Lorsqu'il s'agit de systèmes de mise à la terre dans les infrastructures électriques, le choix du matériau des piquets de terre fait partie de ces décisions qui sont prises rapidement sur site, mais qui peuvent causer des problèmes pendant des années si elles sont mal prises. Les deux options les plus courantes sont le piquet de terre galvanisé et le piquet de terre recouvert de cuivre. Les deux sont largement utilisés, tous deux répondent aux exigences générales de NEC 250.52(A)(5) et tous deux ont leur place dans les installations du monde réel-. La question n’est pas de savoir lequel est universellement meilleur, mais lequel convient le mieux aux conditions spécifiques de votre projet.
Cet article détaille les différences réelles en termes de performances, de longévité, de coût et de risque, afin que vous puissiez prendre une décision éclairée avant que la tige ne soit enfoncée dans le sol.
Tige de terre
Comment chaque type est fabriqué
A tige de terre galvaniséecommence par un noyau en acier-laminé à chaud, généralement doté d'une résistance à la traction d'environ 58 000 psi. L'acier est ensuite recouvert d'une couche de zinc, généralement par un processus de galvanisation à chaud-. Le revêtement de zinc sur une tige standard a une épaisseur d'environ 3,9 mils. Le zinc sert de ce que les ingénieurs appellent une anode sacrificielle : il se corrode avant l'acier, ce qui permet de gagner du temps avant que le noyau ne soit exposé.
A tige de mise à la terre recouverte de cuivreutilise un noyau en acier étiré à froid-de qualité supérieure-, avec une résistance à la traction dépassant souvent 90 000 psi, puis lie une couche de cuivre à l'extérieur. Le revêtement de cuivre a une épaisseur d'environ 10 mils, soit plus de deux fois la couche de zinc d'une tige galvanisée. Le cuivre ne se sacrifie pas pour l’acier comme le fait le zinc. Au lieu de cela, il forme une barrière stable et non réactive qui résiste à la plupart des environnements de sol sans se dégrader.
La différence structurelle est importante lors de l’installation. Une résistance à la traction plus élevée signifie que la tige recouverte de cuivre est moins susceptible de se plier ou de se déformer lorsqu'elle est enfoncée dans un sol dur ou rocheux.
Tige de mise à la terre galvanisée VICTORY Tige de mise à la terre VICTORY recouverte de cuivre
Résistance à la corrosion : les chiffres racontent l'histoire
Trois études majeures à long terme-ont été menées sur la corrosion des piquets de terre, couvrant près d'un siècle de données de terrain.
Le Bureau national des normes a enterré des spécimens d’acier galvanisé sous terre pendant dix ans. Les revêtements de zinc de 0,0035 pouce ou moins ont été entièrement détruits et les piqûres de l'acier sous-jacent avaient déjà commencé. Dans la même étude, des spécimens d’acier recouvert de cuivre enfouis pendant treize ans ont montré une pénétration beaucoup plus superficielle dans le matériau.
Le National Electrical Grounding Research Project (NEGRP), mené de 1992 à 2002 sous la supervision de la NFPA, a produit les chiffres les plus largement cités. Les données finales placent la durée de vie moyenne d'un piquet de terre zingué-à environ 15 ans. Les tiges recouvertes de cuivre sont arrivées à 40 ans et plus.
L'étude du génie civil naval des années 1960 est parvenue à des conclusions similaires, et l'utilisation des tiges galvanisées et en acier doux a finalement été interdite par la marine américaine en fonction de leurs performances sur le terrain.
| Facteur | Tige de terre galvanisée | Tige de mise à la terre recouverte de cuivre |
|---|---|---|
| Matériau de base | Acier laminé à chaud-, ~58 000 psi | Acier étiré à froid-, 90,000+ psi |
| Revêtement | Zinc, ~3,9 mils | Cuivre, ~10 mils |
| Mécanisme de revêtement | Anode sacrificielle (le zinc se corrode en premier) | Barrière stable (le cuivre résiste à la corrosion) |
| Durée de vie estimée | ~15 ans | 40+ ans |
| Coût initial | Inférieur | Plus haut |
| Meilleur environnement | Sols secs et peu-corrosifs ; utilisation temporaire | Sols humides, acides ou chimiquement actifs |
| Certification UL467 | Disponible | Disponible |
Les arguments en faveur du galvanisé : quand cela a du sens
Les tiges galvanisées ne sont pas un mauvais produit. Il s'agit d'un produit-éprouvé, utilisé dans les bonnes circonstances.
Pour les installations temporaires, les projets de construction de courte durée-ou les sites situés dans des sols secs-à faible humidité avec un pH neutre, un piquet de terre galvanisé peut fonctionner de manière fiable pendant sa durée de vie prévue sans aucun problème. Le coût initial inférieur le rend également pratique pour les projets à grande échelle- où des centaines de tiges sont nécessaires et où les conditions du sol n'exigent pas de matériaux de qualité supérieure.
Il existe un autre facteur important à comprendre : si votre installation implique déjà d'importants composants en acier galvanisé souterrains, tels que des tiges d'ancrage ou des supports en acier de construction, l'utilisation d'une tige de terre galvanisée peut en fait être le choix le plus judicieux. Placer une tige plaquée de cuivre à proximité immédiate de l'acier galvanisé crée une cellule galvanique. Les deux métaux différents, le cuivre et le zinc, réagissent en présence d’humidité du sol et le zinc se corrode à un rythme accéléré. Ceci est particulièrement pertinent pour les installations de pylônes haubanés, les poteaux de distribution avec quincaillerie galvanisée et les structures de sous-stations où les composants souterrains en acier sont courants. La correspondance des matériaux élimine complètement ce risque.
