सऊदी अरब के 150 मेगावाट के सौर ऊर्जा संयंत्र (4,200 रासायनिक इलेक्ट्रोड, 3.1 Ω औसत पैड प्रतिरोध) और मध्य पूर्व/अफ्रीका/दक्षिण पूर्व एशिया के निर्यात शिपमेंट से प्राप्त क्षेत्र-डेटा: रेतीली, पथरीली और लेटराइट मिट्टी में मानक संचालित छड़ें क्यों विफल हो जाती हैं - और खरीद दस्तावेज़ में इसके बजाय क्या कहा गया है।
संक्षेप में — तीन प्रकार की मिट्टी, तीन प्रकार की विफलताएँ, और खरीद पक्ष द्वारा एक ही समाधान।
- रेत भरी मिट्टीशुष्क अवस्था में इसका सामान्य माप 3,000 से 10,000 Ω·cm होता है। 2020-2025 के दौरान हमारे ME शिपमेंट में, इस श्रेणी में केवल संचालित रॉड वाले स्थानों पर चालू होने के समय माप 18-42 Ω था और पहले वर्ष के भीतर ही उनका पुनः ऑगरिंग किया गया; इसी श्रेणी में आस-पास के रासायनिक अर्थ-रॉड वाले स्थानों का औसत माप 3.6 Ω था।
- पथरीली मिट्टीसऊदी अरब के 150 मेगावाट संयंत्र के दक्षिण-पश्चिम कोने पर 2-3 मीटर की गहराई पर कैलिचे या अपक्षरित ग्रेनाइट की परत मिलने के कारण, 3.5 मीटर की गहराई पर कैलिचे की परत पर खुदाई रोक दी गई। रॉड को बढ़ाने के बाद भी वहां छह पैडों का प्रतिरोध 4.7 Ω से अधिक पाया गया। अब डेल्टा पैटर्न वाले दोहरे इलेक्ट्रोड और कॉलम ग्रेफाइट ग्राउंड मॉड्यूल का उपयोग किया जा रहा है।
- लेटराइट मिट्टीवर्षा ऋतु में इसका मान कुछ सौ Ω·cm से बढ़कर शुष्क ऋतु में 5,000 Ω·cm से अधिक हो जाता है। जून में कमीशनिंग पास कर लेने वाली एक मानक छड़ फरवरी तक स्पर्श-वोल्टेज सीमा को पार कर सकती है। रासायनिक अर्थ-रॉड बैकफिल शुष्क ऋतु में होने वाली गिरावट के दौरान भी नमी बनाए रखता है।
जिस बातचीत पर मैं यह लेख आधारित करना चाहता हूँ, वह अगस्त 2020 में हुई थी, जब मैड्रिड स्थित एक ईपीसी कंपनी ने पूछताछ भेजी थी, जो बाद में 150 मेगावाट की सऊदी अरब की सौर ऊर्जा परियोजना में परिणत हुई, जिससे इस लेख का फील्ड डेटा प्राप्त हुआ है। पूछताछ वाले ईमेल में पूछा गया था कि...रासायनिक अर्थ रॉडएक बड़े पैमाने के सौर ऊर्जा संयंत्र के लिए, जहाँ मृदा प्रतिरोधकता सर्वेक्षण का परिणाम 1,500 से 2,200 Ω·cm के बीच आया था। भू-तकनीकी रिपोर्ट स्पष्ट थी, पूर्व-प्रबंधक (ईपीसी) सक्षम था, और संयंत्र एक कैलिचे क्षेत्र में स्थित था जिसे मुख्य अभियंता ने 2018 में चिली में एक छोटे प्रोजेक्ट में देखा था, जहाँ कोविड यात्रा प्रतिबंधों के दौरान दो निर्धारित सिंचाई कार्य छूट जाने के कारण तीसरे वर्ष में जल-छड़ के स्तर में बदलाव (वॉटर रॉड इन्वेंटरी) टच-वोल्टेज सीमा से अधिक हो गया था। वह उस स्थिति को दोहराना नहीं चाहता था। आप जो लेख पढ़ रहे हैं, वह उस ईमेल से निकला इंजीनियरिंग तर्क है - मृदा-प्रकार का वह ढांचा जिसे ईपीसी ने अंततः खरीद दस्तावेज़ में शामिल किया, और संयंत्र से प्राप्त क्षेत्र डेटा जिसने इसे तैयार किया।
