Lauko duomenų specifikacijos vadovas saulės energijos gamybos inžinieriams: kaip 4200 cheminio įžeminimo elektrodų, pristatytų į 150 MW Saudo Arabijos fotovoltinių jėgainę, penkerius metus išlaikė 3,1 Ω įžeminimo kontakto varžą esant 1800 Ω·cm gruntui, ir pirkimo, įrengimo bei audito etapai, kurie mus padėjo pasiekti šį tikslą.

Šiame straipsnyje pateikti lauko duomenys gauti iš 150 MW Saudo Arabijos fotovoltinių jėgainės, kurią gavome 2020 m. rugpjūtį kaip įprastą užklausą. Madride įsikūręs EPC antrajame el. laiške nuo kainos už vienetą perėjo prie specifikacijos – jų pagrindinis inžinierius 2018 m. įgyvendino 50 MW projektą, kuriame laistytų strypų atsargos trečiaisiais metais viršijo lietimo įtampos ribą. Toliau pateikiama pirkimo, diegimo ir audito seka, kurios rezultatas buvo 3,1 Ω vidutinis / 4,7 Ω blogiausias / penkerių metų nereikalaujantis priežiūros veikimo modelis, ir viena tiekėjo partija, kuri vos nesugedo šio modelio.

1. Priežiūros nereikalaujanti specifikacija, prasidėjusi nuo sugedusio laistomojo strypo įrenginio

Etaloninis gedimas buvo 2018 m. paleista 50 MW Čilės fotovoltinė jėgainė su įprastais varomais variniais variniais strypais ir šešių mėnesių laistymo ciklu. Trečiaisiais metais šešių keitiklių kontaktinių zonų lietimo įtampa viršijo projektinę ribą, nes du 2020 m. suplanuoti laistymo apsilankymai buvo praleisti (COVID kelionių apribojimai). Strypai fiziškai nesugedo – jie išdžiūvo. Trijų iš šešių kontaktų kontaktų varža viršijo 5 Ω ribą.

Tai yra darbinis tarpas, kurį uždaro cheminio įžeminimo elektrodas. Mūsų gaminys – tai variu padengta plieninė šerdis (nuo 17,2 mm iki 25,4 mm), esanti 100 mm–150 mm skersmens gręžtiniame žiede, užpildytame higroskopiniu mišiniu – bentonito moliu, sumaišytu su magnio sulfatu ir drėgmę sulaikančiu priedu. Mišinys sugeria aplinkos drėgmę ir laiko ją prie strypo paviršiaus; magnio sulfatas išlaiko tiesioginį dirvožemio tūrį laidų. Dėl to gamyklos lygmeniu liečiamosios įtampos langas išlieka projektinėje riboje per 25–30 metų projektinį tarnavimo laiką, o laistymo ciklas iškrenta iš eksploatavimo ir priežiūros plano.

Saudo Arabijos projekte skirtumas tarp laistyto strypo ir cheminio elektrodo buvo penkerių metų eksploatavimo ir priežiūros įsipareigojimas, kurį EPC nuo pat pirmos dienos įrašė į turtą. Kai tik karkasas jau paruoštas, vieneto priemoka tampa pateisinama eilute.

2. Dirvožemio varžos žemėlapis, kuriame buvo nuspręsta naudoti 4200 elektrodų

Sąžiningas atsakymas įKada cheminis elektrodas nustoja būti pasirenkamasyra grunto varžos žemėlapis. Saudo Arabijos elektrinei atlikome „Wenner“ keturių kontaktų tyrimą 1,8 km² ploto zondo plote, naudodami kontaktus planuojamame elektrodų gylyje (1,5 m ir 3,0 m zondai). Žemiau pateiktas suskirstymas yra tai, ką naudoju, kai EPC užduoda tą patį klausimą naujame projekte.

