Ръководство за спецификации на полеви данни за инженери по енергетика, строителство и проектиране на слънчева енергия: как 4200 химически заземителни електрода, доставени до фотоволтаична централа с мощност 150 MW в Саудитска Арабия, са имали съпротивление на подложката от 3,1 Ω в продължение на пет години при почва с дебелина 1800 Ω·cm — и стъпките за снабдяване, монтаж и одит, които ни доведоха до това.

Данните от полето в тази статия идват от саудитска фотоволтаична централа с мощност 150 MW, която достигна до нас през август 2020 г. като рутинно запитване. Базираният в Мадрид EPC премина от цена за бройка към спецификация във втория имейл - техният водещ инженер беше преживял проект с мощност 50 MW през 2018 г., където инвентарът с по-ниско напрежение на допир беше надхвърлил границата на допирно напрежение през третата година. Следва последователността от доставки, монтаж и одит, която доведе до среден модел от 3,1 Ω / най-лош 4,7 Ω / петгодишен модел на работа без поддръжка - и едната партида от доставчици, която почти го счупи.

1. Спецификацията без поддръжка, която започна с неуспешно поливане на пръчки

Референтният отказ беше чилийска фотоволтаична централа с мощност 50 MW, пусната в експлоатация през 2018 г. с конвенционални задвижвани медно облицовани пръти и шестмесечен цикъл на поливане. До третата година прозорецът на напрежението на допир на шест инверторни подложки се беше изместил над проектния марж, тъй като две планирани посещения за поливане през 2020 г. бяха пропуснати (ограничения за пътуване поради COVID). Прътите не бяха физически повредени - те бяха изсъхнали. Съпротивлението на подложките премина прага от 5 Ω на три от шестте подложки.

Това е оперативната празнина, която затваря химическият заземителен електрод. Нашият продукт е стоманена сърцевина, облицована с мед (17,2 мм до 25,4 мм), вътре в шнеков пръстен с диаметър 100 мм до 150 мм, запълнена с хигроскопично съединение - бентонитова глина, смесена с магнезиев сулфат и добавка за задържане на влага. Съставът абсорбира околната влага и я задържа върху повърхността на пръта; магнезиевият сулфат поддържа проводимостта на непосредствения обем на почвата. Последица на ниво инсталация е, че прозорецът на допирно напрежение остава в рамките на проектния диапазон за 25- до 30-годишния проектен живот, а цикълът на поливане отпада от плана за експлоатация и поддръжка.

За саудитския проект разликата между напоен електрод и химически електрод беше петгодишен ангажимент за експлоатация и поддръжка, който EPC вписваше в актива още от първия ден. След като тази рамка е готова, премията за бройка се превръща в оправдан пункт.

2. Картата на съпротивлението на почвата, която определи 4200 електрода

Честният отговор наКога химическият електрод престава да бъде по изборе картата на съпротивлението на почвата. За завода в Саудитска Арабия проведохме четирипиново проучване на Wenner по площта на решетката от 1,8 km² с пинове на планираната дълбочина на електродите (сонди 1,5 m и 3,0 m). Разбивката по-долу е това, което използвам, когато EPC задава същия въпрос по нов проект.

Числото, което има значение, е показанието на съпротивлението на планираната дълбочина на електрода, а не показанието на повърхността.На саудитския обект повърхностното отчитане с четири пина е 380 Ω·cm (което би предполагало, че забит прът е достатъчен); отчитането от 1,5 м е 1400 Ω·cm, а отчитането от 3,0 м е 1800 Ω·cm. Без пластовото проучване, EPC би посочил инвентаризация с обводнен забит прът.

3. Какво всъщност означава „без нужда от поддръжка“ в нашия доклад от типово изпитване

Фразата е стандартна за индустрията, но небрежна, затова я фиксираме писмено за всяка пратка. Химически заземителен електрод, който не се нуждае от поддръжка, на нашия док за корабоплаване има четири инженерни свойства, които се показват в протокола от типово изпитване, а докладът е това, което EPC трябва да поиска да види, преди да подпише поръчката.

