Terepi adatspecifikációs útmutató napelemes EPC mérnökök számára: hogyan tartottak fenn 3,1 Ω-os földelő ellenállást egy 150 MW-os szaúdi napelemes erőműbe szállított 4200 kémiai földelőelektróda öt éven keresztül 1800 Ω·cm talajon – és a beszerzési, telepítési és auditlépések, amelyek idáig elvezettek minket.

A cikk terepi adatai egy 150 MW-os szaúdi napelemes erőműből származnak, amely 2020 augusztusában érkezett hozzánk rutinmegkeresésként. A madridi székhelyű EPC a második e-mailben a darabárról a specifikációra tért át – vezető mérnökük 2018-ban már túl volt egy 50 MW-os projekten, ahol az öntözött rudak készlete a harmadik évben átlépte az érintési feszültséghatárt. A következőkben a beszerzési, telepítési és auditfolyamat következik, amely a 3,1 Ω átlagos / 4,7 Ω legrosszabb / ötéves karbantartásmentes működési modellt eredményezte – és az egyetlen beszállítói tételt, amely majdnem eltörte azt.

1. A karbantartásmentes specifikáció, ami egy meghibásodott öntözőrudas növényrel kezdődött

A referenciaként szolgáló meghibásodás egy 50 MW-os chilei napelemes erőmű volt, amelyet 2018-ban helyeztek üzembe hagyományos, meghajtott, rézbevonatú rudakkal és hat hónapos öntözési ciklussal. A harmadik évre hat inverter pad érintési feszültségablakja a tervezési határérték fölé csúszott, mivel két 2020-ban tervezett öntözési látogatást kihagytak (COVID miatti utazási korlátozások). A rudak fizikailag nem meghibásodtak – kiszáradtak. A pad ellenállása a hat pad közül háromnál átlépte az 5 Ω küszöbértéket.

Ez az a működési rés, amelyet egy kémiai földelő elektróda kitölt. Termékünk egy rézbevonatú acélmag (17,2 mm-től 25,4 mm-ig) egy 100 mm-től 150 mm-es fúrt gyűrűben, amelyet egy higroszkópos vegyülettel – bentonit agyaggal, magnézium-szulfáttal és nedvességmegtartó adalékkal – töltünk ki. A vegyület elnyeli a környezeti nedvességet, és azt a rúd felületéhez tartja; a magnézium-szulfát a közvetlen talajtérfogatot vezetőképes állapotban tartja. Az üzemi szintű következmény az, hogy az érintési feszültség ablaka a 25-30 éves tervezési élettartam alatt a tervezési határon belül marad, és az öntözési ciklus kiesik az üzemeltetési és karbantartási tervből.

A szaúdi projekt esetében az öntözött rúd és a kémiai elektróda közötti különbség az ötéves üzemeltetési és karbantartási kötelezettség volt, amelyet az EPC az első napon írt bele az eszközbe. Amint a keret elkészült, a darabonkénti prémium védhető tétellé válik.

2. A talaj-ellenállás térkép, amely 4200 elektródát határozott meg

Az őszinte válaszMikortól nem választható többé egy kémiai elektróda?a talaj-ellenállás térkép. A szaúdi üzem esetében egy Wenner négytűs felmérést végeztünk az 1,8 km²-es tömbfelületen, a tűket a tervezett elektródamélységben helyeztük el (1,5 m és 3,0 m-es szondák). Az alábbi lebontást használom, amikor egy EPC ugyanazt a kérdést teszi fel egy új projektnél.

A lényeg az elektróda tervezett mélységében mért ellenállás, nem pedig a felületen mért érték.A szaúdi helyszínen a felszíni, négytűs mérés alapján 380 Ω·cm-t mértek (ami azt sugallta volna, hogy egy hajtott rúd elegendő); az 1,5 méteres mérés alapján 1400 Ω·cm, a 3,0 méteres mérés alapján pedig 1800 Ω·cm volt. A réteges felmérés nélkül az EPC öntözött hajtott rúddal történő leltárt határozott volna meg.

3. Mit jelent valójában a „karbantartásmentes” kifejezés a típusvizsgálati jelentésünkben?

A kifejezés iparági szabvány, de hanyag, ezért minden szállítmányhoz írásban rögzítjük. A szállítódokkon található karbantartásmentes kémiai földelőelektróda négy mérnöki tulajdonsággal rendelkezik, amelyek megjelennek a típusvizsgálati jelentésben, és ezt a jelentést kell kérnie egy EPC-nek a megrendelés aláírása előtt.

