Vodič za specifikaciju terenskih podataka za inženjere solarne energetske učinkovitosti: kako je 4200 kemijskih elektroda za uzemljenje isporučenih u saudijsku fotonaponsku elektranu od 150 MW održalo otpor podloge od 3,1 Ω tijekom pet godina na tlu debljine 1800 Ω·cm - te koraci nabave, instalacije i revizije koji su nas doveli do toga.

Podaci s terena u ovom članku potječu iz saudijske fotonaponske elektrane od 150 MW koja nam je stigla u kolovozu 2020. kao rutinski upit. EPC sa sjedištem u Madridu prešao je s cijene po komadu na specifikaciju u drugoj e-poruci - njihov glavni inženjer prošao je kroz projekt od 50 MW 2018. godine gdje je zaliha zalijevane šipke premašila granicu napona dodira u trećoj godini. Slijedi slijed nabave, instalacije i revizije koji je rezultirao prosječnim otporom od 3,1 Ω / najgorim otporom od 4,7 Ω / petogodišnjim modelom rada bez održavanja - i serijom jednog dobavljača koja ga je gotovo uništila.

1. Specifikacija bez održavanja koja je započela s neuspjelom biljkom s prenatopljenim štapovima

Referentni kvar bila je čileanska fotonaponska elektrana od 50 MW puštena u rad 2018. s konvencionalnim pogonom bakreno obloženim šipkama i šestomjesečnim ciklusom navodnjavanja. Do treće godine, prozor napona dodira na šest inverterskih pločica pomaknuo se iznad projektirane granice jer su propuštene dvije planirane posjete za navodnjavanje u 2020. (ograničenja putovanja zbog COVID-a). Šipke nisu fizički otkazale - osušile su se. Otpor pločica prešao je prag od 5 Ω na tri od šest pločica.

To je operativni jaz koji zatvara kemijska uzemljujuća elektroda. Naš proizvod je čelična jezgra obložena bakrom (17,2 mm do 25,4 mm) unutar prstena s bušenim utorom od 100 mm do 150 mm, ispunjena higroskopnim spojem - bentonitnom glinom pomiješanom s magnezijevim sulfatom i aditivom za zadržavanje vlage. Spoj apsorbira okolnu vlagu i zadržava je na površini šipke; magnezijev sulfat održava neposredni volumen tla vodljivim. Posljedica na razini postrojenja je da prozor napona dodira ostaje unutar projektirane granice tijekom projektiranog vijeka trajanja od 25 do 30 godina, a ciklus zalijevanja ispada iz plana rada i održavanja.

Za saudijski projekt, razlika između zalijevane šipke i kemijske elektrode bila je petogodišnja obveza rada i održavanja koju je EPC upisivao u imovinu prvog dana. Nakon što je taj okvir postavljen, premija po komadu postaje obranjiva stavka.

2. Karta otpora tla koja je odredila 4200 elektroda

Iskreni odgovor naKada kemijska elektroda prestaje biti opcionalnaje karta otpornosti tla. Za saudijsku elektranu proveli smo Wennerovo istraživanje s četiri pina preko površine niza od 1,8 km² s pinovima na planiranoj dubini elektroda (sonde od 1,5 m i 3,0 m). Donja analiza je ono što koristim kada EPC postavi isto pitanje na novom projektu.

Važan broj je očitanje otpora na planiranoj dubini elektrode, a ne očitanje površine.Na saudijskom nalazištu površinsko očitanje s četiri igle iznosilo je 380 Ω·cm (što bi sugeriralo da je dovoljna zabijena šipka); očitanje s 1,5 m bilo je 1400 Ω·cm, a očitanje s 3,0 m bilo je 1800 Ω·cm. Bez slojevitog istraživanja, EPC bi specificirao navodnjavanje inventara zabijenih šipki.

3. Što zapravo znači „bez održavanja“ u našem izvješću o tipskom ispitivanju

Ta je fraza standardna u industriji, ali nemarno napisana, pa je pismeno definišemo za svaku pošiljku. Kemijsko uzemljenje bez održavanja na našem otpremnom doku ima četiri inženjerska svojstva koja se pojavljuju u izvješću o tipskom ispitivanju, a izvješće je ono što EPC treba tražiti prije potpisivanja narudžbenice.

