داده‌های میدانی از یک نیروگاه فتوولتائیک ۱۵۰ مگاواتی عربستان سعودی (۴۲۰۰ الکترود شیمیایی، مقاومت متوسط ​​پد ۳.۱ اهم) و محموله‌های صادراتی خاورمیانه/آفریقا/جنوب شرقی آسیا: چرا میله‌های استاندارد در خاک شنی، سنگی و لاتریتی شکست می‌خورند - و در عوض سند تدارکات چه می‌گوید.

گفتگویی که می‌خواهم این مقاله را به آن ربط دهم در آگوست ۲۰۲۰ اتفاق افتاد، زمانی که یک شرکت EPC مستقر در مادرید درخواستی را ارسال کرد که منجر به پروژه فتوولتائیک ۱۵۰ مگاواتی عربستان سعودی شد که داده‌های میدانی این مقاله از آن گرفته شده است. در ایمیل درخواستی در مورد ... سوال شده بود.میله‌های زمین شیمیاییبرای یک سایت فتوولتائیک در مقیاس صنعتی که بررسی مقاومت خاک در محدوده ۱۵۰۰ تا ۲۲۰۰ اهم بر سانتی‌متر قرار گرفته بود. گزارش ژئوتکنیک واضح بود، EPC صلاحیت داشت و سایت در یک کمربند کالیچه قرار داشت که مهندس ارشد در یک پروژه کوچکتر در شیلی در سال ۲۰۱۸ دیده بود، جایی که موجودی میله آبیاری شده در سال سوم از حاشیه ولتاژ تماس فراتر رفته بود زیرا دو بازدید آبیاری برنامه‌ریزی شده در طول محدودیت‌های سفر کووید انجام نشد. او نمی‌خواست این را تکرار کند. مقاله‌ای که می‌خوانید، استدلال مهندسی است که از آن ایمیل بیرون آمد - چارچوب نوع خاک که EPC در نهایت در سند تدارکات نوشت و داده‌های میدانی از کارخانه‌ای که آن را تولید کرد.

این راهنما برای تیم‌های تدارکاتی است که با درخواست مشابهی مواجه هستند: مالکان پروژه‌های خاورمیانه، آفریقا و جنوب شرقی آسیا که گزارش ژئوتکنیک آنها روی میز است، تیم طراحی آنها درخواست الکترود شیمیایی به جای میله‌ی رانده شده دارد و سند تدارکات آنها باید در دو هفته‌ی آینده نوشته شود. سه نوع خاک زیر - ماسه، سنگ و لاتریت - مواردی هستند که بیشتر در این گزارش‌ها ظاهر می‌شوند و حالت‌های شکست مختص هر یک است. چیزی که در این سه مورد تغییر نمی‌کند، پاسخ سمت تدارکات است.

۱. خاک شنی - شکست سیم در هوا

شن خشک، غیرمنطقی‌ترین حالت از بین سه حالت خرابی است. روی کاغذ، شبیه یک محیط ارتینگ کاملاً ریز به نظر می‌رسد: سست است، به خوبی زهکشی می‌شود و به راحتی می‌توان آن را سوراخ کرد. با این حال، عدد چهار پین ونر، داستان متفاوتی را روایت می‌کند. شن خشک بیابانی در عمق ۱ متری معمولاً بین ۳۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ اهم بر سانتی‌متر مقاومت نشان می‌دهد؛ شن تپه‌ای در عمق ۱.۵ متری می‌تواند در بدترین حالت بیش از ۲۰۰۰۰ اهم بر سانتی‌متر مقاومت نشان دهد. دلیل آن یونی است، نه مکانیکی: شن خشک تقریباً هیچ مقدار رس و تقریباً هیچ مقدار مواد معدنی محلولی برای هدایت جریان از سطح میله ندارد.

