Данни от полеви изследвания от фотоволтаична централа в Саудитска Арабия с мощност 150 MW (4200 химически електрода, средно съпротивление на подложката 3,1 Ω) и експортни доставки от Близкия изток/Африка/Южна Африка: защо стандартните задвижващи пръти се провалят в песъчлива, скалиста и латеритна почва — и какво казва документът за обществена поръчка.

Разговорът, върху който искам да задълбоча тази статия, се случи през август 2020 г., когато базиран в Мадрид EPC изпрати запитване, което доведе до проекта за фотоволтаична система с мощност 150 MW в Саудитска Арабия, от който идват данните в тази статия. В имейла със запитване се питаше захимически заземителни прътиза фотоволтаичен обект от голям мащаб, където проучването за съпротивление на почвата беше в диапазона от 1500 до 2200 Ω·cm. Геотехническият доклад беше ясен, EPC беше компетентен, а обектът се намираше в каличе пояс, който водещият инженер беше видял по по-малък проект в Чили през 2018 г., където инвентаризация на поливан прът беше надхвърлила границата на допирно напрежение през третата година, защото две планирани посещения за поливане бяха пропуснати по време на ограниченията за пътуване, свързани с COVID. Той не искаше да повтаря това. Статията, която четете, е инженерният аргумент, който произлезе от този имейл - рамката за типа почва, която EPC в крайна сметка е написал в документа за обществена поръчка, и полевите данни от завода, който я е произвел.

Това ръководство е предназначено за екипи по обществени поръчки, които получават подобно запитване: собственици на проекти в Близкия изток, Африка и Югоизточна Африка, чийто геотехнически доклад е на бюрото, чийто проектантски екип иска химически електрод, а не задвижващ прът, и чийто документ за обществена поръчка трябва да бъде написан през следващите две седмици. Трите вида почва по-долу – пясък, скала и латерит – са тези, които се появяват най-често в тези доклади, а режимите на отказ са специфични за всеки от тях. Това, което не се променя в трите, е отговорът от страна на обществените поръчки.

1. Пясъчна почва — повреда „жица във въздуха“

Сухият пясък е най-противоречивият от трите режима на повреда. На хартия изглежда като идеално фина заземителна среда: тя е рохкава, дренира се добре и е лесна за пробиване с шнек. Четирипиновото отчитане на Венер обаче разказва различна история. Сухият пустинен пясък на дълбочина 1 м обикновено показва между 3000 и 10 000 Ω·cm; пясъкът от дюни на дълбочина 1,5 м може да показва над 20 000 Ω·cm в най-лошия случай. Причината е йонна, а не механична: сухият пясък почти няма съдържание на глина и почти няма съдържание на разтворени минерали, които да отвеждат ток от повърхността на пръта.

Това, което променя изчислението, е влагата на повърхността на пръта. A химически заземителен прътпредставлява медно облицовано ядро, разположено вътре в 100 мм шнеков пръстен, като пръстенът е запълнен с хигроскопичен запълващ състав (обикновено бентонит, смесен с магнезиев сулфат). Съставът абсорбира околната влага от почвата и от сезонната влажност, задържа я към повърхността на пръта и бавно освобождава йонно съдържание в непосредствения обем на почвата. Резултатът е, че границата между пръта и почвата се държи като почва с размер около 200 Ω·cm, дори когато околната почва е с размер 8000 Ω·cm. Геометрията на пръта NEMA GR-1 остава непроменена; това, което се променя, е контактът с почвата.

При нашите доставки в Близкия изток между 2020 и 2025 г., средното съпротивление на подложката при инсталации с химически заземяващи пръти в пясъчната лента с размери от 2000 до 8000 Ω·cm достигна 3,6 Ω при проектна цел от 5 Ω, без цикъл на поливане. Инсталациите само със забити пръти на съседни обекти в същата лента показаха съпротивление между 18 и 42 Ω при въвеждане в експлоатация и бяха повторно пробити с шнек през първата година. Прътът беше със същия диаметър. Разликата беше в засипката.