Svarbus skaičius yra varžos rodmuo planuojamame elektrodo gylyje, o ne paviršiaus rodmuo.Saudo Arabijos vietovėje paviršiaus keturių kontaktų rodmuo buvo 380 Ω·cm (būtų galima teigti, kad pakaktų įvarytos strypo); 1,5 m rodmuo buvo 1 400 Ω·cm, o 3,0 m rodmuo – 1 800 Ω·cm. Be sluoksniuotos analizės, EPC būtų nurodęs laistytų įvarytų strypų inventorių.

3. Ką mūsų tipo bandymo ataskaitoje iš tikrųjų reiškia „nereikalaujantis priežiūros“

Ši frazė yra pramonės standartas, bet ne visai tiksli, todėl kiekvienai siuntai ją užrašome raštu. Mūsų siuntimo doke esantis nereikalaujantis priežiūros cheminio įžeminimo elektrodas turi keturias inžinerines savybes, kurios nurodomos tipo bandymo ataskaitoje, o būtent šios ataskaitos turėtų paprašyti EPC prieš pasirašydamas pirkimo sutartį.

1. Higroskopinis užpildas (užIEC 62561-7).Bentonitas, sumaišytas su magnio sulfatu (ne natrio chloridu, kuris ardo variu padengtas šerdis). 60 °C temperatūros 30 dienų joninio stabilumo bandymas atspėja tiekėjų klaidas: reikalavimus atitinkančių junginių varža sumažėja ≥80 %; 2022 m. tiekėjo partijos varža sumažėjo iki 65 %, todėl teko keisti vidinę junginių gamybą.
2. Variu dengta plieninė šerdisNEMA GR-1, mažiausiai 254 µm apvalkalo.Kontroliuoja galvaninę koroziją. 2021 m. atmetėme tiekėją, kurio apvalkalo storis buvo 180 µm – jis atitiko silpnos srovės signalo įžeminimo specifikacijas, tačiau buvo per plonas impulsinei srovės apkrovai, kurią ESE terminalas patiria smūgio metu.
3. Nuolatinė apžiūros duobė su pritvirtinamu matavimo langeliu.300 mm × 300 mm × 300 mm polimeras (ne betonas; betonas įtrūksta sausros ir terminio ciklo metu). Pritvirtintas skaitymo įtaisas leidžia eksploatavimo ir priežiūros komandai patikrinti penktų metų pakartotinį bandymą per 30 sekundžių kiekvienai plokštelei.
4. Eksploatavimo ir priežiūros plane nenumatytas pakartotinis laistymas.Saudo Arabijos vadove nurodoma, kad elektrodas turi būti užspaustas pirmaisiais, trečiaisiais ir penktaisiais metais – nieko tarpinio. Šešių ar dvylikos mėnesių laistymo ciklas reiškia, kad elektrodas buvo neteisingai parinktas.

Skirtumas tarpcheminio įžeminimo elektrodasirelektrolitinis jonų įžeminimo strypasMūsų linijoje tai geometrinis, o ne funkcinis sprendimas – varinis vamzdis ir variu dengtas plieninis šerdis, tas pats užpildas. Abiejų varžos vidutiniškai siekė 3,1 Ω, o Saudo Arabijos gamykloje – 5 Ω.

4. Keturių standartų kryžminės nuorodos Saudo Arabijos specifikacijoje

Saudo Arabijos specifikacijoje buvo pateiktos kryžminės nuorodos į keturis standartus. Kuris standartas reglamentavo kurį sprendimą, yra ta dalis, kurią EPC dažniausiai palieka numanomą – čia pateikiamas darbinis planas.

MV padėklams ir POI pastotei,IEEE 80irIEEE 665buvo privalomasis apribojimas, o ne neapdorota kontaktų varža. Abu laidai turėjo susitarti dėl IEEE 837, prieš pasirašydami.

