Lauka dati no 150 MW Saūda Arābijas fotoelektriskās elektrostacijas (4200 ķīmiskie elektrodi, vidējā kontaktligzdu pretestība 3,1 Ω) un eksporta sūtījumiem uz Tuvajiem Austrumiem/Āfriku/Jūras okeānu: kāpēc standarta piedziņas stieņi sabojājas smilšainā, akmeņainā un laterīta augsnē — un kas tā vietā ir teikts iepirkuma dokumentā.

Saruna, uz kuru vēlos balstīt šo rakstu, notika 2020. gada augustā, kad Madridē bāzēts enerģijas uzņēmums (EPC) nosūtīja pieprasījumu, kas pārtapa par 150 MW Saūda Arābijas fotoelektrisko projektu, no kura ir ņemti šajā rakstā sniegtie lauka dati. Pieprasījuma e-pastā tika jautāts parķīmiskie zemes stieņikomunālo pakalpojumu mēroga fotoelektrisko iekārtu vietai, kur augsnes pretestības apsekojums bija uzrādījis 1500–2200 Ω·cm diapazonu. Ģeotehniskais ziņojums bija skaidrs, EPC bija kompetents, un vieta atradās kalikē joslā, ko vadošais inženieris bija redzējis mazākā projektā Čīlē 2018. gadā, kur dzirdināto stieņu krājumi trešajā gadā bija pārsniedzuši pieskāriena sprieguma robežu, jo COVID ceļošanas ierobežojumu laikā tika izlaistas divas plānotās laistīšanas vizītes. Viņš nevēlējās to atkārtot. Raksts, ko jūs lasāt, ir inženiertehniskais arguments, kas izrietēja no šī e-pasta — augsnes tipa ietvars, ko EPC galu galā iekļāva iepirkuma dokumentā, un lauka dati no rūpnīcas, kas to izveidoja.

Šī rokasgrāmata ir paredzēta iepirkumu komandām, kas saņem līdzīgus pieprasījumus: Tuvo Austrumu, Āfrikas un Dienvidaustrumu Austrumu projektu īpašniekiem, kuru ģeotehniskais ziņojums ir uz galda, kuru projektēšanas komanda pieprasa ķīmisko elektrodu, nevis dzīt stieni, un kuru iepirkuma dokuments ir jāsagatavo nākamo divu nedēļu laikā. Trīs tālāk norādītie augsnes veidi — smilts, ieži un laterīts — ir tie, kas visbiežāk parādās šajos ziņojumos, un bojājumu veidi ir specifiski katram no tiem. Kas nemainās visos trijos gadījumos, ir iepirkumu puses atbilde.

1. Smilšaina augsne — stieples atteice gaisā

Sausās smiltis ir visnepareizākais no trim atteices veidiem. Uz papīra tās izskatās pēc pilnīgi smalkas zemējuma vides: tās ir irdenas, labi drenējas un tajā ir viegli urbt. Tomēr Vennera četru tapu rādījums liecina par ko citu. Sausas tuksneša smiltis 1 m dziļumā parasti rāda no 3000 līdz 10 000 Ω·cm; kāpu smiltis 1,5 m dziļumā sliktākajā gadījumā var rādīt vairāk nekā 20 000 Ω·cm. Iemesls ir jonisks, nevis mehānisks: sausās smiltis gandrīz nesatur mālu un gandrīz nesatur izšķīdušu minerālvielu saturu, kas vadītu strāvu prom no stieņa virsmas.

Aprēķinu maina mitrums uz stieņa virsmas. A ķīmiskās zemes stieņair ar varu pārklāts kodols 100 mm urbētā gredzenā, kur gredzens ir piepildīts ar higroskopisku aizpildījuma masu (parasti bentonītu, kas sajaukts ar magnija sulfātu). Maisījums absorbē apkārtējā mitruma daudzumu no augsnes un sezonālā mitruma, notur to pie stieņa virsmas un lēnām atbrīvo jonu saturu tiešajā augsnes tilpumā. Rezultātā stieņa un augsnes saskarne uzvedas kā augsne ar aptuveni 200 Ω·cm, pat ja apkārtējās augsnes blīvums ir 8000 Ω·cm. NEMA GR-1 stieņa ģeometrija nemainās; mainās tikai augsnes kontakts.

Mūsu piegādēs uz Tuvajiem Austrumiem laikā no 2020. līdz 2025. gadam ķīmiskā zemējuma stieņu instalāciju vidējā spilventiņu pretestība 2000 līdz 8000 Ω·cm smilšu joslā bija 3,6 Ω, salīdzinot ar 5 Ω projektēto mērķi, bez laistīšanas cikla. Blakus esošajās vietās tajā pašā joslā tikai ar piedziņas stieņiem darbināšanas laikā pretestība bija no 18 līdz 42 Ω, un pirmā gada laikā tās tika atkārtoti urbtas. Stieņa diametrs bija vienāds. Atšķirība bija aizbērumā.

