Leiðbeiningar um gagnaforskriftir fyrir verkfræðinga í sólarorkuvinnslu: hvernig 4.200 jarðtengdar rafskautar sem sendar voru til 150 MW sólarorkuver í Sádi-Arabíu héldu 3,1 Ω púðaviðnámi í fimm ár við 1.800 Ω·cm jarðvegsþykkt — og skrefin í innkaupum, uppsetningu og endurskoðun sem komu okkur þangað.

Gögn þessarar greinar úr vettvangi koma frá 150 MW sólarorkuveri í Sádi-Arabíu sem barst okkur í ágúst 2020 sem reglubundin fyrirspurn. EPC, sem er með höfuðstöðvar í Madríd, færði sig frá verði á stk. yfir í forskrift í öðrum tölvupóstinum — aðalverkfræðingur þeirra hafði gengið í gegnum 50 MW verkefni árið 2018 þar sem birgðir af vatnsþrýstum stangum höfðu farið fram úr snertispennumörkum á þriðja ári. Það sem hér fer á eftir er innkaupa-, uppsetningar- og úttektarröðin sem leiddi til 3,1 Ω meðaltals / 4,7 Ω verstu / fimm ára viðhaldsfría rekstrarlíkansins — og eina birgðalotan sem næstum braut það.

1. Viðhaldsfrí tækni sem hófst með bilaðri vatnsstöngarverksmiðju

Viðmiðunarbilunin var 50 MW sólarorkuver í Chile sem var gangsett árið 2018 með hefðbundnum koparklæddum stöngum og sex mánaða vökvunarlotu. Á þriðja ári hafði snertispennuglugginn á sex inverterpúðum farið yfir hönnunarmörk vegna þess að tvær áætluðar vökvunarheimsóknir árið 2020 voru sleppt (ferðatakmarkanir vegna COVID). Stöngurnar höfðu ekki bilað líkamlega - þær höfðu þornað. Viðnám púðanna fór yfir 5 Ω þröskuldinn á þremur af sex púðunum.

Þetta er rekstrarbilið sem efnafræðileg jarðtenging lokar. Varan okkar er koparhúðaður stálkjarni (17,2 mm til 25,4 mm) inni í 100 mm til 150 mm boruðum hringlaga rör, fylltur með rakadrægu efnasambandi - bentónítleir blandað magnesíumsúlfati og rakabindandi aukefni. Efnasambandið dregur í sig umhverfisraka og heldur honum við yfirborð stangarinnar; magnesíumsúlfatið heldur jarðvegsrúmmálinu leiðandi. Afleiðingin á plöntustigi er sú að snertispennuglugginn helst innan hönnunarmarkanna í 25 til 30 ára hönnunarlíftíma og vökvunarhringrásin fellur úr rekstrar- og viðhaldsáætluninni.

Fyrir verkefnið í Sádi-Arabíu var munurinn á vökvuðum stöng og efnafræðilegri rafskauti fimm ára rekstrar- og viðhaldsskuldbinding sem EPC skráði inn í eignina á fyrsta degi. Þegar sú rammi er kominn á sinn stað verður stykkisálagið að varnarhæfum lið.

2. Jarðviðnámskortið sem ákvað 4.200 rafskaut

Hið heiðarlega svar viðHvenær hættir efnafræðileg rafskaut að vera valfrjálst?er jarðvegsviðnámskortið. Fyrir verksmiðjuna í Sádi-Arabíu keyrðum við fjögurra pinna Wenner-könnun yfir 1,8 km² svæði rafskautsröðarinnar með pinnum á fyrirhugaðri dýpi rafskautanna (1,5 m og 3,0 m mælitæki). Sundurliðunin hér að neðan er sú sem ég nota þegar rafskautspróf spyr sömu spurningar í nýju verkefni.

Talan sem skiptir máli er viðnámsmælingin á fyrirhuguðu rafskautsdýpi, ekki yfirborðsmælingin.Á svæðinu í Sádi-Arabíu var yfirborðsmælingin með fjórum pinnum 380 Ω·cm (hefði bent til þess að drifinn stöng væri nóg); 1,5 m mælingin var 1.400 Ω·cm og 3,0 m mælingin var 1.800 Ω·cm. Án lagskiptrar könnunar hefði orkusparnaðarvottorðið tilgreint vatnsbundna drifinn stöng.