2. Скалистата почва — пречката на слоя Калич

Саудитският обект, който е предоставил полевите данни в тази статия, е имал каличев слой на 3,5 м в югозападния ъгъл на решетката. Първоначалната спецификация е предвиждала 2,4 м забити пръти, които са работили върху 94% от решетката. Останалите 6% са били разположени върху каличе, твърде плитко, за да се пробие през него, и твърде резистивно, за да се игнорира. Шестте контактни площадки в този ъгъл са показали съпротивление над 4,7 Ω при въвеждане в експлоатация, дори с удължен прът до 3,0 м. Направихме две неща: преминахме към двойни електроди с делта-модел (две пръчки с дължина 2,4 м в триъгълник около всяка контактна площадка) и добавихме...колонни графитни заземителни модулина подложките на трансформаторите средно напрежение, паралелно. Повторното тестване на петата година показа най-лошия резултат от 4,7 Ω — в рамките на проектния диапазон — защото модулите удължиха еквипотенциалната повърхност странично, където вертикалният път беше блокиран.

Скалистите обекти попадат в две практически категории за екипа по снабдяване. Първата е напукана скала с празнини, запълнени с почва — шнековидна, но прътът осъществява контакт само с почвената фракция, а не със скалната матрица. Втората е непокътната скала или калиш (калциево-карбонатна циментирана почва) на или близо до планираната дълбочина на електрода, където пробиването става или невъзможно, или неикономично. Близкият изток и западната част на САЩ са свидетели на голяма част от втората категория; големи части от Саудитска Арабия, Катар и ОАЕ имат калишен слой между 2 и 4 м, аISRIC Световна почвена информацияКаталогът поставя същия профил в целия Сахел и Африканския рог в сезонно сухите зони.

За по-задълбочен въпрос, свързан с обществените поръчки на скалисти обекти,Център за данни за класификация на почвите на ФАОпозволява на екип по обществени поръчки да изготви регионалната почвена карта, преди геотехническият изпълнител да се мобилизира - най-евтиното място, за да се разбере дали обектът е разположен върху каличе или изветрял гранит.Справочен документ на ФАО за световните почвие полевата справка за имената на почвените класове, които се появяват в BES (Бюлетин за оценка на офертите).

3. Латеритна почва — проблемът със сезонните колебания

Латеритът е вид почва, при която стандартен задвижващ прът преминава през пускане в експлоатация и след това тихо преминава през прозореца за допирно напрежение по време на сухия сезон. Латеритът е богата на желязо и алуминий остатъчна почва, разпространена в тропическа Африка (Нигерия, Гана, Кения, Мозамбик), Южна Азия (голяма част от полуостров Индия, Шри Ланка, части от Бангладеш) и части от Южна Америка (бразилския североизток, Гвиана). Почвеният профил е добре дрениран и има високо съдържание на железен оксид, което му придава характерния червено-кафяв цвят.

Електрическият проблем е сезонната промяна. Публикуваните полеви проучвания на западноафрикански латерит обикновено отчитат съпротивление през влажния сезон в диапазона от 200 до 800 Ω·cm — напълно работещо за стандартен забит прът — и съпротивление през сухия сезон над 5000 Ω·cm — извън работещия диапазон за същия прът. Забитият прът не се променя; почвата около него се променя. 6-месечен цикъл на поливане може да стабилизира отново показанията за сухия сезон, но същият проблем с дисциплината на поливане се появява отново: екип за поливане, който не се яви в точното време, оставя подложката в зоната на отказ на прозореца на напрежението на допир за останалата част от сухия сезон.

За латеритните обекти в SEA важи същата сезонна логика с леко различно сезонно време: сухият сезон в Индонезия и Филипините е по-кратък, но по-интензивен от сухия сезон в Западна Африка, което означава, че колебанието на съпротивлението е компресирано в по-тесен прозорец. Моделът на работа с химическо-земно-пръчково засипване – задържане на влага, без цикъл на поливане – работи и в двата случая.

