サウジアラビアの150MW太陽光発電所（化学電極4,200個、パッド抵抗平均3.1Ω）の現場データと中東・アフリカ・東南アジアへの輸出データ：砂地、岩石地、ラテライト地で標準的な打ち込み棒が故障する理由、そして調達文書には代わりに何が記載されているか。

この記事の基となる会話は、2020年8月にマドリードに拠点を置くEPC企業が、この記事のフィールドデータの元となった150MWサウジアラビア太陽光発電プロジェクトにつながる問い合わせを送った際に起こった。その問い合わせメールでは、化学接地棒大規模太陽光発電所の建設予定地で、土壌抵抗率調査の結果が1,500～2,200Ω・cmの範囲だった。地質調査報告書は明確で、EPC（設計・調達・建設）業者も有能だった。その場所は、主任技師が2018年にチリで行った小規模プロジェクトで目にした石灰質土壌帯に位置していた。そのプロジェクトでは、COVID-19による渡航制限のため、予定されていた2回の散水作業がスキップされた結果、3年目に散水棒の在庫が接触電圧マージンを超えてしまった。彼は同じ過ちを繰り返したくなかった。この記事は、そのメールから生まれた技術的な議論、つまりEPC業者が最終的に調達文書に盛り込んだ土壌タイプの枠組みと、それを作成したプラントの現場データである。

このガイドは、同様の問い合わせを受けた調達チーム、つまり地質調査報告書が手元にあり、設計チームが打ち込み棒ではなく化学電極を要求し、調達文書を今後2週間以内に作成しなければならない中東、アフリカ、東南アジアのプロジェクトオーナー向けです。以下の3種類の土壌（砂、岩、ラテライト）は、これらの報告書に最も頻繁に登場し、それぞれの土壌タイプに特有の破壊モードがあります。3種類すべてに共通するのは、調達側の回答です。

1. 砂質土壌 ― 空中配線の故障

乾燥した砂は、3つの故障モードの中で最も直感に反するものです。理論上は、砂は完璧な接地媒体のように見えます。砂は緩く、排水性が良く、オーガーで簡単に掘り出すことができます。しかし、ウェンナー4ピン抵抗器の測定値は、全く異なる結果を示します。深さ1mの乾燥した砂漠の砂は、通常3,000～10,000Ω・cmの抵抗値を示します。砂丘の砂は、深さ1.5mで最悪の場合20,000Ω・cmを超える抵抗値を示すことがあります。その理由は機械的ではなく、イオン的なものです。乾燥した砂には粘土分がほとんどなく、電流をロッド表面から遠ざける溶解鉱物もほとんど含まれていないためです。

計算結果に影響を与えるのは、棒の表面の水分量です。 A 化学接地棒100 mmのオーガリングされた環状空間内に銅被覆コアがあり、環状空間には吸湿性の充填材（通常は硫酸マグネシウムを配合したベントナイト）が充填されています。この充填材は土壌や季節的な湿度から周囲の水分を吸収し、ロッド表面に保持し、イオン成分を周囲の土壌にゆっくりと放出します。その結果、周囲の土壌の抵抗値が8,000 Ω·cmであっても、ロッドと土壌の界面は200 Ω·cm程度の土壌のように振る舞います。NEMA GR-1ロッドの形状は変わりません。変わるのは土壌との接触面です。

2020年から2025年にかけて中東に出荷された製品において、2,000～8,000Ω・cmの砂層における化学接地棒設置時のパッド抵抗の中央値は、散水サイクルなしで設計目標の5Ωに対し3.6Ωでした。同じ砂層の隣接サイトにおける打ち込み式接地棒のみの設置では、試運転時に18～42Ωの抵抗値を示し、最初の1年以内に再オーガー掘削が行われました。接地棒の直径は同じでした。違いは埋め戻し材でした。

2. 岩石質の土壌 ― 石灰質層のボトルネック

この記事でフィールドデータを取得したサウジアラビアのサイトでは、南西のアレイコーナーに3.5mの深さにカルシュ層がありました。当初の仕様では2.4mの打ち込みロッドが求められており、アレイの94%で機能しました。残りの6%は、打ち込むには浅すぎ、無視するには抵抗が高すぎるカルシュ層の上にありました。そのコーナーの6つのパッドは、ロッドを3.0mまで伸ばしても、試運転時に4.7Ωを超える値を示しました。そこで、2つの対策を講じました。デルタパターンの二重電極（各パッドの周囲に三角形で2本の2.4mロッドを配置）に変更し、柱状グラファイト地盤モジュール並列接続された中電圧変圧器パッドにおいて、5年後の再テストの結果、最悪の場合でも4.7Ωという値が得られました。これは設計マージンの範囲内でしたが、垂直方向の経路が遮断されていた箇所で、モジュールが等電位面を横方向に拡張したためです。

岩盤地盤は、調達チームにとって実用的な 2 つのカテゴリーに分類されます。 1 つ目は、土で満たされた隙間のある破砕岩盤です。これはオーガで掘削できますが、ロッドは岩盤基質ではなく土の部分にしか接触しません。 2 つ目は、計画された電極深度付近に、岩盤またはカリッシュ (炭酸カルシウムで固められた土壌) がそのまま残っている場合です。この場合、打ち込みは不可能か、または非経済的になります。 中東と米国西部では、2 番目のカテゴリーが多く見られます。サウジアラビア、カタール、UAE の大部分では、2 ～ 4 m の間にカリッシュ層があり、ISRIC世界土壌情報このカタログでは、サヘル地域とアフリカの角地域において、季節的に乾燥する地域全体で同様のプロファイルが示されている。