यह मार्गदर्शिका उन खरीद टीमों के लिए है जिन्हें इसी तरह की पूछताछ का सामना करना पड़ रहा है: मध्य पूर्व, अफ्रीका और दक्षिण पूर्व एशिया के परियोजना मालिक जिनकी भू-तकनीकी रिपोर्ट तैयार है, जिनकी डिज़ाइन टीम ड्रिवन रॉड के बजाय केमिकल इलेक्ट्रोड की मांग कर रही है, और जिन्हें अगले दो हफ्तों में खरीद दस्तावेज़ तैयार करना है। नीचे दी गई तीन प्रकार की मिट्टी - रेत, चट्टान और लेटराइट - इन रिपोर्टों में सबसे अधिक बार दिखाई देती हैं, और विफलता के तरीके प्रत्येक के लिए विशिष्ट हैं। इन तीनों में जो बात नहीं बदलती वह है खरीद पक्ष का जवाब।
1. रेतीली मिट्टी — हवा में तार की विफलता
तीनों प्रकार की विफलताओं में से शुष्क रेत सबसे अप्रत्याशित है। देखने में यह एक उत्तम अर्थिंग माध्यम प्रतीत होता है: यह ढीली होती है, इसमें जल निकासी अच्छी होती है, और इसे खोदना आसान होता है। हालाँकि, वेनर चार-पिन रीडिंग एक अलग ही कहानी बयां करती है। 1 मीटर की गहराई पर शुष्क रेगिस्तानी रेत का मान आमतौर पर 3,000 से 10,000 Ω·cm के बीच होता है; जबकि 1.5 मीटर की गहराई पर टीले की रेत का मान सबसे खराब स्थिति में 20,000 Ω·cm से भी अधिक हो सकता है। इसका कारण आयनिक है, यांत्रिक नहीं: शुष्क रेत में लगभग कोई चिकनी मिट्टी नहीं होती और न ही कोई घुला हुआ खनिज होता है जो धारा को रॉड की सतह से दूर ले जा सके।
छड़ की सतह पर मौजूद नमी से गणना में बदलाव आता है। A रासायनिक अर्थ रॉडइसमें 100 मिमी व्यास वाले एक छिद्रित वलय के भीतर तांबे की परत चढ़ी एक कोर होती है, और वलय को एक आर्द्रता-अवशोषक बैकफिल यौगिक (आमतौर पर मैग्नीशियम सल्फेट के साथ मिश्रित बेंटोनाइट) से भरा जाता है। यह यौगिक मिट्टी और मौसमी आर्द्रता से परिवेशी नमी को अवशोषित करता है, इसे छड़ की सतह पर बनाए रखता है, और धीरे-धीरे आस-पास की मिट्टी में आयनिक तत्व छोड़ता है। परिणामस्वरूप, छड़ और मिट्टी के बीच का संपर्क लगभग 200 Ω·cm की मिट्टी की तरह व्यवहार करता है, भले ही आसपास की मिट्टी का घनत्व 8,000 Ω·cm हो। NEMA GR-1 छड़ की ज्यामिति अपरिवर्तित रहती है; केवल मिट्टी के साथ संपर्क बदलता है।
