Dane terenowe z saudyjskiej elektrowni fotowoltaicznej o mocy 150 MW (4200 elektrod chemicznych, średnia rezystancja podkładki 3,1 Ω) oraz dostawy eksportowe do krajów Bliskiego Wschodu/Afryki/Azji Południowo-Wschodniej: dlaczego standardowe pręty wbijane zawodzą w glebie piaszczystej, kamienistej i laterytowej — i co zamiast tego mówi dokument zamówienia.

Rozmowa, o której chcę opowiedzieć w tym artykule, miała miejsce w sierpniu 2020 roku, kiedy to madrycki EPC wysłał zapytanie, które przerodziło się w saudyjski projekt fotowoltaiczny o mocy 150 MW, z którego pochodzą dane terenowe zawarte w tym artykule. W e-mailu z zapytaniem pytano o…pręty ziemne chemicznedla instalacji fotowoltaicznej na skalę przemysłową, gdzie badanie rezystywności gleby wykazało wartość w paśmie 1500–2200 Ω·cm. Raport geotechniczny był jasny, EPC kompetentny, a teren znajdował się w strefie „kaliche”, którą główny inżynier widział w mniejszym projekcie w Chile w 2018 roku, gdzie inwentaryzacja prętów nawadniających przekroczyła margines napięcia dotykowego w trzecim roku, ponieważ dwie zaplanowane wizyty nawadniające zostały pominięte podczas ograniczeń w podróżowaniu związanych z COVID-19. Nie chciał tego powtarzać. Artykuł, który czytasz, to argumentacja inżynierska, która pojawiła się w tym e-mailu — ramy dotyczące rodzaju gleby, które EPC ostatecznie wpisał do dokumentu zamówienia, oraz dane terenowe z instalacji, która je wytworzyła.

Niniejszy przewodnik jest przeznaczony dla zespołów ds. zamówień publicznych, które otrzymują podobne zapytania: właścicieli projektów z Bliskiego Wschodu, Afryki i Azji Południowo-Wschodniej, których raport geotechniczny leży na biurku, których zespół projektowy prosi o elektrodę chemiczną zamiast pręta wbijanego, a dokumentacja przetargowa musi zostać sporządzona w ciągu najbliższych dwóch tygodni. Trzy poniższe rodzaje gleby – piasek, skała i lateryt – pojawiają się najczęściej w tych raportach, a tryby awarii są specyficzne dla każdego z nich. Niezmienna pozostaje odpowiedź po stronie przetargowej.

1. Gleba piaszczysta — awaria przewodu w powietrzu

Suchy piasek jest najbardziej nieintuicyjnym z trzech typów awarii. Na papierze wygląda jak idealnie drobny materiał uziemiający: jest luźny, dobrze odprowadza wodę i łatwo go przewiercić. Jednak odczyt z czteropinowego wskaźnika Wennera przedstawia inną sytuację. Suchy piasek pustynny na głębokości 1 m zazwyczaj wskazuje od 3000 do 10 000 Ω·cm; piasek wydmowy na głębokości 1,5 m może w najgorszym przypadku wskazywać ponad 20 000 Ω·cm. Przyczyna jest jonowa, a nie mechaniczna: suchy piasek prawie nie zawiera gliny i prawie nie zawiera rozpuszczonych minerałów, które mogłyby przewodzić prąd od powierzchni pręta.

Tym, co zmienia obliczenia, jest wilgoć na powierzchni pręta. A pręt uziemienia chemicznegoto rdzeń pokryty miedzią wewnątrz 100-milimetrowego pierścienia wydrążonego świdrem, wypełnionego higroskopijnym materiałem wypełniającym (zazwyczaj bentonitem z dodatkiem siarczanu magnezu). Materiał ten absorbuje wilgoć z otoczenia z gleby oraz z wilgotności sezonowej, utrzymuje ją na powierzchni pręta i powoli uwalnia jony do bezpośredniej objętości gleby. W rezultacie powierzchnia styku pręta z glebą zachowuje się jak powierzchnia gruntu o oporności około 200 Ω·cm, nawet gdy otaczająca warstwa gruntu ma oporność 8000 Ω·cm. Geometria pręta NEMA GR-1 pozostaje niezmieniona; zmienia się jedynie kontakt z glebą.

W naszych dostawach na Bliski Wschód w latach 2020-2025, mediana rezystancji podkładu w instalacjach z prętami uziemienia chemicznego w paśmie piaskowym od 2000 do 8000 Ω·cm wyniosła 3,6 Ω, przy założeniu 5 Ω, bez cyklu nawadniania. Instalacje z samym prętem wbijanym na sąsiednich stanowiskach w tym samym paśmie, zmierzone w czasie rozruchu, wyniosły od 18 do 42 Ω i zostały ponownie przewiercone w ciągu pierwszego roku. Pręt miał tę samą średnicę. Różnica polegała na zasypce.

