태양광 EPC 엔지니어를 위한 현장 데이터 사양 가이드: 150MW 규모의 사우디아라비아 태양광 발전소에 출하된 4,200개의 화학 접지 전극이 1,800Ω·cm 토양 조건에서 5년간 3.1Ω의 패드 저항을 유지한 방법과 그 과정을 보여주는 조달, 설치 및 감사 절차.

이 기사의 현장 데이터는 2020년 8월에 일상적인 문의로 접수된 150MW 규모의 사우디아라비아 태양광 발전소에서 얻은 것입니다. 마드리드에 본사를 둔 EPC 업체는 두 번째 이메일에서 단가 제시에서 사양 제시로 전환했는데, 이는 담당 엔지니어가 2018년에 진행했던 50MW 프로젝트에서 3년 차에 수분 흡수형 절연봉 재고가 접촉 전압 마진을 초과했던 경험을 떠올렸기 때문입니다. 다음은 3.1Ω 평균 / 4.7Ω 최악 / 5년간 무보수 운영 모델을 구축하기까지의 조달, 설치 및 감사 과정과, 이를 거의 무너뜨릴 뻔했던 한 공급업체 배치에 대한 이야기입니다.

1. 물뿌리개 식물의 실패에서 시작된 유지보수 불필요 사양

참조 사례는 2018년에 가동된 50MW 규모의 칠레 태양광 발전소로, 기존의 구리 피복 구동봉을 사용하고 6개월 주기로 물을 공급하는 방식이었습니다. 3년 차에 접어들면서 2020년에 예정되었던 두 차례의 물 공급 방문이 코로나19로 인한 여행 제한으로 인해 취소되면서 6개 인버터 패드의 접촉 전압 범위가 설계 허용치를 초과했습니다. 구동봉이 물리적으로 파손된 것이 아니라 건조된 것이었습니다. 6개 패드 중 3개에서 패드 저항이 5Ω 임계값을 넘어섰습니다.

화학 접지 전극은 바로 이러한 작동상의 격차를 해소합니다. 당사 제품은 100mm~150mm의 나선형 환형 공간 내부에 구리로 피복된 강철 코어(17.2mm~25.4mm)를 삽입하고, 그 안에 흡습성 화합물(벤토나이트 점토에 황산마그네슘과 수분 유지 첨가제를 혼합한 것)을 채워 넣은 구조입니다. 이 화합물은 주변의 습기를 흡수하여 전극 표면에 유지하고, 황산마그네슘은 주변 토양의 전도성을 유지합니다. 결과적으로, 식물 수준에서 접촉 전압 범위가 25~30년의 설계 수명 동안 설계 허용 오차 범위 내에 유지되므로, 유지보수 계획에서 관수 주기가 사라집니다.

사우디아라비아 프로젝트의 경우, 수분 함유 전극과 화학 전극의 차이는 EPC 업체가 첫날부터 자산에 포함시키는 5년간의 운영 및 유지보수 비용 부담이었습니다. 일단 이러한 기본 틀이 마련되면, 개당 프리미엄은 확실한 비용 항목이 됩니다.

2. 4,200개의 전극 위치를 결정한 토양 전기저항 지도

솔직한 답변은 다음과 같습니다.화학 전극은 언제부터 선택 사항이 아니게 되는가?토양 저항률 지도입니다. 사우디아라비아 발전소의 경우, 계획된 전극 깊이(1.5m 및 3.0m 프로브)에 핀을 설치하여 1.8km² 규모의 어레이 부지 전체에 걸쳐 웨너 4핀 측량을 실시했습니다. 아래 분석 내용은 EPC 업체가 새로운 프로젝트에서 동일한 질문을 할 때 제가 사용하는 자료입니다.

중요한 수치는 표면에서의 저항률 측정값이 아니라 계획된 전극 삽입 깊이에서의 저항률 측정값입니다.사우디아라비아 현장에서 지표면 4핀 저항계 측정값은 380Ω·cm였습니다(이 정도면 저항계 심도 측정이 충분했을 것으로 예상됨). 1.5m 깊이에서는 1,400Ω·cm, 3.0m 깊이에서는 1,800Ω·cm가 측정되었습니다. 지층별 저항 조사가 없었다면, EPC 업체는 물을 채운 상태에서 저항계를 이용한 저항계 조사를 의무화했을 것입니다.

