessaire, retirée et reconnectée conformément aux spécifications d'installation.

Peut-il être utilisé pour la protection contre la foudre à courant élevé ?

Le produit est conçu pour fournir un chemin conducteur continu pour les courants de foudre et de défaut. Saint Ni Lightning Protection signale des caractéristiques de conductivité stables dans les applications à courant élevé ; cependant, le système de mise à la terre complet doit être dimensionné et conçu en fonction du courant de foudre, du courant de défaut, des normes applicables et des conditions du projet attendus.

L'installation nécessite-t-elle du soudage ?

Non. La bande de mise à la terre peut être connectée à l’aide de pinces compatibles, permettant une installation sans flamme. Cela peut réduire les procédures de travail à chaud et simplifier la construction dans les sous-stations, les installations de stockage d'énergie, les usines chimiques et autres zones restreintes.

Est-il adapté aux environnements côtiers et à forte teneur en sel ?

Il est conçu pour les environnements corrosifs exigeants, notamment les sols salins et les conditions contenant des chlorures. Cependant, l'adéquation réelle de tout matériau de mise à la terre doit être évaluée en fonction de la concentration en chlorure, de la chimie des eaux souterraines, de la résistivité du sol, du matériau des électrodes et des spécifications du projet. Pour les environnements marins sévères, Saint Ni Lightning Protection peut recommander un système de mise à la terre approprié en fonction des conditions du site.

Cas de projet réel

Arabie Saoudite Centrale de stockage d'énergie de 450 MW adjacente au port de la mer Rouge

Le projet de stockage d'énergie saoudien de la mer Rouge est situé dans un environnement côtier très salin, où les niveaux de chlorure des eaux souterraines dépassent considérablement les limites normales et où le sol environnant présente une grave salinisation. Le projet utilise un réseau d'électrodes de mise à la terre électrolytiques en acier inoxydable 316L. Étant donné que les connexions de mise à la terre horizontales devaient résister à une exposition prolongée au sel tout en conservant une faible résistance stable, les bandes plates de graphène à noyau en alliage de terres rares GNS-XT50 ont été sélectionnées comme principaux conducteurs de connexion dans tout le réseau de mise à la terre.

Solution de projet

Chaque électrode de mise à la terre en acier inoxydable a été connectée à la bande plate de graphène à l'aide de pinces en graphène compatibles et d'une méthode d'assemblage sans flamme. Les tranchées de mise à la terre étaient entièrement remplies de bentonite spécialisée réduisant la résistance pour entourer les bandes et améliorer le contact entre le conducteur et le sol environnant. L'impédance de mise à la terre de l'ensemble du site a été testée à nouveau tous les trimestres à l'aide de la méthode quadripolaire. Du matériel en langue anglaise, des documents sur les essais de brouillard salin et de choc de foudre ont également été archivés pour l'acceptation de l'énergie par le SECO.

Résultats de la candidature

Le noyau en alliage de terres rares offrait la résistance mécanique requise pour une installation enterrée, tandis que la couche externe de graphène offrait une protection supplémentaire contre une exposition à long terme aux sels marins. Après trois années d'exploitation, les inspections d'excavation segmentées n'ont révélé aucun dommage visible à la surface ni aucune corrosion du noyau en alliage de terres rares. Des fluctuations annuelles de la résistance de mise à la terre ont été signalées à ≤0,12 Ω, tandis que les arrêts de l'onduleur associés à des événements de foudre et d'électricité statique ont diminué de 94 %.

Le coût global du matériau de mise à la terre primaire serait inférieur de 45 % à celui du cuivre étamé. La documentation technique complète a passé avec succès l'inspection de réception de l'électricité saoudienne du premier coup, démontrant l'adéquation de la solution aux réseaux de connexion d'électrodes de mise à la terre dans les infrastructures énergétiques côtières à haute salinité.

Processus d'installation standardisé

Préparation des tranchées

Une tranchée de mise à la terre peu profonde est généralement préparée à une profondeur ≥0,8 m selon la conception du projet. En terrain rocheux, la géométrie des tranchées peut être adaptée à la formation disponible au lieu de nécessiter une excavation profonde inutile.

Installation de bandes

La bande plate conductrice de graphène pour la mise à la terre est placée le long de la tranchée préparée et permet de suivre les courbes naturelles du sol. Les étirements excessifs doivent être évités, en particulier en cas de changements brusques de direction ou de surfaces rocheuses inégales.

Remblai réduisant la résistance

Lorsque cela est spécifié par la conception de la mise à la terre, un matériau réduisant la résistance en graphite ou en bentonite est placé autour de la bande en couches pour améliorer le contact avec le sol et réduire les entrefers. Le remblai doit entourer complètement le conducteur sans créer de grands vides.

Connexion des électrodes

Les intersections entre les bandes de mise à la terre et les connexions aux tiges ou électrodes de mise à la terre sont sécurisées à l'aide de pinces compatibles. Les connexions mécaniques sans flamme peuvent réduire la complexité de la construction et éliminer les opérations à flamme nue dans les zones de projet restreintes.

Remblayage final

Dans la mesure du possible, un sol finement blindé doit être utilisé autour du conducteur de mise à la terre. Les roches pointues et les débris de construction doivent être retirés du contact direct avec la bande avant le remblayage en couches et un compactage doux.

Assurance qualité et approvisionnement de la protection contre la foudre de Saint Ni

Saint Ni Lightning Protection possède une vaste expérience dans le développement et la fabrication de matériaux de mise à la terre et de protection contre la foudre. Son système de production combine des équipements de fabrication spécialisés avec une inspection basée sur les processus pour contrôler les matières premières, le traitement des alliages, le traitement des composites de graphène, la précision dimensionnelle et les performances du produit fini.

Saint Ni Lightning Protection fonctionne sous un système de gestion de la qualité certifié GB/T19001-2016 / ISO9001:2015 et un système de gestion environnementale certifié GB/T24001-2016 / ISO14001:2015. Des spécifications standard peuvent être fournies pour des projets réguliers, tandis que des dimensions, longueurs, configurations de connexion et solutions complètes de système de mise à la terre personnalisées sont disponibles pour les applications d'infrastructure internationales.

Pour les usines photovoltaïques et de stockage d'énergie, l'énergie éolienne offshore et terrestre, les sous-stations, les installations de communication, les sites chimiques, les infrastructures de transport et les systèmes de protection contre la foudre des bâtiments, Saint Ni Lightning Protection fournit une bande plate conductrice en graphène pour la mise à la terre ainsi que des électrodes de mise à la terre compatibles, des pinces, des matériaux réduisant la résistance et une assistance technique orientée projet.