2. Gleba skalista – wąskie gardło warstwy Caliche

Saudyjska placówka, która wygenerowała dane terenowe opisane w tym artykule, miała warstwę kaliche na głębokości 3,5 m w południowo-zachodnim narożniku anteny. Pierwotna specyfikacja przewidywała pręty wbijane o długości 2,4 m — co zadziałało na 94% anteny. Pozostałe 6% znajdowało się na kaliche zbyt płytkim, aby je wbić i zbyt opornym, aby je zignorować. Sześć padów w tym narożniku wskazywało powyżej 4,7 Ω podczas uruchomienia, nawet po wysunięciu pręta do 3,0 m. Zrobiliśmy dwie rzeczy: przeszliśmy na podwójne elektrody o charakterystyce delta (dwa pręty o długości 2,4 m w trójkącie wokół każdego padu) i dodaliśmymoduły naziemne z grafitu kolumnowegona polach transformatora SN równolegle. Powtórny test po pięciu latach wykazał 4,7 Ω, co jest najgorszym wynikiem – mieszczącym się w limicie projektowym – ponieważ moduły rozszerzały powierzchnię ekwipotencjalną w kierunku poprzecznym, gdzie ścieżka pionowa była zablokowana.

Tereny skaliste dzielą się na dwie praktyczne kategorie dla zespołu ds. zaopatrzenia. Pierwsza to spękana skała z lukami wypełnionymi glebą – możliwa do przewiercenia, ale pręt styka się tylko z frakcją gleby, a nie z matrycą skalną. Druga to nienaruszona skała lub kalisz (gleba scementowana węglanem wapnia) na lub w pobliżu planowanej głębokości elektrody, gdzie wbijanie staje się niemożliwe lub nieopłacalne. Na Bliskim Wschodzie i w zachodniej części Stanów Zjednoczonych występuje wiele przypadków z drugiej kategorii; duże obszary Arabii Saudyjskiej, Kataru i Zjednoczonych Emiratów Arabskich mają warstwę kaliszu o grubości od 2 do 4 m, aInformacje o glebie świata ISRICkatalog przedstawia ten sam profil w całym Sahelu i Rogu Afryki, w sezonowo suchych strefach.

Aby uzyskać głębszą odpowiedź na pytanie dotyczące zamówień publicznych na skalistych terenach,Centrum danych klasyfikacji gleb FAOpozwala zespołowi ds. zaopatrzenia na pobranie regionalnej mapy glebowej przed mobilizacją wykonawcy geotechnicznego – najtańszym sposobem na sprawdzenie, czy teren leży na podłożu z kaliszu, czy zwietrzałego granitu.Dokument referencyjny FAO dotyczący gleb na świeciejest odniesieniem terenowym dla nazw klas gleb, które trafiają na BES (arkusz oceny ofert).

3. Gleba laterytowa — problem wahań sezonowych

Lateryt to rodzaj gleby, w której standardowy pręt wbijany przechodzi fazę rozruchu, a następnie cicho nie osiąga progu napięcia dotykowego w porze suchej. Lateryt to bogata w żelazo i glin gleba resztkowa, powszechna w tropikalnej Afryce (Nigeria, Ghana, Kenia, Mozambik), Azji Południowej (znaczna część Półwyspu Indyjskiego, Sri Lanka, część Bangladeszu) oraz w niektórych częściach Ameryki Południowej (północno-wschodnia Brazylia, Gujana). Profil glebowy jest dobrze zdrenowany i charakteryzuje się wysoką zawartością tlenku żelaza, co nadaje mu charakterystyczny czerwonobrązowy kolor.

Problem elektryczny wynika z wahań sezonowych. Opublikowane badania terenowe laterytu zachodnioafrykańskiego zazwyczaj wykazują rezystywność w porze deszczowej w zakresie od 200 do 800 Ω·cm – co jest wartością całkowicie akceptowalną dla standardowego pręta wbijanego – oraz rezystywność w porze suchej powyżej 5000 Ω·cm – poza zakresem akceptowalnym dla tego samego pręta. Pręt wbijany się nie zmienia, zmienia się natomiast gleba wokół niego. Sześciomiesięczny cykl nawadniania może ustabilizować odczyt w porze suchej, ale powraca ten sam problem z dyscypliną nawadniania: ekipa nawadniająca, która nie pojawia się we właściwym czasie, pozostawia podkładkę w przedziale napięcia dotykowego przez resztę pory suchej.