1. Хигроскопичен засип (наIEC 62561-7).Бентонит, смесен с магнезиев сулфат (не натриев хлорид, който атакува медно облицовани сърцевини). Тестът за йонна стабилност при 60°C / 30 дни разкрива недостатъци на доставчиците: съответстващите съединения поддържат ≥80% намаление на съпротивлението; партидата на доставчика от 2022 г. спадна до 65%, което задейства преминаването към вътрешнофирмено смесване.
2. Стоманена сърцевина с медно покритие доNEMA GR-1, минимална облицовка от 254 µm.Контролира галваничната корозия. Отхвърлихме доставчик от 2021 г., чиято обвивка беше 180 µm — в рамките на спецификацията за заземяване на сигнали с нисък ток, но твърде тънка за импулсното токово натоварване, което ESE краят носи по време на удар.
3. Постоянна инспекционна яма с прозорец за измерване, прикрепен към скоби.Полимер 300 мм × 300 мм × 300 мм (не бетон; пукнатини в бетона при сухо-термичен цикличен цикъл). Отчитането с скоби позволява на екипа по експлоатация и поддръжка да провери повторното изпитване след петата година за 30 секунди на подложка.
4. Няма планирано повторно поливане в плана за експлоатация и поддръжка.Саудитското ръководство изисква прекъсване на захранването на първата, третата и петата година - нищо по средата. Шест- или дванадесетмесечен цикъл на поливане означава, че електродът е бил неправилно специфициран.

Разграничението между aхимически заземителен електроди единелектролитен йонен заземителен прътв нашата линия е геометрична, а не функционална — медна тръба срещу стоманена сърцевина с медно покритие, един и същ запълващ слой. И двата варианта постигнаха една и съща средна стойност от 3,1 Ω спрямо целта от 5 Ω в завода в Саудитска Арабия.

4. Четирите стандарта, кръстосано препратени в саудитската спецификация

Саудитската спецификация препраща към четири стандарта. Кой стандарт е уреждал кое решение е частта, която ЕПК най-често оставят имплицитно - ето работната карта.

За подложки за средно напрежение и подстанцията POI,IEEE 80иIEEE 665бяха ограничението за свързване, а не съпротивлението на контактните площадки. И двамата водачи трябваше да се споразумеят за IEEE 837, преди някой от тях да се подпише.

5. Къде всъщност са били разположени електродите в решетката

В завода в Саудитска Арабия, на въпроса „къде да ги сложа“ беше отговорено с помощта на еднолинейна диаграма, която EPC е преразгледал три пъти преди изпращането на първия контейнер. Химическите електроди са били разположени на пет различни типа местоположения - и документът за обществена поръчка е трябвало да посочва кой стандарт регулира кое местоположение, тъй като една и съща геометрия на електрода е била специфицирана различно за всяко от тях.

Фигура 2 — Електролитен йонен заземителен химичен електрод тип прът в завършена инспекционна шахта на инверторна площадка на завод в Саудитска Арабия. Медно облицованата сърцевина е екзотермично заварена към заземяващия проводник на оборудването на нивото на инспекционната шахта.

1. Инверторни подложки.Започна се с по един на подложка; добавен е втори на 14 подложки, където 1,5 м проучване е било над 1800 Ω·cm (1316 електрода, средно 3,1 Ω).
2. подложки за трансформатори средно напрежение.Два електрода на подложка плюс повърхностен слой от чакъл, проектирани срещу напрежение на допир и стъпка по IEEE 80 (84 подложки, 168 електрода).
3. Комбинационни кутии.Един електрод на кутия (1890 електрода).
4. Двата края на главния заземителен шланг за постояннотоково оборудване.Два електрода (1,4 км магистрала).
5. Крайни скоби за мълниеотвод ESE.24 въздушни терминала ESE по периметъра на решетката и корпуса на разпределителното устройство средно напрежение, всеки с електролитно-йонно заземяващо прътово завършване (ограничението беше капацитетът на импулсен ток).