چیزی که محاسبه را تغییر می‌دهد، رطوبت سطح میله است. A میله زمین شیمیایییک هسته با روکش مسی درون یک حلقه مارپیچی ۱۰۰ میلی‌متری است که حلقه آن با یک ترکیب پرکننده جاذب رطوبت (معمولاً بنتونیت ترکیب‌شده با سولفات منیزیم) پر شده است. این ترکیب رطوبت محیط را از خاک و رطوبت فصلی جذب می‌کند، آن را در برابر سطح میله نگه می‌دارد و به آرامی محتوای یونی را در حجم خاک آزاد می‌کند. نتیجه این است که سطح مشترک میله و خاک مانند خاکی با حدود ۲۰۰ اهم سانتی‌متر رفتار می‌کند، حتی زمانی که خاک توده‌ای اطراف ۸۰۰۰ اهم سانتی‌متر را نشان می‌دهد. هندسه میله NEMA GR-1 بدون تغییر است؛ چیزی که تغییر می‌کند، تماس با خاک است.

در محموله‌های ما به خاورمیانه بین سال‌های ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۵، مقاومت متوسط ​​پد در تاسیسات میله‌های شیمیایی-خاکی در باند شنی ۲۰۰۰ تا ۸۰۰۰ اهم بر سانتی‌متر، بدون چرخه آبیاری، در ۳.۶ اهم در مقابل هدف طراحی ۵ اهم قرار گرفت. تاسیسات میله‌ای-محرک در سایت‌های مجاور در همان باند، در زمان راه‌اندازی بین ۱۸ تا ۴۲ اهم بودند و در سال اول دوباره مته‌کاری شدند. قطر میله یکسان بود. تفاوت در خاکریز بود.

۲. خاک سنگی - تنگنای لایه کالیچه

سایت سعودی که داده‌های میدانی این مقاله را تولید کرده است، یک لایه کالیچ در عمق ۳.۵ متری در گوشه جنوب غربی آرایه داشت. مشخصات اولیه، میله‌های رانده شده به طول ۲.۴ متر را الزامی می‌کرد - که روی ۹۴٪ از آرایه کار می‌کردند. ۶٪ باقی‌مانده روی کالیچ قرار می‌گرفتند که برای عبور از آن بسیار کم‌عمق و برای نادیده گرفتن بسیار مقاوم بودند. شش پد در آن گوشه، حتی با وجود میله‌ای که تا ۳.۰ متر امتداد یافته بود، در زمان راه‌اندازی بالای ۴.۷ اهم مقاومت نشان می‌دادند. ما دو کار انجام دادیم: به الکترودهای دوتایی با الگوی دلتا (دو میله ۲.۴ متری به صورت مثلثی دور هر پد) تغییر دادیم و اضافه کردیم.ماژول‌های زمین گرافیتی ستونیدر پدهای ترانسفورماتور MV به صورت موازی. آزمایش مجدد سال پنجم در بدترین حالت ۴.۷ اهم - در حاشیه طراحی - به دست آمد، زیرا ماژول‌ها سطح هم پتانسیل را به صورت جانبی گسترش داده بودند، جایی که مسیر عمودی مسدود شده بود.

سایت‌های سنگی برای تیم تدارکات به دو دسته عملی تقسیم می‌شوند. دسته اول سنگ‌های شکسته با شکاف‌های پر از خاک هستند - قابل حفاری، اما میله فقط با بخش خاک تماس پیدا می‌کند، نه با ماتریس سنگ. دسته دوم سنگ‌های دست‌نخورده یا کالیش (خاک سیمانی شده با کربنات کلسیم) در عمق الکترود برنامه‌ریزی شده یا نزدیک به آن هستند، جایی که حفاری یا غیرممکن یا غیراقتصادی می‌شود. خاورمیانه و غرب ایالات متحده موارد زیادی از دسته دوم را مشاهده می‌کنند؛ بخش‌های بزرگی از عربستان سعودی، قطر و امارات متحده عربی دارای یک لایه کالیش بین ۲ تا ۴ متر هستند واطلاعات جهانی خاک ISRICاین کاتالوگ، وضعیت مشابهی را در سراسر ساحل و شاخ آفریقا، در مناطق خشک فصلی، نشان می‌دهد.