1. Higroszkópos feltöltés (perIEC 62561-7).Bentonit magnézium-szulfáttal keverve (nem nátrium-kloriddal, amely megtámadja a rézbevonatú magokat). A 60°C-os / 30 napos ionstabilitási teszt a beszállítók egyszerűsített módszereit mutatja: a megfelelő vegyületek ≥80%-os ellenálláscsökkenést mutatnak; a 2022-es beszállítói tétel 65%-ra csökkent, ami elindította a házon belüli keverési átállást.
2. Rézbevonatú acélmagNEMA GR-1, minimum 254 µm burkolat.Szabályozza a galvánkorróziót. Elutasítottunk egy 2021-es beszállítót, akinek a burkolata 180 µm volt – ez megfelelt az alacsony áramerősségű jelföldelésre vonatkozó előírásoknak, de túl vékony volt az ESE-lezárás által elviselt lökőáram-terheléshez egy átütési esemény során.
3. Állandó kémlelőakna rögzíthető mérőablakkal.300 mm × 300 mm × 300 mm polimer (nem beton; a beton repedései száraz-termikus ciklusok során). A rögzítőelemes leolvasás lehetővé teszi az üzemeltetési és karbantartási személyzet számára, hogy az ötödik év ismételt tesztjét lapkánként 30 másodperc alatt ellenőrizze.
4. Az üzemeltetési és karbantartási tervben nincs ütemezett újraöntözés.A szaúdi kézikönyv az első, harmadik és ötödik évben is előírja a bilincs behelyezését – semmi köze hozzá. A hat vagy tizenkét hónapos öntözési ciklus azt jelenti, hogy az elektróda helytelenül lett meghatározva.

A különbség egykémiai földelő elektródaés egyelektrolitikus ion földelő rúdA mi gyártósorunkon geometriai, nem funkcionális – rézcső kontra rézbevonatú acélmag, ugyanaz a visszatöltés. Mindkettő ugyanazt a 3,1 Ω-os átlagot produkálta a szaúdi üzem 5 Ω-os célértékével szemben.

4. A négy szabvány kereszthivatkozása a szaúdi specifikációban

A szaúdi specifikáció négy szabványra hivatkozott. Az energiatanúsítványok leggyakrabban implicit módon hagyják, hogy melyik szabvány melyik döntést szabályozza – itt látható a működési terv.

Középfeszültségű betétek és a POI alállomás esetébenIEEE 80ésIEEE 665voltak a kötési korlátok, nem a nyers pad ellenállása. Mindkét vezetőnek meg kellett egyeznie az IEEE 837 szabványban, mielőtt bármelyikük is aláírta volna.

5. Hová kerültek valójában az elektródák a tömbön

A szaúdi üzemben a „hová tegyem őket” kérdésre egyetlen vonalas ábra alapján válaszoltak, amelyet az EPC háromszor módosított az első konténer kiszállítása előtt. A kémiai elektródák öt különböző helyszíntípuson landoltak – és a közbeszerzési dokumentumnak meg kellett jelölnie, hogy melyik szabvány melyik helyszínt szabályozza, mivel ugyanazt az elektródageometriát mindegyikhez másképp határozták meg.

2. ábra – Elektrolitikus ionos földelőrúd típusú kémiai elektróda egy kész vizsgálóaknában egy szaúdi üzem inverter padján. A rézzel bevont magot exotermikusan hegesztik a berendezés földelővezetőjéhez a vizsgálóakna szintjén.

1. Inverter betétek.Padonként eggyel kezdték; egy másodikat is hozzáadtak 14 padon, ahol az 1,5 m-es felmérés meghaladta az 1800 Ω·cm-t (1316 elektróda, átlagosan 3,1 Ω).
2. Középfeszültségű transzformátorpárnák.Két elektróda padonként, plusz egy felületi kavicsréteg, az IEEE 80 érintési és lépésfeszültség-ablak szerint tervezve (84 padon, 168 elektróda).
3. Kombinátor dobozok.Egy elektróda dobozonként (1890 elektróda).
4. A fő egyenáramú berendezés földelővezetékének mindkét vége.Két elektróda (1,4 km törzs).
5. ESE villámvédelmi levezetők.24 ESE levegőcsatlakozó a tömb kerületén és a középfeszültségű kapcsolóberendezés házán, mindegyik elektrolitikus ionos földelőrúd-lezárással (az impulzusáram-kapacitás volt a kötelező korlátozás).