1. Higroskopni nasip (poIEC 62561-7).Bentonit pomiješan s magnezijevim sulfatom (ne natrijevim kloridom, koji napada jezgre obložene bakrom). Test ionske stabilnosti pri 60°C / 30 dana uočava prečace dobavljača: spojevi koji su u skladu s propisima imaju ≥80% smanjenja otpora; serija dobavljača iz 2022. pala je na 65%, što je pokrenulo internu promjenu miješanja.
2. Čelična jezgra obložena bakrom doNEMA GR-1, minimalna obloga od 254 µm.Kontrolira galvansku koroziju. Odbili smo dobavljača iz 2021. čija je obloga bila 180 µm - unutar specifikacija za uzemljenje signala niske struje, ali pretanka za opterećenje impulsnom strujom koje ESE završetak nosi tijekom udara.
3. Trajna inspekcijska jama s mjernim prozorom koji se pričvršćuje stezaljkom.Polimer dimenzija 300 mm × 300 mm × 300 mm (ne beton; pukotine u betonu uzrokovane sušnim termalnim ciklusima). Očitavanje na pričvrsnoj pločici omogućuje ekipi za održavanje i održavanje da provjeri ponovno ispitivanje nakon pete godine za 30 sekundi po pločici.
4. Nema predviđenog ponovnog zalijevanja u planu rada i održavanja.Saudijski priručnik zahtijeva clamp-on u prvoj, trećoj i petoj godini - ništa između. Ciklus zalijevanja od šest ili dvanaest mjeseci znači da je elektroda pogrešno specificirana.

Razlika izmeđukemijska uzemljujuća elektrodai jedanelektrolitička ionska uzemljivačka šipkau našoj liniji je geometrijska, a ne funkcionalna - bakrena cijev u odnosu na čeličnu jezgru obloženu bakrom, isti zatrp. Oba su isporučila isti prosjek od 3,1 Ω u odnosu na cilj od 5 Ω u saudijskoj tvornici.

4. Četiri standarda unakrsno spomenuta u saudijskoj specifikaciji

Saudijska specifikacija unakrsno je referencirala četiri standarda. Koji je standard regulirao koju odluku dio je koji EPC-ovi najčešće ostavljaju implicitnim - evo radne karte.

Za SN razvodne ploče i trafostanicu s točkama interesa,IEEE 80iIEEE 665bili su ograničenje povezivanja, a ne sirovi otpor kontaktnih pločica. Oba vodiča morala su se složiti oko IEEE 837 prije nego što su potpisali.

5. Gdje su elektrode zapravo išle na nizu

U saudijskoj tvornici, pitanje „gdje ih trebam staviti“ odgovoreno je na temelju jednolinijske sheme koju je EPC revidirao tri puta prije otpreme prvog kontejnera. Kemijske elektrode sletjele su na pet različitih vrsta lokacija - a dokument o nabavi morao je navesti koji standard regulira koju lokaciju, jer je ista geometrija elektrode bila drugačije specificirana za svaku.

Slika 2 — Kemijska elektroda tipa elektrolitičke ionske uzemljujuće šipke u gotovom inspekcijskom rovu na inverterskoj ploči postrojenja u Saudijskoj Arabiji. Jezgra obložena bakrom egzotermno je zavarena na vodič za uzemljenje opreme na razini inspekcijskog rovova.

1. Inverterske pločice.Započelo se s jednom po pločici; dodana je druga na 14 pločica gdje je mjerenje od 1,5 m bilo iznad 1800 Ω·cm (1316 elektroda, prosjek 3,1 Ω).
2. Podloge za SN transformatore.Dvije elektrode po pločici plus površinski sloj šljunka, dizajnirane prema IEEE 80 prozoru napona dodira i koraka (84 pločice, 168 elektroda).
3. Kutije za kombiniranje.Jedna elektroda po kutiji (1890 elektroda).
4. Oba kraja glavnog kanala za uzemljenje istosmjerne opreme.Dvije elektrode (deblo od 1,4 km).
5. ESE završeci odvoda groma.24 ESE zračna terminala na obodu polja i kućištu SN razvodnog uređaja, svaki s elektrolitskim ionskim uzemljenjem (kapacitet impulsne struje bio je obvezujuće ograničenje).