Общо: 4200 химически електрода, съответстващи на графика за обществени поръчки на EPC и контейнерите, напуснали Синчан между септември 2020 г. и март 2022 г. Грешката, която виждам най-често при първата редакция, е третирането на всичките пет типа локации като идентични - те не са. Документът за обществената поръчка трябва да посочва кой стандарт регулира кое местоположение.

6. Спецификацията за химия на засипката, която всъщност диференцира доставчика

В проекта за Саудитска Арабия, спецификацията за засипка раздели двамата финалисти в списъка с оферти. Единият изпрати 14-страничен каталог с една-единствена препратка към IEC 62561-7 на задната корица. Другият изпрати 38-страничен протокол от типово изпитване, обхващащ коефициента на намаляване на съпротивлението при четири референтни условия на влажност, резултата от йонна стабилност 60°C / 30 дни, кривата на задържане на влага 90 дни и декларацията за съответствие с екологичните изисквания на етап ESIA. Вторият е доставчикът, когото EPC вписва в 25-годишен план за експлоатация и поддръжка.

Езикът на обществените поръчки, който в крайна сметка написахме за саудитската спецификация, изброяваше четири свойства - същите четири, които тестваме вътрешно за всяка пратка, и същите четири, които се появяват в нашия доклад за типово изпитване.

• Коефициент на намаляване на съпротивлението (съгласно IEC 62561-7).Стандарт: 12:1 при 20% референтна влажност.
• Дългосрочна йонна стабилност (60°C / 30-дневно повторно тестване).Магнезиев сулфат върху натриев хлорид (хлоридът атакува медно облицовани сърцевини); праг на задържане ≥80%. Партидата на доставчика от 2022 г. се върна на 65% - спусъкът за вътрешно производство на смеси.
• Задържане на влага в продължение на 90 дни цикъл на съхнене.73% задържане след 90 дни при 35°C / 30% относителна влажност — данните, използвани от EPC за определяне на повторното тестване на петата година.
• Съответствие с екологичните изисквания при ОВОС (Environmental Efficiency - Оценка на въздействието върху околната среда).Преминава стандартния панел за инфилтрат под 1 mg/L за регулирани метали.

Фабриката, която показва протокола от типово изпитване за четири свойства, е тази, която EPC включва в 25-годишен план за експлоатация и поддръжка; тази, която има само лист с размери на пръта, се появява на втората година с имейл за „ново подобрено съединение“.

7. Как определихме шестстъпковата процедура за саудитския енергиен сертификат

Шестстъпковата процедура по спецификация, през която преминахме през EPC, е същата, която прилагаме за всеки фотоволтаичен проект от голям мащаб. Това не е общ списък - всяка стъпка е свързана с решение, което EPC инженерът трябва да вземе за своя конкретен проект.