Összesen: 4200 kémiai elektróda, ami megegyezik az EPC beszerzési ütemtervével és a Xinchangból 2020 szeptembere és 2022 márciusa között elhagyott konténerekkel. Az első felülvizsgálat során leggyakrabban látott hiba az, hogy mind az öt helyszíntípust azonosként kezelik – nem azok. A beszerzési dokumentumnak meg kell jelölnie, hogy melyik szabvány melyik helyszínt szabályozza.

6. A visszatöltés kémiai specifikációja, amely valójában megkülönböztette a beszállítót

A szaúdi projektnél a visszatöltési specifikáció különböztette meg a két döntőst az ajánlattételi listán. Az egyik egy 14 oldalas katalógust küldött, amelynek hátsó borítóján egyetlen IEC 62561-7 hivatkozás szerepelt. A másik egy 38 oldalas típusvizsgálati jelentést küldött, amely négy referencia nedvességtartalom mellett a fajlagos ellenállás csökkenési tényezőjét, a 60°C / 30 napos ionstabilitási eredményt, a 90 napos nedvességmegtartási görbét és az ESIA-szakaszú környezetvédelmi megfelelőségi nyilatkozatot tartalmazta. A második a beszállító, akit az EPC belefoglal egy 25 éves üzemeltetési és karbantartási tervbe.

A szaúdi specifikációhoz írt beszerzési szövegünk négy tulajdonságot említett – ugyanazt a négyet, amit minden szállítmánynál házon belül tesztelünk, és ugyanazt a négyet, ami a típusvizsgálati jelentésünkben is szerepel.

• Ellenálláscsökkentési tényező (az IEC 62561-7 szabvány szerint).Standard: 12:1 20%-os referencia nedvességtartalom mellett.
• Hosszú távú ionstabilitás (60°C / 30 napos ismételt vizsgálat).Magnézium-szulfát nátrium-klorid felett (a klorid megtámadja a rézbevonatú magokat); küszöbérték ≥80% retenció. A 2022-es beszállítói tétel 65%-os visszatartást ért el – ez a kiváltó ok a házon belüli keverésre.
• Nedvességmegtartás 90 napos száradási ciklus alatt.73%-os retenció 90 nap után 35°C-on / 30% relatív páratartalom mellett – ezt az adatpontot használta az EPC az ötéves ismételt vizsgálat beállításához.
• Környezetvédelmi megfelelőség az ESIA-nál.Megfelel a szabványos szűrletvizsgálati tesztnek 1 mg/l alatt a szabályozott fémek esetében.

Az a gyár, amelyiknél a négy tulajdonságot felölelő típusvizsgálati jelentést bemutatják, az, amelyet az EPC beleír egy 25 éves üzemeltetési és karbantartási tervbe; az, amelyiknél csak a rúd méretlapja van, a második évben egy „új, továbbfejlesztett vegyület” e-maillel jelenik meg.

7. Hogyan határoztuk meg a szaúdi EPC hatlépéses eljárását

A hatlépéses specifikációs eljárás, amelyen az EPC során végigmentünk, megegyezik azzal, amelyet minden közműszintű napelemes projektnél alkalmazunk. Ez nem egy általános lista – minden lépéshez tartozik egy döntés, amelyet az EPC mérnöknek meg kell hoznia az adott projekttel kapcsolatban.