برای یک سوال عمیق‌تر در مورد تدارکات در سایت‌های سنگی،مرکز داده‌های طبقه‌بندی خاک فائوبه یک تیم تدارکات اجازه می‌دهد قبل از اینکه پیمانکار ژئوتکنیک بسیج شود، نقشه خاک منطقه‌ای را تهیه کند - ارزان‌ترین مکان برای فهمیدن اینکه آیا محل روی بستر آهکی یا گرانیتی هوازده قرار دارد.سند مرجع خاک‌های جهانی فائومرجع میدانی برای نام‌های کلاس خاک است که در نهایت در یک BES (برگه ارزیابی پیشنهاد) قرار می‌گیرند.

۳. خاک لاتریت - مشکل نوسان فصلی

لاتریت نوعی خاک است که در آن یک میله استاندارد رانده شده از مرحله راه‌اندازی عبور می‌کند و سپس تا فصل خشک، بی‌سروصدا از پنجره ولتاژ تماس عبور می‌کند. لاتریت یک خاک باقیمانده غنی از آهن و آلومینیوم است که در سراسر مناطق گرمسیری آفریقا (نیجریه، غنا، کنیا، موزامبیک)، جنوب آسیا (بخش بزرگی از شبه جزیره هند، سریلانکا، بخش‌هایی از بنگلادش) و بخش‌هایی از آمریکای جنوبی (شمال شرقی برزیل، گویان) رایج است. پروفیل خاک به خوبی زهکشی شده و دارای محتوای اکسید آهن بالایی است که به آن رنگ قرمز-قهوه‌ای مشخصی می‌دهد.

مشکل الکتریکی، نوسان فصلی است. بررسی‌های میدانی منتشر شده روی لاتریت غرب آفریقا معمولاً مقاومت ویژه فصل مرطوب را در محدوده ۲۰۰ تا ۸۰۰ اهم بر سانتی‌متر گزارش می‌کنند - که برای یک میله استاندارد کاملاً قابل استفاده است - و مقاومت ویژه فصل خشک را بالای ۵۰۰۰ اهم بر سانتی‌متر - خارج از محدوده قابل استفاده برای همان میله - نشان می‌دهند. میله متحرک تغییر نمی‌کند؛ خاک اطراف آن تغییر می‌کند. یک چرخه آبیاری ۶ ماهه می‌تواند قرائت فصل خشک را دوباره تثبیت کند، اما همان مشکل نظم آبیاری دوباره ظاهر می‌شود: یک تیم آبیاری که در زمان مناسب حاضر نمی‌شود، پد را برای بقیه فصل خشک در محدوده شکست پنجره ولتاژ لمسی قرار می‌دهد.

به طور خاص برای سایت‌های لاتریت SEA، منطق فصلی یکسانی با زمان‌بندی فصلی کمی متفاوت اعمال می‌شود: فصل خشک در اندونزی و فیلیپین کوتاه‌تر اما شدیدتر از فصل خشک غرب آفریقا است، به این معنی که نوسان مقاومت در یک بازه زمانی فشرده‌تر فشرده می‌شود. مدل عملیاتی میله شیمیایی-خاکی - خاکریزی با حفظ رطوبت، بدون چرخه آبیاری - در هر دو مورد کار می‌کند.

۴. آنچه در سند تدارکات آمده است

در سه نوع خاک فوق، تصمیم مهندسی یکسان است: میله استاندارد کوبیده شده، محصول مناسبی نیست. سند تدارکات باید مشخص کند که چه چیزی مناسب است.

سه کنترل جانبی در بخش تدارکات، تفاوت بین مشخصاتی که مشکل را حل می‌کنند و مشخصاتی که مشکل ایجاد می‌کنند را ایجاد می‌کنند.