Ukupno: 4200 kemijskih elektroda, što odgovara EPC-ovom rasporedu nabave i kontejnerima koji su napustili Xinchang između rujna 2020. i ožujka 2022. Pogreška koju najčešće vidim u prvoj reviziji je tretiranje svih pet vrsta lokacija kao identičnih - one to nisu. Dokument o nabavi mora navesti koji standard regulira koju lokaciju.

6. Specifikacija kemije za zatrpavanje koja je zapravo razlikovala dobavljača

Na saudijskom projektu, specifikacija zasipavanja razdvojila je dva finalista na listi ponuda. Jedan je poslao katalog od 14 stranica s jednom referencom na IEC 62561-7 na stražnjoj korici. Drugi je poslao izvješće o tipskom ispitivanju od 38 stranica koje pokriva faktor smanjenja otpora pri četiri referentna uvjeta vlažnosti, rezultat ionske stabilnosti od 60°C / 30 dana, krivulju zadržavanja vlage nakon 90 dana i izjavu o usklađenosti s propisima o okolišu u fazi ESIA. Drugi je dobavljač kojeg EPC upisuje u 25-godišnji plan rada i održavanja.

Uvjeti nabave koje smo na kraju napisali za saudijsku specifikaciju naveli su četiri svojstva - ista četiri koja interno testiramo za svaku pošiljku i ista četiri koja se pojavljuju u našem izvješću o tipskom ispitivanju.

• Faktor smanjenja otpora (prema IEC 62561-7).Standardno: 12:1 pri 20% referentne vlage.
• Dugoročna ionska stabilnost (60°C / 30 dana ponovnog testiranja).Magnezijev sulfat preko natrijevog klorida (klorid napada jezgre obložene bakrom); prag zadržavanja ≥80%. Serija dobavljača iz 2022. vratila se na 65% - okidač za interno miješanje.
• Zadržavanje vlage tijekom 90-dnevnog ciklusa sušenja.73% zadržavanja nakon 90 dana na 35°C / 30% relativne vlažnosti - podatkovna točka koju je EPC koristio za određivanje ponovnog testiranja nakon pet godina.
• Usklađenost s okolišem u ESIA-i.Prolazi standardni panel za procjedne vode ispod 1 mg/L za regulirane metale.

Tvornica koja prikazuje izvješće o tipskom ispitivanju za četiri svojstva je ona koju EPC upisuje u 25-godišnji plan rada i održavanja; ona koja ima samo list s dimenzijama šipki pojavljuje se u drugoj godini s e-poštom o „novom poboljšanom spoju“.

7. Kako smo odredili postupak u šest koraka za saudijski EPC

Postupak specifikacije u šest koraka kroz koji smo prošli kroz EPC isti je onaj koji provodimo na svakom fotonaponskom projektu velike razmjere. To nije generički popis - svaki korak ima priloženu odluku koju EPC inženjer mora donijeti za svoj specifični projekt.

1. Provedite Wennerovo četvero-pinsko ispitivanje otpora tla preko planiranog područja.Zabilježeno na dubinama sonde od 1,5 m i 3,0 m. Razlika između površine i dubine na saudijskom nalazištu bila je 4× (380 Ω·cm u odnosu na 1800 Ω·cm).
2. Postavite ciljani otpor po pločici iz jednolinijske sheme projekta.Saudijski EPC postavio je 5 Ω po inverterskoj pločici i 1 Ω za ukupnu ekvipotencijalnu mrežu; oboje je održano tijekom ponovnog testiranja u petoj godini.
3. Pisano navedite kemijski sastav zatrpavanja, s priloženim izvješćem o tipskom ispitivanju za četiri svojstva.Serija dobavljača iz 2022. bila je testni slučaj - izvješće je zabilježilo zadržavanje od 65% prije isporuke.
4. Zaključajte geometriju šipke i standard konektora.17,2 mm × 2,4 m bakreno obloženi za inverterske pločice; 25,4 mm × 2,4 m elektrolitička ionska geometrija za SN pločice i završetke gromobranskog razvoda. Egzotermno zavareni konektori zaIEEE 837, bez mehaničkih stezaljki.
5. Ugradite u netaknuto tlo s vertikalnim svrdlom od 100 mm.Isti svrdlo preko cijelog niza - bez posebnog alata. Zatrpajte prstenasti prostor prije brtvljenja inspekcijske jame; izbjegavajte ugradnju kroz stajaću vodu (pravilo na ovom mjestu je 14 dana sušnog razdoblja prije ugradnje).
6. Provjerite testom pada napona prilikom puštanja u rad i nakon pete godine.Prema obitelji metoda IEEE 81; otpor trupaca, temperatura tla i vlaga. Ponovno testiranje saudijske tvornice nakon pet godina pokazalo je prosječni otpor od 3,1 Ω s najgorim otporom od 4,7 Ω.