5. Kur elektrodai iš tikrųjų buvo išdėstyti ant masyvo

Saudo Arabijos gamykloje į klausimą „kur juos dėti“ buvo atsakyta remiantis vienos eilutės schema, kurią EPC peržiūrėjo tris kartus prieš išsiunčiant pirmąjį konteinerį. Cheminiai elektrodai buvo išduodami penkiose skirtingose ​​vietose, o pirkimo dokumente turėjo būti nurodyta, kuris standartas reglamentuoja kurią vietą, nes ta pati elektrodo geometrija kiekvienam iš jų buvo nurodyta skirtingai.

2 pav. Elektrolizės jonų įžeminimo strypo tipo cheminis elektrodas įrengtame Saudo Arabijos gamyklos inverterio aikštelės apžiūros duobėje. Variu dengta šerdis egzotermiškai privirinama prie įrangos įžeminimo laidininko apžiūros duobės lygyje.

1. Inverterio pagalvėlės.Pradėta nuo vieno elektrodo kiekvienam elektrodui; pridėta antro ant 14 elektrodų, kur 1,5 m tyrimo metu buvo pasiekta didesnė nei 1800 Ω·cm (1316 elektrodų, vidurkis 3,1 Ω).
2. MV transformatorių padėklai.Du elektrodai kiekvienam kontaktui ir paviršinis žvyro sluoksnis, suprojektuoti pagal IEEE 80 lietimo ir žingsninės įtampos langą (84 kontaktai, 168 elektrodai).
3. Kombinuotos dėžutės.Vienas elektrodas dėžutėje (1890 elektrodų).
4. Abu pagrindinio nuolatinės srovės įrangos įžeminimo magistralės galai.Du elektrodai (1,4 km kamieno).
5. ESE žaibolaidžio antgaliai.24 ESE oro gnybtai ant matricos perimetro ir MV skirstomųjų įrenginių korpuso, kiekvienas su elektrolizinio jonų įžeminimo strypo galu (impulsinės srovės talpa buvo privalomasis apribojimas).

Iš viso: 4200 cheminių elektrodų, atitinkančių EPC pirkimų grafiką ir konteinerius, kurie išgabeno iš Sinčango nuo 2020 m. rugsėjo iki 2022 m. kovo mėn. Dažniausiai pasitaikanti klaida atliekant pirmąją peržiūrą yra ta, kad visos penkios vietų rūšys traktuojamos kaip identiškos – jos tokios nėra. Pirkimo dokumente turi būti nurodyta, kuris standartas reglamentuoja kurią vietą.

6. Užpildymo cheminės sudėties specifikacija, kuri iš tikrųjų išskyrė tiekėją

Saudo Arabijos projekte užpildo specifikacija skyrė du finalininkus pasiūlymų sąraše. Vienas atsiuntė 14 puslapių katalogą su viena IEC 62561-7 nuoroda ant galinio viršelio. Kitas atsiuntė 38 puslapių tipo bandymo ataskaitą, kurioje aprašytas varžos mažinimo koeficientas esant keturioms etaloninėms drėgmės sąlygoms, 60 °C / 30 dienų joninio stabilumo rezultatas, 90 dienų drėgmės išlaikymo kreivė ir ESIA etapo aplinkosaugos atitikties pareiškimas. Antrasis atsiuntė tiekėją, kurį EPC įrašo į 25 metų eksploatavimo ir priežiūros planą.

Saudo Arabijos specifikacijos pirkimo dokumente, kurį galiausiai parašėme, buvo nurodytos keturios savybės – tos pačios keturios, kurias tikriname savo viduje kiekvienos siuntos metu, ir tos pačios keturios, kurios pateikiamos mūsų tipo bandymo ataskaitoje.