岩場の調達に関するより深い質問については、FAO土壌分類データハブこれにより、調達チームは地質調査請負業者が動員される前に地域の土壌図を入手することができ、敷地が石灰質土壌か風化した花崗岩の基盤の上にあるかどうかを知るための最も安価な方法となる。FAO世界土壌参考資料これは、BES（入札評価シート）に記載される土壌分類名の現場参照情報です。

3. ラテライト土壌 ― 季節変動の問題

ラテライトとは、標準的な打ち込み棒が試運転を通過した後、乾季までに接触電圧範囲で静かに故障してしまう土壌タイプのことです。ラテライトは、鉄とアルミニウムを豊富に含む残積土で、熱帯アフリカ（ナイジェリア、ガーナ、ケニア、モザンビーク）、南アジア（インド半島の大部分、スリランカ、バングラデシュの一部）、南米の一部（ブラジル北東部、ガイアナ）に広く分布しています。この土壌は排水性が良く、酸化鉄含有量が高いため、特徴的な赤褐色を呈します。

電気的な問題は季節変動です。西アフリカのラテライトに関する公表されている現地調査では、通常、雨季の抵抗率は200～800Ω・cmの範囲で、標準的な打ち込み棒で十分使用可能ですが、乾季の抵抗率は5,000Ω・cmを超え、同じ棒では使用可能範囲外となります。打ち込み棒自体は変わりませんが、周囲の土壌が変わります。6ヶ月間の散水サイクルで乾季の測定値を安定させることはできますが、同じ散水管理の問題が再び発生します。散水チームが適切な時期に現れないと、乾季の残りの期間、パッドが接触電圧ウィンドウの故障バンド内に残ってしまうのです。

特に東南アジアのラテライト土壌の場合、季節的なロジックはほぼ同じだが、時期が若干異なる。インドネシアとフィリピンの乾季は西アフリカの乾季よりも短いが、より厳しいため、抵抗の変動がより短い期間に集中する。水分保持性充填材を使用し、散水サイクルを行わない化学土壌ロッド運用モデルは、どちらの場合も有効である。

4. 調達文書の内容

上記の3種類の土壌タイプすべてにおいて、技術的な判断は同じです。標準的な打ち込み棒は適切な製品ではありません。調達文書には、適切な製品を明記する必要があります。

調達側の3つの管理策によって、問題を解決する仕様書と、問題を生み出す仕様書との違いが生まれる。

1. 型式試験報告書は発注書に添付されています。化学接地棒は、単なる銅管ではなく、その内部の化学組成が重要です。供給業者は、基準水分における抵抗率低減係数、60℃/30日間における長期イオン安定性、90日間の乾燥後の水分保持率、およびESIA段階の環境適合性という4つの特性に関する型式試験報告書を提出する必要があります。2019年のバッチは塩化ナトリウム混合物（塩化物がシース内部の銅被覆コアを腐食する）が原因で失敗し、2022年の供給業者のバッチはイオン安定性試験で保持率が65%と、社内基準の80%を下回ったため、社内配合ラインの認定を行いました。この報告書を提出できない供給業者は、2年目の終わりに「改良された新しい配合物があります」というメールを送ってくるでしょう。
2. コネクタ規格はIEEE 837に固定されています。機械式クランプはインパルス電流試験に不合格となるIEC 62561-1また、大規模な公益事業プロジェクトには使用すべきではありません。コネクタ規格は、設計寿命である25年間を通して資産を保護するための仕様の一部です。
3. ロッド形状NEMA GR-1.直径17.2mm～25.4mm、銅被覆厚254µm以上。被覆厚は、インパルス電流負荷（ESE終端、MVパッド）において最も重要であり、被覆が薄いほど最初に破損する。

5．クロージング ― 調達側が最初に尋ねるべきこと

この記事の冒頭で紹介したサウジアラビアの150MW発電所は、5年後の再テストで、設計目標の5Ωに対し、平均パッド抵抗が3.1Ωという結果となった。最も抵抗が高かったのは南西隅で、石灰質層が垂直方向の打ち込みを妨げていたため、パッド抵抗は4.7Ωだった。マドリードのEPCが2020年8月に問い合わせメールを送った時点では、これらの数値は調達の根拠として存在していなかった。これらは、埋め戻し材の化学組成、コネクタの規格、ロッドの形状、土壌目標の再シーケンスを同じ文書に書き出し、設置作業員に作業を任せた結果である。

中東、アフリカ、または東南アジアのプロジェクトオーナーで、調達文書がオープンな場合、プロジェクトが今後25年間設計範囲内に収まるかどうかを決定する質問は、「どのロッドを購入するか」ではなく、「計画された電極深度での土壌抵抗率はどのくらいか、そして上記の3つの故障モードのうちどれが該当するか」です。まず土壌の答えを入手してください。製品の答えはその後になります。調達に関する質問は、2つの製品ファミリーのうちどちらが該当するかです。化学接地棒 or 柱状グラファイト接地モジュール（あるいは、最も厳しい場所では両方）—土壌帯と深さの制限に適合します。カテゴリの全ページはこちら/化学接地電極/ジオメトリオプションがあり、2025年に向けた電解イオン接地棒メーカー上位5社ブログにはサプライヤーの候補リストが掲載されています。

特定のプロジェクトに関するサンプルパックと4つのプロパティのタイプテストレポートを入手するには、最も速い方法はお問い合わせページ中東、アフリカ、東南アジアのプロジェクト向けサンプル出荷は通常、同週内に工場から発送され、技術的な回答は1営業日以内に行われます。