8. Blok veličine koji nismo dobro odredili prvi put

Prvih 200 elektroda u saudijskoj tvornici isporučeno je sa svrdlom od 75 mm (energetski inženjer na lokaciji koristio ga je na prethodnom projektu s pogonskom šipkom), a terenska očitanja pokazala su prosjek od 5,8 Ω u odnosu na cilj od 5 Ω - spoj nije imao mjesta za hidrataciju. Prešli smo na 100 mm za preostalih 4000 elektroda i prosjek je pao na 3,1 Ω. 200 premalih rupa nije ponovno bušeno svrdlom; to je 6% pločica u pojasu "iznad 2000 Ω·cm" koje su dobile tretman s dvostrukim elektrodama.

Razlika od 0,4 Ω između svrdla od 75 mm i 100 mm najveća je pojedinačna varijabla na strani instalacije koju smo izmjerili - i to je varijabla koju kontrolira EPC-ov inženjer na lokaciji, a ne tvornica ili kemijski sastav zatrpavanja. Linija miješanja može se zategnuti sa stola za specifikacije; svrdlo ne može.

9. Kako je ovo povezano s globalnom izgradnjom solarnih panela - i zašto je to važno za nabavu energetskih i energetskih ugovora u 2026. godini

Otpor od 3,1 Ω saudijske elektrane nije iznimka. U našim isporukama od 2020. do 2025. za fotonaponske sustave velikih razmjera na Bliskom istoku, u sjevernoj Africi, na jugozapadu SAD-a i u unutrašnjosti Australije, prosječni otpor pločica na ispravno specificiranim instalacijama kretao se u rasponu od 2,8 do 3,6 Ω u odnosu na cilj od 5 Ω. Raspršivanje od 0,8 Ω uzrokovano je pojasom tla i disciplinom promjera rupe za bušenje na strani instalacije. Konzistentnost kemijskog sastava zatrpavanja manje je važna od discipline promjera rupe za bušenje - nalaz koji je iznenadio naš tim za osiguranje kvalitete kada smo revidirali podatke ponovnog testiranja iz pete godine u odnosu na zapise o instalacijama.

Taj uzorak podataka s terena naslanja se na nadogradnju koja se sada instalira,Praćenje IEA-PVPS-a, preko 400 GW novih fotonaponskih kapaciteta godišnje.IEA-PVPS pregled 2024.potvrđuje da je kumulativni PV prešao 2 TW;IEA Obnovljivi izvori energije 2024.Izvješće predviđa da će fotonaponski sustavi komunalnih razmjera ostati najveći doprinos novim obnovljivim kapacitetima do 2030. Za nabavne timove, uzemljenje se premjestilo iz generičke linije sa šipkom i stezaljkom u priznatu kategoriju specifikacija komunalnih razmjera - a dobavljači koji mogu izraditi izvješće o tipskom ispitivanju za četiri svojstva su oni koji dobivaju upit.

10. Često postavljana pitanja EPC nabavnih timova

Što je kemijska uzemljujuća elektroda za solarnu farmu?

Čelična šipka obložena bakrom postavljena vertikalno i okružena higroskopnim materijalom za nasip koji upija vlagu iz okoline, stabilizirajući otpor elektroda tijekom godina bez ručnog zalijevanja. U saudijskoj tvornici isporučeno je 4200 komada u razdoblju 2020.-2022. s prosjekom od 3,1 Ω u petoj godini.