2020 से 2025 के बीच मध्य पूर्व में हमारी शिपमेंट में, 2,000 से 8,000 Ω·cm रेत क्षेत्र में रासायनिक-अर्थ-रॉड इंस्टॉलेशन पर औसत पैड प्रतिरोध 5 Ω के डिज़ाइन लक्ष्य के मुकाबले 3.6 Ω रहा, बिना सिंचाई चक्र के। इसी क्षेत्र में आस-पास के स्थलों पर केवल संचालित रॉड वाले इंस्टॉलेशन का प्रतिरोध चालू होने पर 18 से 42 Ω के बीच था, और पहले वर्ष के भीतर ही उन्हें दोबारा ऑगर किया गया। रॉड का व्यास समान था। अंतर बैकफिल का था।
2. पथरीली मिट्टी — कैलिचे परत की अड़चन
इस लेख में फील्ड डेटा उत्पन्न करने वाले सऊदी साइट पर दक्षिण-पश्चिम एरे कोने पर 3.5 मीटर की गहराई पर कैलिचे परत थी। मूल विनिर्देश में 2.4 मीटर की संचालित छड़ों का प्रावधान था - जो एरे के 94% भाग पर कारगर थीं। शेष 6% भाग में कैलिचे परत इतनी उथली थी कि उसमें से छड़ें चलाना संभव नहीं था और प्रतिरोधकता इतनी अधिक थी कि उसे अनदेखा नहीं किया जा सकता था। उस कोने में स्थित छह पैडों का प्रतिरोध चालू होने के समय 4.7 Ω से अधिक था, यहाँ तक कि छड़ को 3.0 मीटर तक बढ़ाने के बाद भी। हमने दो कार्य किए: डेल्टा-पैटर्न वाले दोहरे इलेक्ट्रोड (प्रत्येक पैड के चारों ओर त्रिभुजाकार आकार में दो 2.4 मीटर की छड़ें) का उपयोग किया और अतिरिक्त इलेक्ट्रोड जोड़े।कॉलम ग्रेफाइट ग्राउंड मॉड्यूलएमवी ट्रांसफार्मर पैड पर समानांतर रूप से। पाँचवें वर्ष के पुनः परीक्षण में सबसे खराब स्थिति में 4.7 Ω का मान आया — जो डिज़ाइन मार्जिन के भीतर था — क्योंकि मॉड्यूल ने समविभव सतह को पार्श्व रूप से विस्तारित कर दिया था जहाँ ऊर्ध्वाधर पथ अवरुद्ध था।
खरीद टीम के लिए पथरीली जगहों को दो व्यावहारिक श्रेणियों में बांटा जा सकता है। पहली श्रेणी में मिट्टी से भरी दरारों वाली टूटी हुई चट्टानें शामिल हैं - इनमें ऑगरिंग की जा सकती है, लेकिन रॉड केवल मिट्टी के हिस्से से संपर्क करती है, चट्टान के मैट्रिक्स से नहीं। दूसरी श्रेणी में नियोजित इलेक्ट्रोड गहराई पर या उसके आस-पास अखंड चट्टान या कैलिचे (कैल्शियम कार्बोनेट से बनी मिट्टी) शामिल है, जहां ड्रिलिंग करना या तो असंभव हो जाता है या अलाभकारी। मध्य पूर्व और पश्चिमी अमेरिका में दूसरी श्रेणी की चट्टानें काफी पाई जाती हैं; सऊदी अरब, कतर और संयुक्त अरब अमीरात के बड़े हिस्से में 2 से 4 मीटर के बीच कैलिचे की परत है, औरआईएसआरआईसी विश्व मृदा सूचनासूची में मौसमी रूप से शुष्क क्षेत्रों में साहेल और हॉर्न ऑफ अफ्रीका में समान प्रोफाइल दर्शाया गया है।