1. Végezzen el egy Wenner négytüskés talajellenállás-felmérést a tervezett alaprajzon.1,5 és 3,0 méteres szondázási mélységben rögzítették a méréseket. A felszín és a mélység közötti eltérés a szaúdi lelőhelyen 4× (380 Ω·cm vs. 1800 Ω·cm) volt.
2. Állítson be egy kontaktusonkénti cél ellenállást a projekt egyvonalas diagramjából.A szaúdi EPC inverterenként 5 Ω-ot, az általános ekvipotenciális hálózatra pedig 1 Ω-ot határozott meg; mindkettőt az ötödik évben megismételt teszt során is megtartotta.
3. Írásban adja meg a feltöltés kémiai összetételét, csatolva a négy tulajdonságú típusvizsgálati jelentést.A 2022-es beszállítói tétel volt a teszteset – a jelentés a szállítás előtti 65%-os visszatartást mutatta.
4. Rögzítse a rúd geometriáját és a csatlakozó szabványt.17,2 mm × 2,4 m rézbevonatú inverter padokhoz; 25,4 mm × 2,4 m elektrolitikus ion geometria középfeszültségű padokhoz és villámvédelmi lezárókhoz. Exotermikus hegesztéssel készült csatlakozókIEEE 837, nincsenek mechanikus szorítók.
5. Bolygatatlan talajba telepítendő egy 100 mm-es függőleges fúróval.Ugyanaz a fúró a teljes sorban – nincs szükség speciális szerszámokra. A vizsgálóakna lezárása előtt töltse fel a gyűrű alakú részt; kerülje az állóvízbe történő beépítést (ezen a helyszínen a beépítés előtt 14 napos száraz időszak az ökölszabály).
6. Üzembe helyezéskor és az ötödik évben végezzen potenciálcsökkenési tesztet.Az IEEE 81 módszercsalád szerint; rönk ellenállás, talajhőmérséklet és nedvességtartalom. A szaúdi erőmű ötödik évében megismételt tesztje 3,1 Ω átlagos értéket, a legrosszabb 4,7 Ω-os pad-értéket eredményezett.

8. A méretezési blokk, amit elsőre nem sikerült eltalálnunk

A szaúdi üzem első 200 elektródáját 75 mm-es fúróval szállították (az EPC helyszíni mérnöke egy korábbi hajtott rúd projektnél használta), és a terepi leolvasások 5,8 Ω átlagértéket mutattak egy 5 Ω-os céltárgyhoz képest – a vegyületnek nem volt helye a hidratációra. A fennmaradó 4000 elektróda esetében 100 mm-re váltottunk, és az átlag 3,1 Ω-ra csökkent. A 200 alulméretezett furatot nem fúrtuk újra; ezek a „2000 Ω·cm feletti” sávban lévő betétek 6%-a, amelyek dupla elektródás kezelést kaptak.

A 75 mm-es és a 100 mm-es fúró közötti 0,4 Ω-os különbség a legnagyobb általunk mért telepítési oldali változó – és ezt a változót az EPC helyszíni mérnöke szabályozza, nem a gyár vagy a visszatöltés kémiája. A keverővezetéket a specifikációs asztalról lehet meghúzni; a fúrót nem.

9. Hogyan kapcsolódik ez a globális napelemes rendszer kiépítéséhez – és miért fontos a 2026-os EPC-beszerzés szempontjából

A szaúdi üzem 3,1 Ω-os értéke nem kiugró érték. A 2020-2025-ös, a Közel-Keletre, Észak-Afrikába, az Egyesült Államok délnyugati részére és Ausztrália szárazföldi részére szállított közműméretű napelemes rendszereink esetében a helyesen specifikált telepítések átlagos párnaellenállása 2,8-3,6 Ω tartományba esett az 5 Ω-os célértékkel szemben. A 0,8 Ω-os szórást a talajsáv és a fúrófurat-átmérő szabályai határozzák meg a telepítési oldalon. A feltöltés kémiai konzisztenciája kevésbé számít, mint a fúrófurat-átmérő szabályai – ez a megállapítás meglepte minőségbiztosítási csapatunkat, amikor az ötödik évben újra tesztelt adatokat összevetettük a telepítési feljegyzésekkel.

Ez a terepi adatminta egy most telepített kiépítéssel szemben áll,IEA-PVPS követés, jóval több mint 400 GW új fotovoltaikus kapacitás évente.IEA-PVPS pillanatkép 2024megerősíti, hogy a kumulatív PV átlépte a 2 TW-t;IEA Megújuló Energia 2024A jelentés előrejelzése szerint a közműszintű fotovoltaikus rendszerek továbbra is a legnagyobb mértékben járulnak hozzá az új megújuló energiakapacitásokhoz 2030-ig. A beszerzési csapatok számára a földelés az általános „rúd-bilincs” sorból elismert közműszintű specifikációs kategóriává vált – és azok a beszállítók nyerik a pályázatot, akik képesek elkészíteni a négy tulajdonságra kiterjedő típusvizsgálati jelentést.

10. Gyakran ismételt kérdések az EPC beszerzési csapataitól

Mire való a kémiai földelő elektróda egy napelemparkban?