Une idée fausse courante à propos des tiges recouvertes de cuivre
De nombreux acheteurs supposent que les barres recouvertes de cuivre sont préférées principalement parce que le cuivre conduit mieux l’électricité que le zinc. C’est une hypothèse raisonnable, mais elle n’est pas tout à fait exacte.
Le véritable avantage du revêtement en cuivre est la protection contre la corrosion et non la conductivité. Les recherches de nVent ERICO, l'un des principaux fabricants du secteur des mises à la terre, soulignent clairement ce point dans leur littérature technique publiée. Le cuivre est un bon conducteur, mais c'est le noyau en acier qui transporte la majeure partie du courant de défaut. La couche de cuivre est là pour empêcher le noyau d’acier de se corroder sous terre pendant des décennies.
Il existe également une nuance dans la manière dont les tiges recouvertes de cuivre sont fabriquées. Le terme « plaqué cuivre » fait généralement référence à une tige dans laquelle le cuivre est lié mécaniquement ou soudé autour du noyau en acier. « Cuivre lié » fait référence à un processus de galvanoplastie qui produit un revêtement plus uniforme et plus adhérent. Lors de l'installation, enfoncer la tige dans un sol dur peut rayer ou entailler la gaine de cuivre, en particulier sur les tiges gainées. Ces cassures de surface exposent l’acier situé en dessous au sol, ce qui peut accélérer la corrosion localisée. Si vous enfoncez des tiges dans un sol difficile, une tige à liant cuivre avec son revêtement plus uniforme mérite d'être spécifiée.
Type de sol et environnement : le facteur décisif
La variable la plus importante dans cette décision est la destination de la canne.
Les sols acides, les sols à forte teneur en humidité, les environnements côtiers avec infiltration de sel et les sites industriels contaminés par des produits chimiques accélèrent tous la dégradation du zinc. Dans ces conditions, un piquet de terre galvanisé atteindra la fin de sa durée de vie bien avant la moyenne de 15 ans, parfois en quelques années seulement. Les tiges de cuivre ou plaquées de cuivre résistent nettement mieux dans ces environnements car le cuivre forme une patine naturelle qui résiste à d’autres attaques chimiques.
Dans les sols secs de l'intérieur des terres avec un pH neutre ou proche-neutre, les tiges galvanisées fonctionnent plus près de leur durée de vie nominale et représentent une valeur raisonnable.
Pour les environnements extrêmes, en particulier les sites marins ou côtiers fortement exposés au sel, les tiges en acier inoxydable méritent d'être considérées comme troisième option, même si leur prix est élevé.
Conformité et certification
Des tiges de terre galvanisées et cuivrées peuvent être produites pour répondre à la norme UL 467, la norme relative aux équipements de mise à la terre et de liaison publiée par Underwriters Laboratories. La certification UL 467 est importante pour les projets commerciaux et industriels, la conformité aux assurances et les exigences d'interconnexion au réseau. Lors de l'achat de tiges pour des projets à l'échelle des services publics ou des travaux d'infrastructure, la spécification de produits répertoriés UL 467 évite les complications lors de l'inspection.
Le NEC en vertu de la section 250.52(A)(5) exige que les tiges de terre aient au moins 5/8 pouces de diamètre et 8 pieds de longueur, à moins que la tige répertoriée ait un diamètre de 1/2 pouce, et précise qu'elles doivent être répertoriées. Confirmez toujours que toute canne achetée est accompagnée de la documentation de certification appropriée, et pas seulement des réclamations du fabricant.
Guide de décision pratique
Si vous décidez entre les deux types pour un projet à venir, ces questions le précisent rapidement.
Combien de temps doit durer cette installation ? Si la réponse est 20 ans ou plus sans accès pour maintenance, le revêtement en cuivre est le choix évident. S’il s’agit d’une installation temporaire ou avec un cycle de maintenance planifié, la galvanisation peut convenir.
A quoi ressemble le sol ? Les sols humides, acides ou côtiers favorisent le revêtement en cuivre. Les sols secs et neutres sont ceux où la galvanisation fonctionne le mieux.
Y a-t-il des composants en acier galvanisé souterrains à proximité immédiate ? Si oui, les tiges galvanisées évitent d'introduire un couple galvanique.
Quelle est la structure budgétaire ? Le revêtement en cuivre coûte plus cher par tige, mais le nombre réduit de remplacements au cours de la durée de vie de l'installation inverse généralement ce calcul dans les projets-de longue durée.
Une note sur l'approvisionnement
Le matériel de mise à la terre fait partie de ces catégories de produits pour lesquelles la certification et la traçabilité des matériaux sont considérablement importantes. Les piquets de terre sont enterrés et invisibles après l'installation. Une tige qui ne répond pas aux spécifications de résistance à la corrosion ne montrera aucun signe de problème jusqu'à ce qu'un défaut se produise, auquel cas le système de mise à la terre peut ne plus fonctionner comme prévu.
Victory Electric Power Equipment Co., Ltd., avec plus de 25 ans d'expérience dans la fabrication de matériel de lignes électriques et de raccords électriques, fournit des piquets de terre galvanisés qui répondent aux normes de qualité internationales pour les projets de services publics et de distribution dans plus de 50 pays. Si votre projet nécessite des produits de mise à la terre traçables et certifiés, l'équipe d'ingénierie de Victory Electric peut vous conseiller sur les exigences des spécifications et fournir la documentation dont votre projet a besoin. Contactez Victory Electric directement pour discuter des spécifications du produit, des certifications et des options de personnalisation pour votre prochain travail.