पथरीले स्थलों पर खरीद-संबंधी गहन प्रश्न के लिए,एफएओ मृदा वर्गीकरण डेटा हबइससे खरीद टीम को भू-तकनीकी ठेकेदार के काम शुरू करने से पहले क्षेत्रीय मिट्टी का नक्शा प्राप्त करने की सुविधा मिलती है - यह जानने का सबसे सस्ता तरीका है कि साइट कैलिचे या अपक्षयित ग्रेनाइट सब्सट्रेट पर स्थित है या नहीं।एफएओ विश्व मृदा संदर्भ दस्तावेज़यह मृदा-वर्ग के नामों के लिए क्षेत्र संदर्भ है जो अंततः बीईएस (बोली मूल्यांकन पत्रक) पर अंकित होते हैं।
3. लेटराइट मिट्टी — मौसमी उतार-चढ़ाव की समस्या
लैटेराइट एक प्रकार की मिट्टी है जिसमें मानक विद्युत छड़ चालू होने की प्रक्रिया में तो पास हो जाती है, लेकिन शुष्क मौसम आते-आते स्पर्श-वोल्टेज सीमा को पार कर जाती है। लैटेराइट लौह और एल्युमीनियम से भरपूर अवशिष्ट मिट्टी है जो उष्णकटिबंधीय अफ्रीका (नाइजीरिया, घाना, केन्या, मोज़ाम्बिक), दक्षिण एशिया (प्रायद्वीपीय भारत का अधिकांश भाग, श्रीलंका, बांग्लादेश के कुछ भाग) और दक्षिण अमेरिका के कुछ भागों (ब्राजील का उत्तरपूर्वी भाग, गुयाना) में पाई जाती है। इस मिट्टी की जल निकासी अच्छी होती है और इसमें लौह ऑक्साइड की मात्रा अधिक होती है, जिसके कारण इसका विशिष्ट लाल-भूरा रंग होता है।
विद्युत समस्या मौसमी उतार-चढ़ाव के कारण होती है। पश्चिम अफ़्रीकी लैटेराइट पर किए गए प्रकाशित क्षेत्र सर्वेक्षणों में आमतौर पर गीले मौसम में प्रतिरोधकता 200 से 800 Ω·cm की सीमा में बताई जाती है - जो एक मानक रॉड के लिए पूरी तरह से उपयुक्त है - और सूखे मौसम में प्रतिरोधकता 5,000 Ω·cm से ऊपर होती है - जो उसी रॉड के लिए उपयुक्त सीमा से बाहर है। रॉड में कोई परिवर्तन नहीं होता; उसके आसपास की मिट्टी में परिवर्तन होता है। 6 महीने के सिंचाई चक्र से सूखे मौसम की रीडिंग को फिर से स्थिर किया जा सकता है, लेकिन वही सिंचाई अनुशासन संबंधी समस्या फिर से सामने आ जाती है: समय पर सिंचाई दल के न आने से पैड बाकी सूखे मौसम के लिए टच-वोल्टेज विंडो के विफलता बैंड के भीतर ही रह जाता है।
विशेष रूप से दक्षिण-पूर्वी एशिया की लैटेराइट चट्टानों के लिए, मौसमी समय में थोड़े अंतर के साथ वही मौसमी तर्क लागू होता है: इंडोनेशिया और फिलीपींस में शुष्क मौसम पश्चिम अफ्रीका के शुष्क मौसम की तुलना में छोटा लेकिन अधिक तीव्र होता है, जिसका अर्थ है कि प्रतिरोध में उतार-चढ़ाव एक सीमित अवधि में सिमट जाता है। रासायनिक-मिट्टी-छड़ संचालन मॉडल - नमी बनाए रखने वाली बैकफिल, बिना सिंचाई चक्र के - दोनों ही मामलों में काम करता है।
4. खरीद दस्तावेज़ में क्या लिखा है