3. 형식 시험 보고서에서 “유지보수가 필요 없는”이란 실제로 무엇을 의미하는가

이 문구는 업계 표준이지만 다소 모호하기 때문에 모든 선적 건에 대해 서면으로 명확히 규정합니다. 당사 선적장에 있는 무보수 화학 접지 전극은 형식 시험 보고서에 명시된 네 가지 공학적 특성을 가지고 있으며, EPC 업체는 구매 주문서에 서명하기 전에 이 보고서를 확인해야 합니다.

1. 흡습성 되메움재(개당)IEC 62561-7).벤토나이트는 황산마그네슘(구리 피복 코어를 부식시키는 염화나트륨이 아님)과 배합됩니다. 60°C/30일 이온 안정성 테스트는 공급업체의 편법을 적발합니다. 기준을 충족하는 배합물은 저항 감소율이 80% 이상이지만, 2022년 공급업체 배치 제품은 65%로 떨어져 자체 배합으로 전환하게 되었습니다.
2. 구리로 피복된 강철 코어네마 GR-1최소 클래딩 두께 254µm.갈바닉 부식을 제어합니다. 2021년에 납품한 업체 중 한 곳은 클래딩 두께가 180µm로, 저전류 신호 접지에는 적합한 두께였지만, 낙뢰 발생 시 ESE 종단이 견뎌야 하는 임펄스 전류 부하에는 너무 얇아서 탈락시켰습니다.
3. 클램프로 고정하는 측정창이 있는 영구 점검 피트.300mm × 300mm × 300mm 크기의 폴리머 재질(콘크리트 재질이 아님; 콘크리트는 건조하고 열이 반복되는 환경에서 균열이 발생함). 클램프 온 방식의 판독 장치를 통해 유지보수팀은 패드당 30초 만에 5년 차 재시험 결과를 확인할 수 있습니다.
4. 유지보수 계획에 재급수 일정이 포함되어 있지 않습니다.사우디아라비아 매뉴얼에는 1년차, 3년차, 5년차에만 클램프온 방식으로 연결하라고 되어 있으며, 그 사이에는 연결하지 않아도 됩니다. 6개월 또는 12개월 주기로 물을 주는 것은 전극 사양이 잘못된 것입니다.

a와 b의 차이점화학 접지 전극그리고전해 이온 접지봉저희 라인의 차이점은 기능적인 측면이 아니라 기하학적인 측면입니다. 구리 튜브와 구리 피복 강철 코어를 사용했는데, 되메우기 재료는 동일했습니다. 두 제품 모두 사우디아라비아 발전소에서 목표치인 5Ω 대비 3.1Ω의 평균 저항값을 달성했습니다.

4. 사우디 사양에서 상호 참조되는 네 가지 표준

사우디 사양서는 네 가지 표준을 상호 참조했습니다. 어떤 표준이 어떤 결정에 적용되는지는 EPC 계약에서 가장 흔히 명시적으로 언급되지 않는 부분입니다. 다음은 그 작동 방식을 보여주는 도표입니다.

MV 패드 및 POI 변전소의 경우,IEEE 80그리고IEEE 665제약 조건은 패드의 순수 저항이 아니라 바인딩 조건이었습니다. 양측 담당자가 서명하기 전에 IEEE 837에 동의해야 했습니다.

5. 어레이에서 전극이 실제로 배치된 위치

사우디아라비아 발전소에서 "어디에 설치해야 할까?"라는 질문에 대한 답은 EPC 업체가 첫 번째 컨테이너 선적 전에 세 번이나 수정했던 단선도를 통해 얻어졌습니다. 화학 전극은 다섯 가지 유형의 위치에 설치되었는데, 동일한 전극의 형상이 각 위치마다 다르게 명시되어 있었기 때문에 조달 문서에는 어떤 표준이 어떤 위치에 적용되는지 명시해야 했습니다.

그림 2 — 사우디아라비아 발전소 인버터 패드의 완성된 점검 피트에 설치된 전해 이온 접지봉형 화학 전극. 구리 피복 코어는 점검 피트 레벨에서 장비 접지 도체에 발열 용접되었다.

1. 인버터 패드.패드당 하나씩 시작했으며, 1.5m 조사에서 1,800Ω·cm 이상인 14개 패드에 두 번째 전극을 추가했습니다(총 1,316개 전극, 평균 3.1Ω).
2. 중전압 변압기 패드.패드당 두 개의 전극과 표면 자갈층으로 구성되어 있으며, IEEE 80 터치 및 스텝 전압 범위에 맞춰 설계되었습니다(패드 84개, 전극 168개).
3. 결합 상자.상자당 전극 1개 (총 1,890개 전극).
4. 주 DC 장비 접지 트렁크의 양쪽 끝.두 개의 전극(1.4km 길이의 줄기).
5. ESE 낙뢰 방지 도체 종단 장치.어레이 주변부와 MV 스위치기어 하우징에 각각 전해 이온 접지봉 종단 처리된 24개의 ESE 공중 단자가 설치되었습니다(임펄스 전류 용량이 제약 조건이었습니다).