3. Hvað „viðhaldsfrítt“ þýðir í raun og veru í gerðarprófunarskýrslu okkar

Orðalagið er staðlað í greininni en ósanngjarnt, svo við festum það skriflega fyrir hverja sendingu. Viðhaldsfrí efnafræðileg jarðtengingarrafskaut á flutningabryggju okkar hefur fjóra verkfræðilega eiginleika sem koma fram í gerðarprófunarskýrslunni, og það er skýrslan sem rafeindavottorðsfulltrúi ætti að biðja um að sjá áður en hann undirritar innkaupapöntunina.

1. Rakadræg fylling (á hverjaIEC 62561-7).Bentónít blandað með magnesíumsúlfati (ekki natríumklóríði, sem ræðst á koparhúðaða kjarna). Jónastöðugleikaprófið við 60°C / 30 daga greinir flýtileiðir birgja: samræmishæf efnasambönd halda ≥80% minnkun á viðnámi; framleiðslulotan hjá birgjum árið 2022 lækkaði í 65%, sem leiddi til þess að skipt var um efnasambönd innanhúss.
2. Koparhúðaður stálkjarni tilNEMA GR-1, lágmarks 254 µm klæðning.Kemur í veg fyrir galvaníska tæringu. Við höfnuðum birgja frá 2021 þar sem klæðningin var 180 µm — að innan fyrirmælum fyrir lágstraumsmerkjajarðtengingu en of þunn fyrir þá höggstraumsálag sem ESE-tengi ber við sláttur.
3. Varanleg skoðunargryfja með mæliglugga sem festist á klemmu.300 mm × 300 mm × 300 mm fjölliða (ekki steypa; sprungur í steypu í þurrhitahringrás). Klemmumælingin gerir rekstrar- og viðhaldsteyminu kleift að athuga endurprófunina fyrir fimm ára notkun á 30 sekúndum fyrir hverja púða.
4. Engin áætluð endurvökvun í rekstrar- og viðhaldsáætluninni.Í handbók Sádi-Arabíu er mælt með því að rafskautið sé fest á fyrsta, þriðja og fimmta ári — ekkert þar á milli. Sex eða tólf mánaða vökvunarlota þýðir að rafskautið hefur verið rangt tilgreint.

Munurinn á milli aefnafræðileg jarðtengingar rafskautogjarðstöng fyrir rafgreiningarjónirÍ línunni okkar er rúmfræðilegt, ekki hagnýtt — koparrör vs. koparhúðaður stálkjarni, sama bakfylling. Báðar skiluðu sama 3,1 Ω meðaltali miðað við 5 Ω markmiðið í verksmiðjunni í Sádi-Arabíu.

4. Fjórir staðlarnir sem vísað er til í sádiarabísku forskriftinni

Sádi-Arabíska forskriftin vísaði til fjögurra staðla. Hvaða staðall réði hvaða ákvörðun er sá hluti sem rafrænir vottorð (EPC) skilja oftast eftir óbeint — hér er vinnukortið.

Fyrir MV-púða og POI-spegilstöðina,IEEE 80ogIEEE 665voru bindingartakmarkanir, ekki hrá púðaviðnám. Báðar leiðslurnar þurftu að samræmast IEEE 837 áður en hvorug þeirra samþykkti það.

5. Hvar rafskautin voru í raun og veru á fylkingunni

Í verksmiðjunni í Sádi-Arabíu var spurningunni „hvar á ég að setja þær“ svarað með því að skoða einlínurit sem rafskautaprófíllinn (EPC) endurskoðaði þrisvar sinnum áður en fyrsti gámurinn var sendur. Efnafræðilegar rafskautar lentu á fimm mismunandi stöðum – og í útboðsgögnunum þurfti að tilgreina hvaða staðall réði við hvaða staðsetningu, því sama rafskautslögun var tilgreind á mismunandi hátt fyrir hvern stað.

Mynd 2 — Rafskaut af gerðinni jarðstöng með rafgreiningarjón í fullbúinni skoðunargryfju á inverter-púða verksmiðju í Sádi-Arabíu. Koparhúðaði kjarninn er hitameðhöndlaður við jarðleiðara búnaðarins á skoðunargryfjuhæðinni.

1. Inverter púðar.Byrjaði með einum á púða; bætti við öðrum á 14 púðum þar sem 1,5 m könnunin var yfir 1.800 Ω·cm (1.316 rafskaut, meðaltal 3,1 Ω).
2. MV spenni púðar.Tvær rafskautar á púða ásamt yfirborðslagi af möl, hannaðar fyrir IEEE 80 snerti- og þrepspennuglugga (84 púðar, 168 rafskautar).
3. Sameiningarkassar.Ein rafskaut í hverjum kassa (1.890 rafskaut).
4. Báðir endar aðaljarðtengingar fyrir jafnstraumsbúnað.Tvær rafskautar (1,4 km stofn).
5. ESE eldingarniðurleiðaralokanir.24 ESE lofttengi á jaðri fylkisins og MV rofabúnaðarhúsi, hvert með rafgreiningarjónajarðtengingu (púlsstraumsgeta var bindingartakmarkanir).