1. گزارش تست نوعی به سفارش خرید پیوست شده است.یک میله ارت شیمیایی فقط لوله مسی نیست - بلکه شیمی درون آن است. تأمین‌کننده باید یک گزارش تست نوع چهار ویژگی را ارسال کند: ضریب کاهش مقاومت در رطوبت مرجع، پایداری یونی بلندمدت در دمای 60 درجه سانتیگراد / 30 روز، حفظ رطوبت در خشک شدن 90 روزه و انطباق با محیط زیست در مرحله ESIA. ما یک سری 2019 را به دلیل مخلوط سدیم-کلرید از دست دادیم (کلرید به هسته‌های پوشیده از مس در داخل غلاف حمله می‌کند) و سری 2022 تأمین‌کننده ما در آزمایش پایداری یونی با 65٪ حفظ - زیر آستانه داخلی 80٪ ما - رد شد، به همین دلیل ما یک خط ترکیب داخلی را تأیید کردیم. تأمین‌کننده‌ای که نمی‌تواند آن گزارش را ارسال کند، تأمین‌کننده‌ای است که در پایان سال دوم با یک ایمیل "ما یک ترکیب بهبود یافته جدید داریم" ظاهر می‌شود.
2. استاندارد اتصال در IEEE 837 قفل شده است.گیره‌های مکانیکی در آزمایش جریان ضربه‌ای شکست می‌خورندکمیسیون مستقل انتخابات ۶۲۵۶۱-۱و نباید در یک پروژه در مقیاس بزرگ استفاده شود. استاندارد کانکتور بخشی از مشخصات است که از دارایی در طول عمر طراحی 25 ساله کامل محافظت می‌کند.
3. هندسه میله در هرنما GR-1.قطر ۱۷.۲ میلی‌متر تا ۲۵.۴ میلی‌متر، ضخامت روکش مسی ≥ ۲۵۴ میکرومتر. ضخامت روکش در بارهای جریان ضربه‌ای (پایانه‌های ESE، پدهای MV) بیشترین اهمیت را دارد - روکش نازک ابتدا خراب می‌شود.

۵. اختتامیه - آنچه طرف تدارکات باید ابتدا بپرسد

نیروگاه ۱۵۰ مگاواتی عربستان سعودی که این مقاله را آغاز کرد، در آزمایش مجدد سال پنجم، مقاومت متوسط ​​پد ۳.۱ اهم را در مقابل هدف طراحی ۵ اهم نشان داد، و بدترین پد در گوشه جنوب غربی، جایی که کالیچ از حرکت عمودی متوقف شد، ۴.۷ اهم بود. هیچ یک از این اعداد به عنوان استدلال خرید، زمانی که EPC مادرید ایمیل استعلام آگوست ۲۰۲۰ را ارسال کرد، وجود نداشتند - آنها نتیجه نوشتن شیمی خاکریز، استاندارد کانکتور، هندسه میله و توالی مجدد هدف خاک در همان سند و سپس اجازه دادن به تیم نصب برای انجام کار هستند.

اگر شما صاحب پروژه‌ای در خاورمیانه، آفریقا یا آسیای جنوب شرقی هستید و سند تدارکات باز است، سوالی که تعیین می‌کند آیا پروژه برای ۲۵ سال آینده در محدوده طراحی خود باقی می‌ماند یا خیر، این نیست که «کدام میله را بخرم» - بلکه این است که «مقاومت ویژه خاک در عمق الکترود برنامه‌ریزی شده چقدر است و کدام یک از سه حالت شکست فوق اعمال می‌شود». ابتدا پاسخ خاک را دریافت کنید؛ پاسخ محصول به دنبال آن می‌آید. سوال تدارکات این است که کدام یک از دو خانواده محصول -میله زمین شیمیایی or ماژول زمین گرافیتی ستونی(یا هر دو، در سخت‌ترین مکان‌ها) — متناسب با باند خاک و محدودیت عمق. صفحه کامل دسته‌بندی در/الکترود-زمین-شیمیایی/گزینه‌های هندسی دارد، و5 تولیدکننده برتر میله اتصال زمین یونی الکترولیتی برای سال 2025این وبلاگ فهرست کوتاه تأمین‌کنندگان را دارد.

برای یک بسته نمونه و یک گزارش تست نوع چهار ویژگیه در یک پروژه خاص، سریع‌ترین مسیر ... است.صفحه تماس با مامحموله‌های نمونه برای پروژه‌های خاورمیانه، آفریقا و آسیای جنوب شرقی معمولاً ظرف یک هفته از کارخانه خارج می‌شوند و پاسخ‌های فنی ظرف یک روز کاری ارسال می‌شوند.