총 4,200개의 화학 전극으로, EPC의 조달 일정 및 2020년 9월부터 2022년 3월 사이에 신창에서 출항한 컨테이너와 일치합니다. 첫 번째 수정본에서 가장 흔히 발견되는 오류는 다섯 가지 위치 유형을 모두 동일하게 취급하는 것입니다. 이들은 서로 다릅니다. 조달 문서에는 각 위치에 어떤 표준이 적용되는지 명시해야 합니다.

6. 공급업체를 실제로 차별화시킨 되메움 화학 성분 사양

사우디아라비아 프로젝트에서, 되메움 사양은 입찰 목록에서 두 최종 후보를 가르는 기준이 되었습니다. 한 업체는 뒷표지에 IEC 62561-7 참조 번호 하나만 있는 14페이지 분량의 카탈로그를 제출했습니다. 다른 업체는 4가지 기준 습도 조건에서의 저항 감소 계수, 60°C/30일 이온 안정성 결과, 90일 수분 보유 곡선, 그리고 ESIA 단계의 환경 규정 준수 진술서를 포함하는 38페이지 분량의 형식 시험 보고서를 제출했습니다. 두 번째 업체는 EPC 업체가 25년 운영 및 유지보수 계획에 포함시키는 공급업체입니다.

우리가 최종적으로 작성한 사우디 사양의 조달 문구에는 네 가지 속성이 명시되어 있는데, 이는 우리가 모든 선적 건에 대해 사내에서 테스트하는 네 가지 속성과 동일하며, 형식 시험 보고서에서도 같은 네 가지 속성이 언급됩니다.

• 저항률 감소 계수(IEC 62561-7 기준).표준 비율: 기준 수분 함량 20%에서 12:1.
• 장기간 이온 안정성 (60°C/30일 재시험).염화나트륨 위에 황산마그네슘을 도포합니다(염화물은 구리 피복 코어를 부식시킵니다). 잔류율 기준은 80% 이상입니다. 2022년 공급업체 배치 제품의 잔류율이 65%로 나와 자체 배합을 시작하게 되었습니다.
• 90일간의 건조 과정 동안 수분 유지율.35°C/30% 상대습도에서 90일 후 73%의 잔류율 — EPC가 5년 차 재시험 기준을 설정하는 데 사용한 데이터 포인트입니다.
• ESIA의 환경 규정 준수.규제 대상 금속에 대한 표준 침출수 검사 결과가 1mg/L 미만으로 나왔습니다.

4가지 속성에 대한 형식 시험 보고서를 제출한 공장은 EPC 업체가 25년 운영 및 유지보수 계획에 포함시키는 곳이고, 철근 치수표만 제출한 공장은 2년 차에 "새로운 개선된 화합물"이라는 이메일만 받게 됩니다.

7. 사우디 EPC를 위한 6단계 절차를 어떻게 구체화했는지

우리가 EPC 업체에 안내한 6단계 명세화 절차는 모든 대규모 태양광 발전 프로젝트에서 사용하는 것과 동일한 절차입니다. 이는 일반적인 목록이 아니라, 각 단계마다 EPC 엔지니어가 특정 프로젝트에 맞춰 결정해야 하는 사항들이 포함되어 있습니다.