Samtals: 4.200 efnafræðilegar rafskautar, sem samsvara innkaupaáætlun EPC og gámunum sem fóru frá Xinchang á milli september 2020 og mars 2022. Mistökin sem ég sé oftast við fyrstu endurskoðunina eru að meðhöndla allar fimm staðsetningargerðirnar sem eins — þær eru það ekki. Í innkaupaskjalinu verður að tilgreina hvaða staðall gildir um hvaða staðsetningu.

6. Uppfyllingarefnafræðileg forskrift sem raunverulega aðgreindi birgja

Í verkefninu í Sádi-Arabíu aðskildi forskrift fyllingarefnisins tvo úrslitakeppendur á tilboðslistanum. Annar sendi 14 blaðsíðna vörulista með einni IEC 62561-7 tilvísun á bakhliðinni. Hinn sendi 38 blaðsíðna gerðarprófunarskýrslu sem fjallaði um viðnámslækkunarstuðul við fjórar viðmiðunarrakaskilyrði, niðurstöðu jónstöðugleika í 60°C / 30 daga, 90 daga rakageymsluferil og umhverfisyfirlýsingu á ESIA-stigi. Hinn er birgirinn sem rafrænt orkusparnaðarvottorð (EPC) skráir í 25 ára rekstrar- og viðhaldsáætlun.

Í innkaupamálinu sem við enduðum á að skrifa fyrir sádiarabísku forskriftina voru fjórir eiginleikar kallaðir fram — sömu fjóra og við prófum innanhúss fyrir hverja sendingu og sömu fjóra sem koma fram í gerðarprófunarskýrslunni okkar.

• Viðnámslækkunarstuðull (samkvæmt IEC 62561-7).Staðall: 12:1 við 20% viðmiðunarraka.
• Langtíma jónísk stöðugleiki (60°C / 30 daga endurprófun).Magnesíumsúlfat yfir natríumklóríði (klóríð ræðst á koparhúðaða kjarna); þröskuldur ≥80% varðveisla. Framleiðslulotan frá 2022 var 65% — sem er kveikjan að innanhússblöndun.
• Rakavarðveisla yfir 90 daga þurrkunarferli.73% varðveisla eftir 90 daga við 35°C / 30% RH — gagnapunkturinn sem EPC notaði til að ákvarða endurprófun á fimmta ári.
• Umhverfiseftirlit hjá ESIA.Stendist staðlaða útsíunarmælinguna undir 1 mg/L fyrir eftirlitsskyld málma.

Verksmiðjan sem sýnir gerðarprófunarskýrsluna með fjórum eiginleikum er sú sem orkusparnaðarvottorð (EPC) skráir í 25 ára rekstrar- og viðhaldsáætlun; sú sem sýnir aðeins mæliblað fyrir stangir birtist á öðru ári með tölvupósti um „nýtt, bætt efnasamband“.

7. Hvernig við skilgreindum sex þrepa málsmeðferðina fyrir sádiarabíska orkumálasamninginn (EPC)

Sex þrepa forskriftarferlið sem við fórum í gegnum með raforkuútreikninginn er það sama og við notum í öllum stórum sólarorkuverkefnum. Þetta er ekki almennur listi — hvert skref fylgir ákvörðun sem raforkuútreikningsverkfræðingur þarf að taka í sínu tiltekna verkefni.