ऊपर वर्णित तीनों प्रकार की मिट्टी के लिए, इंजीनियरिंग संबंधी निर्णय एक ही है: मानक संचालित छड़ सही उत्पाद नहीं है। खरीद दस्तावेज़ में यह स्पष्ट रूप से बताया जाना चाहिए कि सही उत्पाद क्या है।
| मिट्टी का प्रकार | मानक संचालित रॉड अकेले | विनिर्देश में क्या आवश्यक होना चाहिए |
|---|---|---|
| सैंडी, 3,000 से 10,000 Ω·सेमी | चालू करने में विफल (आसन्न साइटों पर 18-42 Ω) | रासायनिक अर्थ रॉडहाइग्रोस्कोपिक बैकफिल के साथ प्रतिआईईसी 62561-7पैड का लक्ष्य 5 Ω से कम है; बैकफिल टाइप-टेस्ट रिपोर्ट संलग्न है। |
| 2-3 मीटर की ऊंचाई पर पथरीली, कैलिचे वनस्पतियाँ। | गहराई तक नहीं पहुंच सकता (सऊदी दक्षिण-पश्चिम कोने पर सबसे खराब स्थिति 4.7 Ω है) | या तो डेल्टा-पैटर्न वाले दोहरे इलेक्ट्रोड, क्षैतिजग्राउंड मॉड्यूलया फिर केमिकल-अर्थ-रॉड + ग्राउंड-मॉड्यूल का संयोजन;आईईईई 837कनेक्टर; कैलिचे की गहराई को निर्मित स्थिति में दर्ज किया गया है। |
| लैटेराइट, 200-5,000 Ω·cm मौसमी उतार-चढ़ाव | गीले में पास, सूखे में फेल | रासायनिक अर्थ रॉड (याइलेक्ट्रोलाइटिक आयन ग्राउंड रॉड(एमवी पैड और ईएसई टर्मिनेशन के लिए) समान हाइग्रोस्कोपिक बैकफिल रसायन के साथ; बिना सिंचाई चक्र के ओ एंड एम योजना। |
खरीद प्रक्रिया से संबंधित तीन नियंत्रण ही यह तय करते हैं कि कोई विनिर्देश समस्या का समाधान करता है या समस्या उत्पन्न करता है।
- टाइप-टेस्ट रिपोर्ट पीओ के साथ संलग्न है।एक केमिकल अर्थ रॉड सिर्फ तांबे की नली नहीं होती, बल्कि इसके अंदर की रासायनिक प्रक्रिया होती है। आपूर्तिकर्ता को चार गुणों वाली टाइप-टेस्ट रिपोर्ट भेजनी होती है: संदर्भ नमी पर प्रतिरोधकता कमी कारक, 60°C/30 दिनों पर दीर्घकालिक आयनिक स्थिरता, 90 दिनों के ड्राई-डाउन पर नमी प्रतिधारण और ESIA-चरण पर्यावरणीय अनुपालन। 2019 के एक बैच में सोडियम-क्लोराइड मिश्रण के कारण नुकसान हुआ (क्लोराइड शीथ के अंदर तांबे की परत वाले कोर पर हमला करता है), और हमारे 2022 के आपूर्तिकर्ता बैच ने 65% प्रतिधारण पर आयनिक-स्थिरता परीक्षण में फेल हो गया - जो हमारे आंतरिक 80% सीमा से कम है - यही कारण है कि हमने एक इन-हाउस कंपाउंडिंग लाइन को योग्य घोषित किया। जो आपूर्तिकर्ता यह रिपोर्ट नहीं भेज पाता, वही दूसरे वर्ष के अंत में "हमारे पास एक नया बेहतर कंपाउंड है" वाला ईमेल लेकर आता है।