2. Akmeņaina augsne — kaliče slāņa vājā vieta

Saūda Arābijas vietnē, kas ģenerēja šajā rakstā aplūkotos lauka datus, dienvidrietumu masīva stūrī bija 3,5 m biezs kališe slānis. Sākotnējā specifikācijā bija paredzēti 2,4 m gari iedzīti stieņi, kas darbojās 94% masīva. Atlikušie 6% atradās uz kališe slāņa, kas bija pārāk sekls, lai tos izdzītu, un pārāk rezistīvs, lai tos ignorētu. Sešu kontaktligzdu šajā stūrī pretestība nodošanas ekspluatācijā bija virs 4,7 Ω pat ar stieni, kas izstiepts līdz 3,0 m. Mēs izdarījām divas lietas: pārgājām uz delta raksta dubultotiem elektrodiem (divi 2,4 m stieņi trīsstūrī ap katru kontaktligzdu) un pievienojāmkolonnu grafīta zemes moduļipie MV transformatoru paliktņiem paralēli. Piektā gada atkārtotajā testā sliktākā vērtība bija 4,7 Ω — projektētās robežas ietvaros —, jo moduļi pagarināja ekvipotenciālo virsmu sāniski, kur vertikālais ceļš bija bloķēts.

Iepirkumu komanda akmeņainas vietas iedala divās praktiskās kategorijās. Pirmā ir saplaisājis iezis ar ar augsni aizpildītām spraugām — urbšanas stienis saskaras tikai ar augsnes frakciju, nevis ar iežu matricu. Otrā ir neskarts iezis vai kalikss (kalcija karbonāta cementēta augsne) plānotajā elektroda dziļumā vai tā tuvumā, kur urbšana kļūst neiespējama vai neekonomiska. Tuvajos Austrumos un ASV rietumos ir daudz otrās kategorijas; lielās Saūda Arābijas, Kataras un AAE daļās kaliksa slānis ir no 2 līdz 4 m, unISRIC pasaules augsnes informācijakatalogā Sāhelā un Āfrikas ragā sezonāli sausās zonās ir redzams vienāds profils.

Lai iegūtu padziļinātu iepirkumu puses jautājumu par akmeņainām vietām,FAO augsnes klasifikācijas datu centrsļauj iepirkumu komandai iegūt reģionālo augsnes karti, pirms ģeotehnisko darbuzņēmēju mobilizē — lētākā vieta, kur uzzināt, vai vieta atrodas uz kalikē vai atmosfēras ietekmē esoša granīta pamatnes.FAO Pasaules augsnes atsauces dokumentsir lauka atsauce augsnes klašu nosaukumiem, kas nonāk BES (piedāvājuma novērtēšanas lapā).

3. Laterīta augsne — sezonālo svārstību problēma

Laterīts ir augsnes tips, kurā standarta iedarbinātais stienis iziet nodošanas ekspluatācijā un pēc tam, iestājoties sausajai sezonai, nemanāmi atteicas no pieskāriena sprieguma loga. Laterīts ir dzelzs un alumīnija saturoša atlikumaugsne, kas izplatīta tropiskajā Āfrikā (Nigērijā, Ganā, Kenijā, Mozambikā), Dienvidāzijā (lielā daļā Indijas pussalas, Šrilankā, daļā Bangladešas) un daļā Dienvidamerikas (Brazīlijas ziemeļaustrumos, Gajānā). Augsnes profils ir labi drenēts un ar augstu dzelzs oksīda saturu, kas piešķir tai raksturīgo sarkanbrūno krāsu.

Elektriskā problēma ir sezonālās svārstības. Publicētie Rietumāfrikas laterīta lauka pētījumi parasti ziņo par mitrās sezonas pretestību 200 līdz 800 Ω·cm diapazonā — pilnīgi pieļaujams standarta piedziņas stienim — un sausās sezonas pretestību virs 5000 Ω·cm — ārpus pieļaujamā diapazona tam pašam stienim. Piedzītā stienis nemainās; augsne ap to mainās. 6 mēnešu laistīšanas cikls var stabilizēt sausās sezonas rādījumu, taču atkal parādās tā pati laistīšanas disciplīnas problēma: laistīšanas komanda, kas neierodas īstajā laikā, atstāj paliktni pieskāriena sprieguma loga atteices joslā uz atlikušo sausās sezonas daļu.

Īpaši SEA laterīta atradnēm piemērojama tā pati sezonālā loģika ar nedaudz atšķirīgu sezonālo laiku: sausā sezona Indonēzijā un Filipīnās ir īsāka, bet intensīvāka nekā Rietumāfrikas sausā sezona, kas nozīmē, ka pretestības svārstības tiek saspiestas šaurākā logā. Ķīmiskās zemes stieņa darbības modelis — mitrumu saglabājošs aizbērums, bez laistīšanas cikla — darbojas abos gadījumos.