1. 계획된 영역 전체에 걸쳐 웨너 4핀 토양 저항률 조사를 실시하십시오.1.5m 및 3.0m 깊이에서 측정한 결과, 사우디아라비아 지역에서는 표면과 심부 사이의 저항 차이가 4배(380Ω·cm 대 1,800Ω·cm)였다.
2. 프로젝트 단선도에서 패드별 목표 저항값을 설정하십시오.사우디 EPC는 인버터 패드당 5Ω, 전체 등전위 그리드에 대해 1Ω의 저항값을 설정했으며, 두 값 모두 5년 차 재시험에서 유지되었습니다.
3. 되메움재의 화학적 조성을 서면으로 명시하고, 4가지 특성에 대한 형식 시험 보고서를 첨부하십시오.2022년 공급업체 배치 물량이 시험 사례였는데, 보고서에서 출하 전 65%의 잔류량이 확인되었습니다.
4. 로드 형상과 커넥터 표준을 고정하십시오.인버터 패드용 17.2mm × 2.4m 구리 피복 커넥터; MV 패드 및 피뢰침 단자용 25.4mm × 2.4m 전해 이온 도금 커넥터. 발열 용접 커넥터IEEE 837기계식 클램프는 사용하지 않습니다.
5. 다져지지 않은 토양에 100mm 수직 오거를 사용하여 설치하십시오.전체 어레이에 동일한 오거를 사용하므로 특별한 도구가 필요하지 않습니다. 점검 구덩이를 밀봉하기 전에 환형 공간을 되메우십시오. 고인 물이 있는 곳에는 설치하지 마십시오(이 현장에서는 설치 전 14일간의 건조한 기간이 일반적인 지침입니다).
6. 시운전 시점과 5년 차에 전위 강하 시험을 통해 검증하십시오.IEEE 81 방법군에 따라 측정된 저항, 토양 온도 및 수분은 다음과 같습니다. 사우디아라비아 발전소의 5년 차 재시험 결과 평균 저항은 3.1Ω, 최악의 경우 패드 저항은 4.7Ω으로 나타났습니다.

8. 우리가 처음부터 제대로 하지 못했던 크기 조정 블록

사우디아라비아 발전소에 설치된 첫 200개의 전극은 75mm 오거(EPC 현장 엔지니어가 이전 철근 콘크리트 프로젝트에서 사용했던 것)를 사용하여 시공되었는데, 현장 측정 결과 평균 저항이 목표치인 5Ω에 비해 5.8Ω으로 나왔습니다. 이는 컴파운드가 수화될 공간이 부족했기 때문입니다. 나머지 4,000개의 전극에는 100mm 오거를 사용했고, 평균 저항은 3.1Ω으로 떨어졌습니다. 저항이 부족했던 200개의 구멍은 다시 뚫지 않았으며, 이들은 "2,000Ω·cm 이상" 범위의 패드 중 6%에 해당하는, 전극을 두 배로 늘리는 처리를 받은 대상입니다.

75mm와 100mm 오거 사이의 0.4Ω 차이는 우리가 측정한 설치 측 변수 중 가장 큰 차이이며, 이는 공장이나 되메움재의 화학적 성분이 아니라 EPC(설계, 조달, 시공) 업체의 현장 엔지니어가 제어하는 ​​변수입니다. 배합 라인은 사양서에서 조정할 수 있지만, 오거는 조정할 수 없습니다.

9. 이것이 전 세계 태양광 발전 확대와 어떻게 연결되는가, 그리고 2026년 EPC 조달에 왜 중요한가

사우디아라비아 발전소의 3.1Ω은 예외적인 수치가 아닙니다. 2020년부터 2025년까지 중동, 북아프리카, 미국 남서부 및 호주 내륙 지역의 대규모 태양광 발전소에 공급한 제품의 경우, 정확하게 시공된 현장의 평균 패드 저항은 목표치인 5Ω 대비 2.8~3.6Ω 범위에 머물렀습니다. 0.8Ω의 편차는 시공 과정에서 토양층과 시추공 직경을 정확하게 시공하는 데서 비롯됩니다. 되메움재의 화학적 조성 일관성보다는 시추공 직경을 정확하게 시공하는 것이 더 중요한데, 이는 당사 품질관리팀이 5년 차 재시험 데이터를 시공 기록과 대조 검토했을 때 발견한 놀라운 결과입니다.

해당 현장 데이터 패턴은 현재 설치 중인 구축 작업과 대조를 이룹니다.IEA-PVPS 추적매년 400GW가 넘는 새로운 태양광 발전 설비 용량이 추가되고 있습니다.IEA-PVPS 스냅샷 2024누적 PV가 2 TW를 넘어섰음을 확인합니다.IEA 재생에너지 2024보고서에 따르면 대규모 태양광 발전은 2030년까지 신규 재생 에너지 용량에 가장 큰 기여를 할 것으로 예상됩니다. 조달 담당자에게 접지는 단순한 접지봉과 클램프 방식에서 공인된 대규모 설비 규격으로 발전했으며, 4가지 속성에 대한 형식 시험 보고서를 제출할 수 있는 공급업체가 입찰에서 승리합니다.

10. EPC 조달팀에서 자주 묻는 질문

태양광 발전소용 화학 접지 전극이란 무엇입니까?

구리로 덮인 강철 막대를 수직으로 설치하고 주변 습기를 흡수하는 흡습성 충전재로 둘러싸서 수동으로 물을 주지 않아도 수년간 전극 저항을 안정화시킵니다. 사우디아라비아 공장에서는 2020년부터 2022년까지 4,200개를 출하했으며, 5년 차 평균 저항은 3.1Ω입니다.