• Varžos mažinimo koeficientas (pagal IEC 62561-7).Standartas: 12:1 esant 20 % etaloninei drėgmei.
• Ilgalaikis joninis stabilumas (60 °C / 30 dienų pakartotinis bandymas).Magnio sulfatas virš natrio chlorido (chloridas ardo variu padengtas šerdis); išlaikymo riba ≥80 %. 2022 m. tiekėjo partijos išlaikymo riba buvo 65 % – tai buvo vidinio mišinio gamybos pradžios taškas.
• Drėgmės išlaikymas per 90 dienų džiovinimo ciklą.73 % išlaikymas po 90 dienų esant 35 °C temperatūrai / 30 % santykiniam oro drėgnumui – šį duomenų tašką EPC naudojo penktųjų metų pakartotiniam bandymui nustatyti.
• Aplinkosaugos atitiktis ESIA.Atitinka standartinius filtrato reikalavimus, kai reglamentuojamų metalų koncentracija yra mažesnė nei 1 mg/l.

Gamykla, kurioje pateikiama keturių savybių tipo bandymo ataskaita, yra ta, kurią EPC įrašo į 25 metų eksploatavimo ir priežiūros planą; ta, kurioje pateikiamas tik strypų matmenų lapas, pasirodo antraisiais metais su el. laišku „naujas patobulintas junginys“.

7. Kaip apibrėžėme šešių žingsnių procedūrą Saudo Arabijos EPC

Šešių etapų specifikacijos procedūra, kurią atlikome vykdydami EPC, yra tokia pati, kokią taikome kiekviename didelio masto FV projekte. Tai nėra bendras sąrašas – kiekvienam etapui priskirtas sprendimas, kurį EPC inžinierius turi priimti konkrečiame savo projekte.

1. Planuojamame plote atlikite keturių kaiščių grunto varžos tyrimą „Wenner“ metodu.Įrašas užfiksuotas 1,5 m ir 3,0 m zondavimo gyliuose. Paviršiaus ir gylio skirtumas Saudo Arabijos vietovėje buvo 4× (380 Ω·cm palyginti su 1 800 Ω·cm).
2. Nustatykite kiekvieno kontakto tikslinę varžą iš projekto vienos linijos diagramos.Saudo Arabijos EPC nustatė 5 Ω kiekvienam inverterio laukeliui ir 1 Ω visam ekvipotencialiniam tinklui; abu šie parametrai išliko iki penktųjų pakartotinio bandymo metų.
3. Raštu nurodykite užpylimo cheminę sudėtį, pridėdami keturių savybių tipo bandymo ataskaitą.2022 m. tiekėjų partija buvo bandomasis atvejis – ataskaitoje buvo užfiksuotas 65 % sulaikymas prieš išsiuntimą.
4. Užfiksuokite strypo geometriją ir jungties standartą.17,2 mm × 2,4 m variu aptrauktas laidas inverterių kontaktams; 25,4 mm × 2,4 m elektrolitinės jonų geometrijos laidas MV kontaktams ir žaibolaidžių jungčių jungčiai. Egzoterminiu būdu suvirintos jungtysIEEE 837, jokių mechaninių spaustukų.
5. Įrenkite nepažeistoje dirvoje 100 mm vertikaliu grąžtu.Tas pats grąžtas visame masyve – jokių specialių įrankių. Prieš sandarinant apžiūros duobę, užpildykite žiedinę ertmę; venkite montuoti po stovinčiu vandeniu (šioje vietoje patartina prieš montavimą palaukti 14 dienų sausą laikotarpį).
6. Patikrinkite potencialo kritimo bandymu paleidimo metu ir po penktų metų.Pagal IEEE 81 metodų šeimą; rąstų varža, dirvožemio temperatūra ir drėgmė. Saudo Arabijos elektrinės penktųjų metų pakartotinio bandymo metu vidutinis rodiklis buvo 3,1 Ω, o blogiausias – 4,7 Ω.