1. Framkvæmdu Wenner fjögurra pinna jarðvegsviðnámskönnun yfir fyrirhugaða fótsporið.Mælt var á 1,5 m og 3,0 m dýpi. Mismunurinn á yfirborði og dýpi á svæðinu í Sádi-Arabíu var 4× (380 Ω·cm á móti 1.800 Ω·cm).
2. Stilltu markviðnám fyrir hvern púða úr einlínuritinu í verkefninu.Sádi-Arabíska orkumálaráðið (EPC) setti 5 Ω á hvern inverterpúða og 1 Ω fyrir allt jafnspennukerfið; bæði gildin héldust fram að endurprófuninni eftir fimm ár.
3. Tilgreinið efnasamsetningu fyllingarefnisins skriflega, ásamt gerðarprófunarskýrslu með fjórum eiginleikum.Birgjalotan frá árinu 2022 var prófunartilvikið — skýrslan náði til 65% varðveislu fyrir sendingu.
4. Læstu stangarlögun og tengistaðalinn.17,2 mm × 2,4 m koparhúðað fyrir inverterpúða; 25,4 mm × 2,4 m rafgreiningarjónarrúmfræði fyrir MV-púða og eldingartengingar. Úthitaðar-suðuðar tengir tilIEEE 837, engar vélrænar klemmur.
5. Setjið upp í óhreyfðum jarðvegi með 100 mm lóðréttum borholu.Sama borholan er notuð yfir alla kerfið — engin sérstök verkfæri. Fyllið rörhringinn aftur áður en skoðunargryfjunni er lokað; forðist að setja upp í gegnum kyrrstætt vatn (14 daga þurrkatími fyrir uppsetningu er þumalputtareglan á þessum stað).
6. Staðfestið með spennulækkunarprófi við gangsetningu og á fimmta ári.Samkvæmt IEEE 81 aðferðafjölskyldunni; logþol, jarðvegshitastig og raki. Endurprófun á verksmiðjunni í Sádi-Arabíu á fimmta ári kom til baka með 3,1 Ω meðaltal og versta púða upp á 4,7 Ω.

8. Stærðarblokkin sem við fengum ekki rétt í fyrsta skipti

Fyrstu 200 rafskautin í verksmiðjunni í Sádi-Arabíu voru flutt með 75 mm borholu (verkfræðingur EPC hafði notað hana í fyrra verkefni með drifri stöng) og mælingarnar á vettvangi komu til baka upp á 5,8 Ω meðaltal samanborið við 5 Ω markmið — efnasambandið hafði ekki pláss til að vökva. Við færðum okkur í 100 mm fyrir hinar 4.000 rafskautin og meðaltalið lækkaði í 3,1 Ω. 200 of lítil göt voru ekki boruð aftur; þau eru 6% af púðum í „yfir 2.000 Ω·cm“ sviðinu sem fengu tvöfalda rafskautsmeðferð.

0,4 Ω munurinn á 75 mm og 100 mm snigli er stærsta breytan sem við höfum mælt á uppsetningarhliðinni — og það er breytan sem verkfræðingur EPC stýrir, ekki verksmiðjan eða efnasamsetning fyllingarinnar. Hægt er að herða blöndunarleiðsluna frá forskriftarborðinu en ekki snigilinn.

9. Hvernig þetta tengist alþjóðlegri sólarorkuframleiðslu — og hvers vegna það skiptir máli fyrir innkaup á raforkuverði árið 2026

3,1 Ω gildið í verksmiðjunni í Sádi-Arabíu er ekki útlægt gildi. Í sendingum okkar til stórfyrirtækja í Mið-Austurlöndum, Norður-Afríku, suðvesturhluta Bandaríkjanna og innlöndum Ástralíu á árunum 2020-2025 hefur meðalviðnám púða á rétt tilgreindum uppsetningum lent á bilinu 2,8 til 3,6 Ω samanborið við 5 Ω markmið. Dreifingin á 0,8 Ω er háð jarðvegsbandi og þvermáli borholunnar á uppsetningarhliðinni. Samræmi í efnafræði fyllingar skiptir minna máli en þvermál borholunnar - niðurstaða sem kom gæðaeftirlitsteymi okkar á óvart þegar við endurskoðuðum gögn úr endurprófunum fimmta árið samanborið við uppsetningarskrár.

Þetta reitgagnamynstur stendur á móti útfærslu sem er nú að setja upp, afIEA-PVPS mælingar, vel yfir 400 GW af nýrri sólarorkuframleiðslugetu á ári.Yfirlit yfir IEA-PVPS 2024staðfestir að uppsafnað PV hefur farið yfir 2 TW;Endurnýjanleg orka frá Alþjóða orkumálastofnuninni (IEA) 2024Í skýrslunni er gert ráð fyrir að sólarorkuver á stórum skala muni áfram vera stærsti framlag nýrrar endurnýjanlegrar orkuframleiðslugetu til ársins 2030. Fyrir innkaupateymi hefur jarðtenging færst úr almennri stang-og-klemmulínu yfir í viðurkenndan forskriftarflokk á stórum skala fyrir veitur — og þeir birgjar sem geta framleitt gerðarprófunarskýrslu fyrir fjóra eiginleika eru þeir sem vinna fyrirspurnina.

10. Algengar spurningar frá innkaupateymum EPC

Hvað er efnafræðileg jarðtengingarrafskaut fyrir sólarorkuver?