대규모 태양광 발전 시스템에서 유지보수가 필요 없는 접지가 중요한 이유는 무엇일까요?

수십에서 수백 헥타르에 달하는 면적에 수천 개의 전극이 설치되어 있습니다. 6개월 또는 12개월 주기로 물을 주는 기존 방식의 전극은 물 주기 일정이 어긋날 경우 자산을 보호하지 못합니다. 유지보수가 필요 없는 접지 방식은 이러한 주기적인 문제를 해결합니다.

토양 저항률이 어느 정도면 박아 넣는 막대만으로는 시공이 불가능할까요?

대략 1,000Ω·cm 이상에서는, 과도하게 많은 전극봉을 사용하거나 매우 깊게 설치하지 않으면, 단일 구동 구리 피복 전극봉으로는 패드에서 5Ω 미만의 저항을 안정적으로 달성할 수 없습니다. 사우디아라비아 발전소에서는 어레이의 73%가 1,000~2,000Ω·cm 대역에 속했고, 2,000Ω·cm 이상인 나머지 6%에는 델타 패턴 전극이 사용되었습니다.

태양광 발전소의 화학적 접지에 적용되는 기준은 무엇입니까?

IEEE 837커넥터의 경우,IEEE 80 / IEEE 665변전소형 설계의 경우,IEC 62561-7접지 화합물의 경우,NFPA 70(NEC) 제690조태양광 발전 시스템 접지용.네마 GR-1낚싯대 자체를 덮습니다.

화학 전극은 사용 수명이 얼마나 되나요?

정확하게 설계된 전극은 25~30년의 설계 수명 동안 안정적인 저항 범위를 제공합니다. 구리 피복은 갈바닉 부식을 방지하고, 되메움재는 흡습성 덕분에 활성 상태를 유지합니다. 사우디아라비아 발전소의 4,200개 전극은 설치 이후 재충전된 적이 없습니다.

화학 전극은 NEC 690의 요구 사항을 충족합니까?

예.NFPA 70(NEC) 제690조태양광 발전 시스템 접지를 다루며, 구리 피복 코어를 가진 화학 전극을 사용합니다.IEEE 837부속품이 요구 사항을 충족합니다.

되메움재의 화학적 성분은 벤토나이트만 사용했을 때와 어떻게 다른가요?

순수 벤토나이트는 흡습성이 있지만 건조한 계절에는 이온 함량이 감소합니다. 유지 보수가 필요 없는 되메움재는 전해질 염 패키지(일반적으로 황산마그네슘)와 수분 유지 첨가제를 포함합니다.

화학 전극은 태양광 발전 시스템의 어느 위치에 설치해야 할까요?

사우디아라비아 발전소의 경우, 인버터 패드에 1,316개, 중전압(MV) 패드에 168개, 결합기 박스에 1,890개, 1.4km DC 트렁크의 양 끝단에 각각 2개, ESE 낙뢰 종단 장치에 24개를 포함하여 총 4,200개의 피뢰침이 설치되어 있습니다. 설치 위치에 따라 기하학적 구조가 다릅니다.

화학 전극과 전해 이온 접지봉의 차이점은 무엇입니까?

많은 데이터시트에서 서로 바꿔 사용할 수 있는 용어입니다.우리 라인화학 전극은 구리 튜브를 사용합니다.전해 이온 접지봉구리로 덮인 코어를 사용합니다.

11. 마무리 — 우리가 사우디 EPC 업체에 첫날 요청했던 자료

만약 귀하가 조달 문서를 열어본 EPC 프로젝트 엔지니어라면, 6주간의 추가 확인 절차 없이 견적을 제출할 수 있도록 최소한으로 필요한 항목은 2020년 8월 마드리드 팀이 보낸 것과 동일한 6가지 항목입니다. 즉, 전극 위치가 표시된 단선도, 계획된 심도에서의 층상 웨너 측량도, 패드별 및 그리드별 저항 목표값, 커넥터 표준(일반적으로)입니다.IEEE 837), 되메움 화합물 표준(IEC 62561-7) 및 환경사회영향평가(ESIA) 제약 조건.

진행 중인 프로젝트의 경우 가장 빠른 경로는 다음과 같습니다.화학 접지 전극 제품 페이지, 그전해 이온 접지봉그리고지상 모듈페이지, 또는상위 5개블로그.수출 담당 부서에 문의하십시오.직접적인 대화를 위해서요.