4. Iepirkuma dokumenta saturs

Visiem trim iepriekšminētajiem augsnes tipiem inženiertehniskais lēmums ir viens un tas pats: standarta piedziņas stienis nav piemērots produkts. Iepirkuma dokumentā ir jānorāda, kas tas ir.

Trīs iepirkuma puses kontroles mehānismi nosaka, vai specifikācija atrisina problēmu, vai specifikācija rada problēmu.

1. Tipa pārbaudes ziņojums pievienots pasūtījumam.Ķīmiskais zemējuma stienis nav tikai vara caurule — tā ir ķīmija tās iekšpusē. Piegādātājam ir jānosūta tipa testa ziņojums, kas aptver četras īpašības: pretestības samazinājuma koeficientu pie atsauces mitruma, ilgtermiņa jonu stabilitāti 60 °C temperatūrā / 30 dienas, mitruma saglabāšanu 90 dienu žāvēšanas laikā un ESIA posma vides atbilstību. Mēs zaudējām 2019. gada partiju nātrija hlorīda maisījumam (hlorīds uzbrūk vara pārklātajiem serdeņiem apvalka iekšpusē), un mūsu 2022. gada piegādātāja partija neizturēja jonu stabilitātes testu ar 65% saglabāšanu — zem mūsu iekšējā 80% sliekšņa —, tāpēc mēs kvalificējām iekšējo maisījumu līniju. Piegādātājs, kurš nevar nosūtīt šo ziņojumu, ir piegādātājs, kurš ierodas otrā gada beigās ar e-pastu "mums ir jauns uzlabots savienojums".
2. Savienotāja standarts fiksēts pie IEEE 837.Mehāniskās skavas neiztur impulsstrāvas testuIEC 62561-1un to nevajadzētu izmantot liela mēroga projektos. Savienotāju standarts ir specifikācijas daļa, kas aizsargā aktīvu visā 25 gadu projektētajā kalpošanas laikā.
3. Stieņa ģeometrija uzNEMA GR-1.Diametrs no 17,2 mm līdz 25,4 mm, vara apvalka biezums ≥ 254 µm. Apšuvuma biezumam ir vislielākā nozīme impulsstrāvas slodžu gadījumā (ESE termināļi, MV kontakti) — pirmais sabojājas plāns apvalks.

5. Noslēgums — kas vispirms jāuzdod iepirkumu pusei

150 MW Saūda Arābijas spēkstacija, kas atklāja šo rakstu, piektā gada atkārtotajā testā uzrādīja vidējo kontaktligzdas pretestību 3,1 Ω, salīdzinot ar 5 Ω projektēto mērķi, un sliktākā kontaktligzdas pretestība bija 4,7 Ω dienvidrietumu stūrī, kur kaliks pārtrauca vertikālo virzību. Neviens no šiem skaitļiem neeksistēja kā iepirkuma arguments, kad Madrides EPC nosūtīja 2020. gada augusta pieprasījuma e-pastu — tie ir rezultāts, kas iegūts, ierakstot aizpildījuma ķīmiju, savienotāja standartu, stieņa ģeometriju un augsnes un mērķa atkārtotu secību vienā dokumentā un pēc tam ļaujot uzstādīšanas komandai veikt darbu.

Ja esat projekta īpašnieks Tuvajos Austrumos, Āfrikā vai Dienvidaustrumāzijā un iepirkuma dokuments ir atvērts, jautājums, kas nosaka, vai projekts paliks tā projektēšanas laika ietvaros nākamos 25 gadus, nav "kuru stieni man pirkt", bet gan "kāda ir augsnes pretestība plānotajā elektroda dziļumā un kurš no trim iepriekš minētajiem atteices režīmiem ir piemērojams". Vispirms uzziniet atbildi par augsni; seko atbilde uz produktu. Iepirkuma jautājums ir, kuru no divām produktu saimēm —ķīmiskās zemes stieņa or kolonnas grafīta zemes modulis(vai abas, vissarežģītākajās vietās) — atbilst augsnes grupai un dziļuma ierobežojumam. Pilna kategorijas lapa ir pieejama vietnē/ķīmiskās zemēšanas elektrods/ir ģeometrijas opcijas un5 labākie elektrolītisko jonu zemējuma stieņu ražotāji 2025. gadamemuārā ir piegādātāju saraksts.

Paraugu komplektam un četru īpašību tipa testa ziņojumam par konkrētu projektu ātrākais ceļš irkontaktinformācijas lapaParauga sūtījumi Tuvo Austrumu, Āfrikas un Dienvidaustrumu projektiem parasti izbrauc no rūpnīcas vienas nedēļas laikā, un tehniskās atbildes tiek sniegtas vienas darba dienas laikā.