Koparhúðuð stálstöng sett upp lóðrétt og umkringd rakadrægu fyllingarefni sem dregur í sig umhverfisraka og jafnar viðnám rafskautsins í mörg ár án þess að þurfa að vökva handvirkt. Í verksmiðjunni í Sádi-Arabíu voru 4.200 eintök flutt á árunum 2020-2022 með meðaltali 3,1 Ω á fimmta ári.

Hvers vegna er viðhaldsfrí jarðtenging mikilvæg fyrir sólarorkuver í stórum veitum?

Plöntur þekja tugi til hundruða hektara með þúsundum rafskautastaðsetninga. Hefðbundin rafskaut með sex eða tólf mánaða vökvunarlotu lætur eignina vera óvarða ef áætlunin bregst. Viðhaldsfrí jarðtenging eyðir hringrásinni.

Hvaða jarðvegsviðnám er of hátt fyrir drifinn stöng eina sér?

Yfir um það bil 1.000 Ω·cm getur ein koparhúðuð stöng ekki áreiðanlega náð undir 5 Ω við púðann án óeðlilegs fjölda stanga eða mjög djúpra uppsetninga. Í verksmiðjunni í Sádi-Arabíu voru 73% af rafskautaröðinni í 1.000-2.000 Ω·cm bandinu; 6% yfir 2.000 Ω·cm voru með delta-mynstur rafskaut.

Hvaða staðlar gilda um efnafræðilega jarðtengingu á sólarorkuverum?

IEEE 837fyrir tengi,IEEE 80 / IEEE 665fyrir hönnun spennistöðvar,IEC 62561-7fyrir jarðtengingar, ogNFPA 70 (NEC) grein 690fyrir jarðtengingu sólarorkukerfis.NEMA GR-1hylur stöngina sjálfa.

Hversu lengi endist efnafræðileg rafskaut í notkun?

Rétt tilgreind rafskaut veitir stöðugt viðnámsglugga fyrir allan hönnunarlíftíma 25 til 30 ára. Koparklæðning stjórnar galvanískri tæringu; fyllingin helst virk vegna þess að hún er rakadræg. 4.200 rafskautar verksmiðjunnar í Sádi-Arabíu hafa ekki verið vökvaðir aftur síðan þær voru settar upp.

Uppfylla efnafræðilegar rafskautar kröfur NEC 690?

Já.NFPA 70 (NEC) grein 690nær yfir jarðtengingu sólarorkukerfis; efnafræðilega rafskaut með koparhúðuðum kjarna ogIEEE 837innréttingar uppfylla kröfurnar.

Hvernig er efnafræði bakfyllingarinnar frábrugðin efnafræði bentóníts eingöngu?

Hreint bentónít er rakadrægt en minnkar jónainnihald í þurrum árstíðum. Viðhaldsfrítt bakfylling bætir við raflausnarsaltpakkningu (venjulega magnesíumsúlfat) ásamt rakabindandi aukefni.

Hvar á að setja efnafræðilegar rafskautar á sólarorkuver?

Í verksmiðjunni í Sádi-Arabíu: 1.316 við inverterpúða, 168 við MV-púða, 1.890 við sameiningarkassa, 2 í báðum endum 1,4 km jafnstraumsstofnsins, 24 við eldingartengi ESE — 4.200 samtals. Rúmfræðin er mismunandi eftir staðsetningu.

Hver er munurinn á efnafræðilegri rafskaut og jarðstöng fyrir rafgreiningarjónir?

Notað til skiptis í mörgum gagnablöðum. Ílínan okkar, efnafræðilega rafskautið notar koparrör;jarðstöng fyrir rafgreiningarjónirnotar koparhúðaðan kjarna.

11. Lokaorð — Það sem við báðum Sádi-Arabíu EPC að senda okkur á fyrsta degi

Ef þú ert verkfræðingur í EPC verkefninu með útboðsgögnin opin, þá eru lágmarksupphæðin sem gerir okkur kleift að gefa tilboð án sex vikna skýringarferlis sömu sex atriðin og Madríd-teymið sendi í ágúst 2020: einlínurit með staðsetningu rafskautanna, lagskipt Wenner-könnun á fyrirhuguðu dýpi, viðnámsmarkmið fyrir hverja púða og fyrir hvert net, tengistaðallinn (venjulegaIEEE 837), staðallinn fyrir fyllingarefni (IEC 62561-7), og takmarkanir ESIA.

Fyrir rauntímaverkefni er hraðasta leiðin súVörusíða fyrir efnajarðtengingar rafskauta, hinnjarðstöng fyrir rafgreiningarjónirogjarðeiningsíður, eðaTopp 5blogg.Hafðu samband við útflutningsdeild okkarfyrir beint samtal.