8. Dydžio blokas, kurio iš pirmo karto nepadarėme teisingai

Pirmieji 200 Saudo Arabijos gamyklos elektrodų buvo pristatyti su 75 mm grąžtu (EPC inžinierius jį naudojo ankstesniame varomojo strypo projekte), o lauko rodmenys buvo 5,8 Ω vidutinis, palyginti su 5 Ω taikiniu – junginys neturėjo vietos hidratuotis. Likusiems 4000 elektrodų padidinome iki 100 mm, ir vidurkis sumažėjo iki 3,1 Ω. 200 per mažų skylių nebuvo išgręžtos iš naujo; tai yra 6 % kontaktinių laukelių „virš 2000 Ω·cm“ diapazone, kuriems buvo taikomas dvigubų elektrodų apdorojimas.

0,4 Ω skirtumas tarp 75 mm ir 100 mm grąžto yra didžiausias mūsų išmatuotas montavimo pusės kintamasis – ir šį kintamąjį kontroliuoja EPC aikštelės inžinierius, o ne gamykla ar užpylimo chemija. Maišymo liniją galima priveržti iš specifikacijų stalo; grąžto – ne.

9. Kaip tai susiję su pasauline saulės energijos plėtra ir kodėl tai svarbu EPC viešiesiems pirkimams 2026 m.

Saudo Arabijos gamyklos 3,1 Ω vertė nėra išskirtinė. Remiantis mūsų 2020–2025 m. tiekimais į komunalinių paslaugų FV įrenginius Artimuosiuose Rytuose, Šiaurės Afrikoje, JAV pietvakariuose ir Australijos žemyno dalyje, vidutinis kontaktinių rozečių kontaktų varža teisingai įrengtose sistemose siekė 2,8–3,6 Ω, o tikslinė vertė – 5 Ω. 0,8 Ω sklaidą lemia grunto juosta ir grąžto skylės skersmuo montavimo pusėje. Užpildo cheminės sudėties nuoseklumas yra mažiau svarbus nei grąžto skylės skersmuo – šis atradimas nustebino mūsų kokybės užtikrinimo komandą, kai penktųjų metų pakartotinio bandymo duomenis palyginome su montavimo įrašais.

Tas lauko duomenų modelis atitinka dabar diegiamą konstrukcijąIEA-PVPS sekimas, gerokai daugiau nei 400 GW naujų FV pajėgumų per metus.IEA-PVPS apžvalga 2024 m.patvirtina, kad sukaupta PV viršijo 2 TW;TEA atsinaujinantys energijos šaltiniai 2024 m.Ataskaitoje prognozuojama, kad iki 2030 m. komunalinių paslaugų FV išliks didžiausiu naujų atsinaujinančiosios energijos pajėgumų šaltiniu. Pirkimų komandoms įžeminimas iš bendros strypų ir spaustukų linijos tapo pripažinta komunalinių paslaugų masto specifikacijų kategorija, o užklausą laimi tiekėjai, galintys pateikti keturių savybių tipo bandymo ataskaitą.

10. EPC pirkimų komandų dažnai užduodami klausimai

Kas yra cheminis įžeminimo elektrodas saulės elektrinei?

Vertikaliai sumontuotas ir higroskopiniu užpildo mišiniu apgaubtas variu padengtas plieninis strypas, kuris sugeria aplinkos drėgmę ir stabilizuoja elektrodo varžą daugelį metų be rankinio laistymo. Saudo Arabijos gamykloje 2020–2022 m. buvo išsiųsta 4200 strypų, o jų vidutinė varža penktais metais buvo 3,1 Ω.

Kodėl svarbus įžeminimas be priežiūros komunalinių paslaugų fotovoltinėms sistemoms?

Augalai užima dešimtis ar šimtus hektarų, o elektrodų vietose yra tūkstančiai. Tradicinis elektrodas, kurio laistymo ciklas yra šeši ar dvylika mėnesių, palieka turtą neapsaugotą, jei laistymo grafikas nesilaiko reikalavimų. Įžeminimas be priežiūros panaikina šį ciklą.