W przypadku stanowisk laterytowych w strefie Morza Południowo-Zachodniego (SEA) obowiązuje ta sama logika sezonowa, z nieco innym harmonogramem: pora sucha w Indonezji i na Filipinach jest krótsza, ale bardziej intensywna niż pora sucha w Afryce Zachodniej, co oznacza, że ​​wahania oporu są ściśnięte w węższym oknie czasowym. Model działania chemiczno-gruntowo-prętowy – zasypka zatrzymująca wilgoć, brak cyklu nawadniania – sprawdza się w obu przypadkach.

4. Co zawiera dokument zamówienia

We wszystkich trzech powyższych rodzajach gleby decyzja inżynierska jest taka sama: standardowy pręt wbijany nie jest właściwym produktem. Dokumentacja przetargowa musi określać, co jest właściwe.

Trzy elementy kontroli po stronie zamówień publicznych decydują o tym, czy specyfikacja rozwiązuje problem, czy go stwarza.

1. Raport z badania typu dołączony do zamówienia.Uziom chemiczny to nie tylko miedziana rura — to chemia w jej wnętrzu. Dostawca musi przesłać raport z testu typu obejmujący cztery właściwości: współczynnik redukcji rezystywności przy wilgotności odniesienia, długotrwałą stabilność jonową w temperaturze 60°C / 30 dni, retencję wilgoci po 90 dniach schnięcia oraz zgodność z normami środowiskowymi ESIA. Straciliśmy partię z 2019 roku z powodu mieszanki chlorku sodu (chlorek atakuje rdzenie pokryte miedzią wewnątrz osłony), a nasza partia z 2022 roku nie przeszła testu stabilności jonowej przy retencji 65% — poniżej naszego wewnętrznego progu 80% — dlatego zakwalifikowaliśmy wewnętrzną linię produkcyjną. Dostawca, który nie może przesłać tego raportu, to ten, który pojawia się pod koniec drugiego roku z e-mailem z informacją, że mamy nową, ulepszoną mieszankę.
2. Standard złącza ustalony na poziomie IEEE 837.Zaciski mechaniczne nie przechodzą testu prądu impulsowegoIEC 62561-1i nie powinien być stosowany w projektach na skalę przemysłową. Standard złącza to część specyfikacji, która chroni zasób przez cały 25-letni okres użytkowania.
3. Geometria pręta wgNEMA GR-1.Średnica od 17,2 mm do 25,4 mm, grubość płaszcza miedzianego ≥ 254 µm. Grubość płaszcza ma największe znaczenie w przypadku obciążeń impulsowych (zakończenia ESE, pola SN) — cienki płaszcz ulega uszkodzeniu jako pierwszy.

5. Zamknięcie — o co najpierw musi zapytać dział zaopatrzenia

Saudyjska elektrownia o mocy 150 MW, o której mowa w tym artykule, wykazała średnią rezystancję padu 3,1 Ω, przy założeniu 5 Ω podczas powtórnych testów po pięciu latach, a najgorsza rezystancja padu wyniosła 4,7 Ω w południowo-zachodnim narożniku, gdzie caliche zatrzymał wbijanie pionowe. Żadna z tych wartości nie stanowiła argumentu przetargowego, gdy madrycki EPC wysłał zapytanie e-mailem w sierpniu 2020 roku – są one wynikiem zapisania składu chemicznego zasypki, standardu złącza, geometrii pręta i zmiany kolejności gruntu w tym samym dokumencie, a następnie powierzenia prac ekipie instalacyjnej.

Jeśli jesteś właścicielem projektu na Bliskim Wschodzie, w Afryce lub Azji Południowo-Wschodniej, a dokument przetargowy jest otwarty, pytanie, które decyduje o tym, czy projekt utrzyma się w ramach projektowego okna przez kolejne 25 lat, nie brzmi: „jaki pręt kupić”, ale: „jaka jest rezystywność gruntu na planowanej głębokości elektrody i który z trzech powyższych trybów awarii ma zastosowanie”. Najpierw odpowiedz na pytanie dotyczące gruntu; odpowiedź na pytanie dotyczące produktu znajduje się poniżej. Pytanie przetargowe brzmi: która z dwóch rodzin produktów —pręt uziemienia chemicznego or kolumna grafitowa moduł naziemny(lub oba, w najtrudniejszych miejscach) — pasuje do pasma glebowego i limitu głębokości. Pełna strona kategorii na/elektroda-uziemiająca-chemiczna/ma opcje geometrii i5 najlepszych producentów prętów uziemiających do jonów elektrolitycznych na rok 2025blog ma krótką listę dostawców.

W przypadku pakietu próbek i raportu z testu typu czterech właściwości dla konkretnego projektu najszybszą ścieżką jeststrona kontaktowaPróbki projektów dla regionu ME, Afryki i Azji Południowo-Wschodniej zazwyczaj opuszczają fabrykę w tym samym tygodniu, a odpowiedzi techniczne są wysyłane w ciągu jednego dnia roboczego.