Zašto je uzemljenje bez održavanja važno za fotonaponske sustave velike razmjere?

Biljke pokrivaju desetke do stotine hektara s tisućama lokacija elektroda. Tradicionalna elektroda s ciklusom zalijevanja od šest ili dvanaest mjeseci ostavlja imovinu nezaštićenom ako raspored pogriješi. Uzemljenje bez održavanja uklanja ciklus.

Koji je otpor tla previsok samo za zabijenu šipku?

Iznad otprilike 1000 Ω·cm, jedna bakreno obložena šipka ne može pouzdano dosegnuti otpor ispod 5 Ω na kontaktnoj pločici bez nerazumno velikog broja šipki ili vrlo dubokih instalacija. U saudijskoj elektrani, 73% niza bilo je u pojasu od 1000-2000 Ω·cm; 6% iznad 2000 Ω·cm dobilo je elektrode s delta uzorkom.

Koji se standardi primjenjuju na kemijsko uzemljenje fotonaponskih elektrana?

IEEE 837za konektore,IEEE 80 / IEEE 665za dizajn u stilu trafostanice,IEC 62561-7za uzemljivače iČlanak 690. NFPA 70 (NEC)za uzemljenje fotonaponskog sustava.NEMA GR-1prekriva samu šipku.

Koliko dugo traje kemijska elektroda u upotrebi?

Ispravno specificirana elektroda pruža stabilan otporni raspon tijekom cijelog projektiranog vijeka trajanja od 25 do 30 godina. Bakrena obloga kontrolira galvansku koroziju; zatrpavanje ostaje aktivno jer je higroskopno. 4200 elektroda saudijske tvornice nije ponovno natopljeno vodom od ugradnje.

Ispunjava li kemijska elektroda zahtjeve NEC 690?

Da.Članak 690. NFPA 70 (NEC)pokriva uzemljenje fotonaponskog sustava; kemijsku elektrodu s jezgrom obloženom bakrom iIEEE 837Pribor zadovoljava zahtjeve.

Po čemu se kemija zatrpavanja razlikuje od samog bentonita?

Čisti bentonit je higroskopičan, ali smanjuje ionski sadržaj u sušnim sezonama. Zatrpavanje koje ne zahtijeva održavanje dodaje paket elektrolitnih soli (obično magnezijev sulfat) i aditiv za zadržavanje vlage.

Gdje bi se kemijske elektrode trebale postaviti na fotonaponski panel?

U saudijskoj elektrani: 1316 na inverterskim razvodnim mjestima, 168 na SN razvodnim mjestima, 1890 na spojnim kutijama, 2 na oba kraja istosmjernog voda duljine 1,4 km, 24 na završecima gromobranske mreže ESE - ukupno 4200. Geometrija se razlikuje ovisno o lokaciji.

Koja je razlika između kemijske elektrode i elektrolitičke ionske uzemljene šipke?

Koristi se naizmjenično u mnogim podatkovnim tablicama. Unaša linija, kemijska elektroda koristi bakrenu cijev;elektrolitička ionska uzemljivačka šipkakoristi jezgru obloženu bakrom.

11. Zaključak — Što smo prvog dana tražili od saudijskog EPC-a

Ako ste EPC projektni inženjer s otvorenim dokumentom nabave, minimum koji nam omogućuje da damo ponudu bez šestotjednog pojašnjenja je istih šest stavki koje je madridski tim poslao u kolovozu 2020.: jednolinijski dijagram s lokacijama elektroda, slojevito Wennerovo istraživanje na planiranoj dubini, ciljevi otpora po pločici i po mreži, standard konektora (običnoIEEE 837), standard smjese za zatrpavanje (IEC 62561-7) i ograničenja ESIA-e.

Za živi projekt, najbrži put jestranica proizvoda za kemijske uzemljujuće elektrode, theelektrolitička ionska uzemljivačka šipkaimodul za prizemljenjestranice iliTop 5blog.Kontaktirajte naš odjel za izvozza direktan razgovor.