1. Извършете проучване на съпротивлението на почвата с четирипинов тест на Wenner по целия планиран отпечатък.Рекорд при дълбочини на сондата 1,5 м и 3,0 м. Разликата между повърхността и дълбочината на саудитския обект е била 4× (380 Ω·cm срещу 1800 Ω·cm).
2. Задайте целево съпротивление за всяка подложка от еднолинейната диаграма на проекта.Саудитският EPC определи 5 Ω на инверторна подложка и 1 Ω за общата еквипотенциална мрежа; и двете стойности бяха спазени през повторното тестване през петата година.
3. Посочете писмено химичния състав на засипката, като приложите протокола от типово изпитване за четири свойства.Партидата от доставчици от 2022 г. беше тестовият случай - докладът отчита 65% задържане преди доставка.
4. Заключете геометрията на пръта и стандарта на конектора.17,2 мм × 2,4 м медно покритие за инверторни подложки; 25,4 мм × 2,4 м електролитна йонна геометрия за средноволтови подложки и мълниезахвати. Екзотермично заварени конектори заIEEE 837, без механични скоби.
5. Монтира се в ненарушена почва с вертикален шнек 100 мм.Един и същ шнек за целия масив — без специални инструменти. Запълнете пръстена преди запечатване на инспекционната яма; избягвайте монтаж през застояла вода (14-дневен сух период преди монтаж е емпирично правило на този обект).
6. Проверете с тест за спад на потенциала при въвеждане в експлоатация и на петата година.Съгласно методологията на IEEE 81; съпротивление на трупите, температура на почвата и влажност. Повторното тестване на завода в Саудитска Арабия през петата година показа средно съпротивление от 3,1 Ω, като най-лошото съпротивление на контактната подложка беше 4,7 Ω.

8. Блокът с размери, който не успяхме да изберем правилно от първия път

Първите 200 електрода в завода в Саудитска Арабия бяха доставени със 75 мм шнек (инженерът на обекта на EPC го беше използвал в предишен проект със задвижващ прът) и полевите показания се върнаха със средно 5,8 Ω спрямо цел от 5 Ω - съединението нямаше място за хидратация. Преминахме на 100 mm за останалите 4000 електрода и средното съпротивление спадна до 3,1 Ω. 200-те отвора с малък размер не бяха повторно пробити със шнек; те са 6% от площадките в диапазона „над 2000 Ω·cm“, които получиха обработка с двоен електрод.

Разликата от 0,4 Ω между шнека с диаметър 75 мм и 100 мм е най-голямата променлива от страната на монтажа, която сме измервали – и това е променливата, която контролира строителният инженер на EPC, а не фабриката или химията за засипване. Линията за смесване може да се затегне от бюрото за спецификации; шнекът не може.

9. Как това се свързва с глобалното изграждане на слънчева енергия — и защо е важно за обществените поръчки по договори за енергийна ефективност и строителство (EPC) през 2026 г.

Съпротивлението от 3,1 Ω на саудитската електроцентрала не е отклонение. В рамките на нашите доставки за периода 2020-2025 г. до големи фотоволтаични системи в Близкия изток, Северна Африка, Югозападната част на САЩ и вътрешността на Австралия, средното съпротивление на подложките при правилно специфицирани инсталации е в диапазона от 2,8 до 3,6 Ω, спрямо целевата стойност от 5 Ω. Разсейването от 0,8 Ω се определя от почвената лента и дисциплината на диаметъра на шнековия отвор от страната на монтажа. Последователността на химичния състав на засипката е по-малко важна от дисциплината на диаметъра на шнековия отвор – откритие, което изненада нашия екип по осигуряване на качеството, когато одитирахме данните от повторните тестове за петата година спрямо данните от монтажа.

Този модел на полеви данни е в противоречие с изграждането, което сега се инсталира, чрезПроследяване на IEA-PVPS, доста над 400 GW нов фотоволтаичен капацитет годишно.IEA-PVPS моментна снимка 2024потвърждава, че кумулативната PV е преминала 2 TW;МАЕ Възобновяеми енергийни източници 2024Докладът прогнозира, че фотоволтаичните системи от комунален мащаб ще останат най-големият фактор за новия капацитет за възобновяема енергия до 2030 г. За екипите по обществени поръчки заземяването се е преместило от обща линия с пръти и скоби към призната категория спецификации за комунален мащаб - и доставчиците, които могат да изготвят доклада за типово изпитване за четири свойства, са тези, които печелят запитването.

10. Често задавани въпроси от екипите за обществени поръчки по EPC

Какво представлява химическият заземителен електрод за слънчева електроцентрала?