4. Какво съдържа документът за обществена поръчка

При трите типа почва, посочени по-горе, инженерното решение е едно и също: стандартната задвижваща пръчка не е правилният продукт. Документът за обществена поръчка трябва да посочва какъв е.

Три контрола от страна на обществените поръчки правят разликата между спецификация, която решава проблема, и спецификация, която го създава.

1. Протокол от типово изпитване, приложен към поръчката за поръчка.Химическият заземителен прът не е просто медна тръба – това е химичният състав вътре в него. Доставчикът трябва да изпрати протокол от типово изпитване с четири свойства: коефициент на намаляване на съпротивлението при референтна влажност, дългосрочна йонна стабилност при 60 °C / 30 дни, задържане на влага при 90-дневно изсъхване и съответствие с екологичните изисквания на етап ESIA. Загубихме партида от 2019 г. заради смес от натриев хлорид (хлоридът атакува медно обвити сърцевини вътре в обвивката), а нашата партида от доставчик от 2022 г. не премина теста за йонна стабилност при 65% задържане – под нашия вътрешен праг от 80% – поради което квалифицирахме вътрешна линия за смесване. Доставчикът, който не може да изпрати този протокол, е доставчикът, който се появява в края на втората година с имейл „имаме ново подобрено съединение“.
2. Стандартът на конектора е заключен на IEEE 837.Механичните клещи не преминават теста за импулсен ток вIEC 62561-1и не трябва да се използва в проекти от голям мащаб. Стандартът за конектори е частта от спецификацията, която защитава актива през целия 25-годишен проектен живот.
3. Геометрия на пръта наNEMA GR-1.Диаметър от 17,2 мм до 25,4 мм, дебелина на медната обвивка ≥ 254 µm. Дебелината на обвивката е от най-голямо значение при импулсни токови натоварвания (ESE крайни точки, MV контактни площадки) — тънката обвивка се поврежда първа.

5. Приключване — Какво първо трябва да попита отделът за обществени поръчки

Саудитската електроцентрала с мощност 150 MW, за която е писано в тази статия, показа средно съпротивление на контактните площадки от 3,1 Ω при проектна цел от 5 Ω при повторното тестване след петата година, като най-лошото съпротивление на контактните площадки беше 4,7 Ω в югозападния ъгъл, където калишът спря вертикалното задвижване. Нито една от тези стойности не съществуваше като аргумент при обществените поръчки, когато EPC на Мадрид изпрати имейла с запитване от август 2020 г. - те са резултат от записването на химичния състав за засипване, стандарта за конектор, геометрията на пръта и целевата почвена последователност в един и същ документ, а след това оставянето на монтажния екип да свърши работата.

Ако сте собственик на проект в Близкия изток, Африка или Югоизточна Азия и документът за обществена поръчка е отворен, въпросът, който определя дали проектът ще остане в рамките на проектния си прозорец за следващите 25 години, не е „кой прът да купя“ — а „какво е съпротивлението на почвата на планираната дълбочина на електрода и кой от трите режима на повреда по-горе се прилага“. Първо вземете отговора за почвата; следва отговорът за продукта. Въпросът за обществената поръчка е след това кое от двете продуктови семейства —химически заземителен прът or колонен графитен заземителен модул(или и двете, на най-трудните терени) — отговаря на почвената лента и ограничението на дълбочината. Пълната страница с категории на/химически-заземяващ-електрод/има опции за геометрия иТоп 5 производители на електролитни йонни заземителни пръти за 2025 г.Блогът има кратък списък с доставчици.

За пакет от мостри и доклад за типово изпитване на четири свойства по конкретен проект, най-бързият път естраница за контактиДоставките на мостри за проекти за Близкия изток, Африка и Югоизточна Африка обикновено напускат фабриката в рамките на същата седмица, като техническите отговори се получават в рамките на един работен ден.