- कनेक्टर मानक IEEE 837 पर लॉक किया गया है।मैकेनिकल क्लैंप आवेग-धारा परीक्षण में विफल हो जाते हैंआईईसी 62561-1और इसका उपयोग बड़े पैमाने की उपयोगिता परियोजनाओं में नहीं किया जाना चाहिए। कनेक्टर मानक विनिर्देश का वह भाग है जो 25 वर्षों के संपूर्ण डिज़ाइन जीवनकाल में परिसंपत्ति की सुरक्षा करता है।
- रॉड ज्यामिति प्रतिनेमा जीआर-1.व्यास 17.2 मिमी से 25.4 मिमी, तांबे की परत की मोटाई ≥ 254 µm। इम्पल्स-करंट लोड (ESE टर्मिनेशन, MV पैड) पर परत की मोटाई सबसे अधिक मायने रखती है — पतली परत सबसे पहले खराब होती है।
5. समापन — खरीद पक्ष को सबसे पहले क्या पूछना चाहिए
इस लेख की शुरुआत में उल्लिखित 150 मेगावाट के सऊदी अरब संयंत्र का पाँचवें वर्ष के पुनर्परीक्षण में औसत पैड प्रतिरोध 3.1 Ω पाया गया, जबकि डिज़ाइन लक्ष्य 5 Ω था। सबसे खराब पैड प्रतिरोध दक्षिण-पश्चिम कोने में 4.7 Ω था, जहाँ कैलिचे ने ऊर्ध्वाधर निर्माण को रोक दिया था। अगस्त 2020 में जब मैड्रिड ईपीसी ने पूछताछ ईमेल भेजा था, तब खरीद प्रक्रिया के तर्क के रूप में इनमें से कोई भी संख्या मौजूद नहीं थी - ये बैकफिल रसायन, कनेक्टर मानक, रॉड ज्यामिति और मिट्टी-लक्ष्य पुनर्क्रमण को एक ही दस्तावेज़ में लिखने और फिर स्थापना दल को काम सौंपने का परिणाम हैं।
यदि आप मध्य पूर्व, अफ्रीका या दक्षिण पूर्व एशिया में किसी परियोजना के स्वामी हैं और खरीद दस्तावेज़ खुला है, तो यह तय करने वाला प्रश्न कि परियोजना अगले 25 वर्षों तक अपने डिज़ाइन विंडो के भीतर रहेगी या नहीं, यह नहीं है कि "मुझे कौन सी रॉड खरीदनी चाहिए" - बल्कि यह है कि "नियोजित इलेक्ट्रोड गहराई पर मिट्टी की प्रतिरोधकता क्या है, और ऊपर दिए गए तीन विफलता मोड में से कौन सा लागू होता है।" पहले मिट्टी का उत्तर प्राप्त करें; उत्पाद का उत्तर बाद में आएगा। फिर खरीद का प्रश्न यह है कि दो उत्पाद परिवारों में से कौन सा बेहतर है -रासायनिक अर्थ रॉड or स्तंभ ग्रेफाइट ग्राउंड मॉड्यूल(या दोनों, सबसे कठिन स्थलों पर) — मिट्टी की परत और गहराई सीमा के अनुरूप। पूरी श्रेणी का पृष्ठ यहां देखें।/रासायनिक-ग्राउंडिंग-इलेक्ट्रोड/इसमें ज्यामिति विकल्प हैं, और2025 के लिए शीर्ष 5 इलेक्ट्रोलाइटिक आयन ग्राउंड रॉड निर्माताब्लॉग में आपूर्तिकर्ताओं की शॉर्टलिस्ट उपलब्ध है।
किसी विशिष्ट परियोजना पर नमूना पैक और चार-गुण प्रकार-परीक्षण रिपोर्ट के लिए, सबसे तेज़ तरीका यह है:संपर्क पृष्ठमध्य पूर्व, अफ्रीका और दक्षिण पूर्व एशिया की परियोजनाओं के लिए नमूने आमतौर पर उसी सप्ताह कारखाने से भेज दिए जाते हैं, और तकनीकी संबंधी जवाब एक कार्य दिवस के भीतर मिल जाते हैं।
पोस्ट करने का समय: 05 अक्टूबर 2026