Стоманен прът, облицован с мед, монтиран вертикално и заобиколен от хигроскопичен запълващ слой, който абсорбира околната влага, стабилизирайки съпротивлението на електродите в продължение на години без ръчно поливане. В завода в Саудитска Арабия са доставени 4200 броя през периода 2020-2022 г. със средно съпротивление от 3,1 Ω на петата година.

Защо е важно заземяването без нужда от поддръжка за фотоволтаични системи от голям мащаб?

Растенията покриват десетки до стотици хектари с хиляди места за поставяне на електроди. Традиционният електрод с шест- или дванадесетмесечен цикъл на поливане оставя актива незащитен, ако графикът се наруши. Заземяването без нужда от поддръжка премахва този цикъл.

Какво съпротивление на почвата е твърде високо само за забит прът?

Над приблизително 1000 Ω·cm, единичен задвижван пръчков прът с медно покритие не може надеждно да достигне под 5 Ω на площадката без неразумно голям брой пръчки или много дълбоки инсталации. В саудитската електроцентрала 73% от решетката беше в диапазона 1000-2000 Ω·cm; 6% над 2000 Ω·cm получиха електроди с делта-образна структура.

Кои стандарти се прилагат за химическото заземяване на фотоволтаични централи?

IEEE 837за конектори,IEEE 80 / IEEE 665за дизайн в стил подстанция,IEC 62561-7за заземителни съединения иNFPA 70 (NEC) Член 690за заземяване на фотоволтаична система.NEMA GR-1покрива самата пръчка.

Колко дълго издържа един химически електрод?

Правилно специфицираният електрод осигурява стабилен диапазон на съпротивление за целия проектен живот от 25 до 30 години. Медната облицовка контролира галваничната корозия; засипката остава активна, защото е хигроскопична. 4200-те електрода на завода в Саудитска Арабия не са били поливани повторно от инсталирането им.

Химическите електроди отговарят ли на изискванията на NEC 690?

Да.NFPA 70 (NEC) Член 690обхваща заземяване на фотоволтаична система; химически електрод с медно облицовано ядро ​​иIEEE 837фитингите отговарят на изискването.

По какво се различава химичният състав на засипката от този само на бентонит?

Чистият бентонит е хигроскопичен, но намалява йонното си съдържание в сухи сезони. Засипката, която не изисква поддръжка, добавя пакет от електролитни соли (обикновено магнезиев сулфат) плюс добавка за задържане на влага.

Къде трябва да се поставят химическите електроди върху фотоволтаичен панел?

В саудитската централа: 1316 на инверторни площадки, 168 на площадки средно напрежение, 1890 на комбинирани кутии, 2 в двата края на 1,4-километровата постояннотокова магистрала, 24 на мълниезахватни контакти ESE — общо 4200. Геометрията се различава в зависимост от местоположението.

Каква е разликата между химически електрод и електролитен йонен заземителен прът?

Използва се взаимозаменяемо в много информационни листове. Внашата линия, химическият електрод използва медна тръба;електролитен йонен заземителен прътизползва сърцевина, облицована с мед.

11. Заключение — Какво поискахме от саудитския EPC да ни изпрати в първия ден

Ако сте инженер по EPC проекта с отворен документ за обществена поръчка, минимумът, който ни позволява да направим оферта без шестседмичен цикъл на уточняване, са същите шест елемента, които екипът от Мадрид изпрати през август 2020 г.: еднолинейна диаграма с местоположението на електродите, слоесто проучване на Wenner на планираната дълбочина, целевите стойности на съпротивлението за всяка площадка и за всяка решетка, стандартът за конектор (обикновеноIEEE 837), стандартът за запълващ материал (IEC 62561-7) и ограниченията на ОВОСС.

За активен проект, най-бързият път епродуктова страница за химически заземяващ електрод, наелектролитен йонен заземителен прътиназемен модулстраници илиТоп 5блог.Свържете се с нашия отдел за износза директен разговор.