Egy függőlegesen felszerelt, rézzel bevont acélrúd, amelyet egy higroszkópos visszatöltő anyag vesz körül, amely elnyeli a környezeti nedvességet, és évekig stabilizálja az elektróda ellenállását kézi öntözés nélkül. A szaúdi üzemben 4200 darabot szállítottak 2020-2022-ben, 3,1 Ω átlaggal az ötödik évben.

Miért fontos a karbantartásmentes földelés a közmű méretű napelemes rendszerek esetében?

A növények több tíz-száz hektáron terülnek el, és több ezer elektróda található bennük. Egy hagyományos, hat-tizenkét hónapos öntözési cikluson alapuló elektróda védtelenné teszi az eszközt, ha az ütemterv elcsúszik. A karbantartásmentes földelés megszünteti a ciklust.

Milyen talajellenállás túl magas egy önmagában hajtott rúdhoz?

Nagyjából 1000 Ω·cm felett egyetlen meghajtott, rézbevonatú rúd nem tud megbízhatóan elérni 5 Ω alatti értéket a padon ésszerűtlenül sok rúd vagy nagyon mély telepítés nélkül. A szaúdi üzemben a tömb 73%-a az 1000-2000 Ω·cm sávban volt; a 2000 Ω·cm feletti 6%-hoz delta mintázatú elektródák tartoztak.

Milyen szabványok vonatkoznak a fotovoltaikus erőművek kémiai földelésére?

IEEE 837csatlakozókhoz,IEEE 80 / IEEE 665alállomás stílusú kialakításhoz,IEC 62561-7földelő vegyületekhez, ésNFPA 70 (NEC) 690. cikkPV rendszer földeléséhez.NEMA GR-1magát a rudat is befedi.

Mennyi ideig használható egy kémiai elektróda?

Egy megfelelően kiválasztott elektróda stabil ellenállási ablakot biztosít a teljes 25-30 éves tervezési élettartamra. A rézburkolat szabályozza a galvánkorróziót; a visszatöltés aktív marad, mivel higroszkópos. A szaúdi üzem 4200 elektródáját a telepítés óta nem vízzel töltötték újra.

Megfelelnek-e a kémiai elektródák az NEC 690 szabvány követelményeinek?

Igen.NFPA 70 (NEC) 690. cikklefedi a PV rendszer földelését; egy rézbevonatú maggal ellátott kémiai elektróda ésIEEE 837a szerelvények megfelelnek a követelményeknek.

Miben különbözik a feltöltés kémiai összetétele a bentonit önmagában történő összetételétől?

A tiszta bentonit higroszkópos, de száraz évszakokban csökkenti az iontartalmát. A karbantartást nem igénylő feltöltés elektrolit sócsomagot (jellemzően magnézium-szulfátot) és nedvességmegtartó adalékot ad hozzá.

Hová kell helyezni a kémiai elektródákat egy napelemes rendszeren?

A szaúdi üzemben: 1316 az inverter csatlakozóknál, 168 a középfeszültségű csatlakozóknál, 1890 az elosztódobozoknál, 2 az 1,4 km-es egyenáramú gerincvezeték mindkét végén, 24 az ESE villámvégződéseinél – összesen 4200. A geometria helyszínenként eltérő.

Mi a különbség a kémiai elektróda és az elektrolitikus ionföldelő rúd között?

Sok adatlapban felcserélhetően használják.a mi vonalunk, a kémiai elektróda rézcsövet használ; aelektrolitikus ion földelő rúdrézbevonatú magot használ.

11. Zárójel – Amit a szaúdi EPC-től kértünk az első napon

Ha Ön az EPC projektmérnök, és a közbeszerzési dokumentum nyitva van, akkor a minimum, ami lehetővé teszi számunkra, hogy árajánlatot adjunk hathetes pontosítási ciklus nélkül, ugyanaz a hat tétel, amelyet a madridi csapat 2020 augusztusában küldött: az egyvonalas diagram az elektróda elhelyezkedésével, a réteges Wenner-felmérés a tervezett mélységben, a kontaktusonkénti és rácsonkénti ellenállási célértékek, a csatlakozó szabványa (általábanIEEE 837), a visszatöltési vegyület szabványa (IEC 62561-7), és az ESIA-korlátozások.

Egy élő projekt esetében a leggyorsabb út akémiai földelő elektróda termékoldal, aelektrolitikus ion földelő rúdésföldmoduloldalak, vagy aTop 5blog.Lépjen kapcsolatba export részlegünkkelegy közvetlen beszélgetéshez.