Kokia grunto varža yra per didelė vien tik varomam strypui?

Esant maždaug 1 000 Ω·cm varžai, vienas įkalintas variu padengtas strypas negali patikimai pasiekti mažesnės nei 5 Ω varžos ties kontaktu be nepagrįstai didelio strypų skaičiaus arba labai gilių įrengimų. Saudo Arabijos gamykloje 73 % masyvo buvo 1 000–2 000 Ω·cm diapazone; 6 %, kurių varža didesnė nei 2 000 Ω·cm, turėjo delta formos elektrodus.

Kokie standartai taikomi cheminiam įžeminimui fotovoltinėse elektrinėse?

IEEE 837jungtims,IEEE 80 / IEEE 665pastotės tipo projektavimui,IEC 62561-7įžeminimo junginiams irNFPA 70 (NEC) 690 straipsnisPV sistemos įžeminimui.NEMA GR-1dengia patį strypą.

Kiek laiko tarnauja cheminis elektrodas?

Tinkamai parinktas elektrodas užtikrina stabilų varžos langą per visus 25–30 metų projektinį tarnavimo laiką. Vario apdaila kontroliuoja galvaninę koroziją; užpildas išlieka aktyvus dėl savo higroskopiškumo. Saudo Arabijos gamyklos 4200 elektrodų nebuvo papildomai laistomi nuo įrengimo.

Ar cheminiai elektrodai atitinka NEC 690 reikalavimus?

Taip.NFPA 70 (NEC) 690 straipsnisapima PV sistemos įžeminimą; cheminis elektrodas su variu dengta šerdimi irIEEE 837armatūra atitinka reikalavimus.

Kuo užpylimo cheminė sudėtis skiriasi nuo vien tik bentonito cheminės sudėties?

Grynas bentonitas yra higroskopinis, tačiau sausais metų laikais sumažina jonų kiekį. Priežiūros nereikalaujantis užpildas papildo elektrolitų druskos paketu (paprastai magnio sulfatu) ir drėgmę sulaikančiu priedu.

Kur cheminiai elektrodai turėtų būti dedami ant PV masyvo?

Saudo Arabijos gamykloje: 1 316 keitiklių laukuose, 168 vidutinės įtampos laukuose, 1 890 jungimo dėžutėse, po 2 abiejuose 1,4 km ilgio nuolatinės srovės magistralės galuose, 24 ESE žaibo prijungimo vietose – iš viso 4 200. Geometrija skiriasi priklausomai nuo vietos.

Kuo skiriasi cheminis elektrodas ir elektrolizinis jonų įžeminimo strypas?

Daugelyje duomenų lapų vartojamas pakaitomis.mūsų linijacheminis elektrodas naudoja varinį vamzdelį;elektrolitinis jonų įžeminimo strypasnaudoja variu padengtą šerdį.

11. Užbaigimas. Ko prašėme Saudo Arabijos EPC atsiųsti mums pirmąją dieną

Jei esate EPC projekto inžinierius ir turite atvirą pirkimo dokumentą, minimalus reikalavimas, leidžiantis mums pateikti pasiūlymą be šešių savaičių aiškinamojo ciklo, yra tie patys šeši elementai, kuriuos Madrido komanda atsiuntė 2020 m. rugpjūtį: vienos linijos diagrama su elektrodų vietomis, sluoksniuota Wenner apžvalga planuojamame gylyje, kiekvienos kontaktinės ir kiekvienos grotelės varžos tikslai, jungties standartas (paprastaiIEEE 837), užpildo mišinio standartas (IEC 62561-7) ir ESIA apribojimus.

Gyvo projekto atveju greičiausias kelias yracheminio įžeminimo elektrodo produkto puslapis,elektrolitinis jonų įžeminimo strypasiržemės modulispuslapius arba5 geriausitinklaraštis.Susisiekite su mūsų eksporto skyriumitiesioginiam pokalbiui.