Date de teren de la o centrală fotovoltaică saudită de 150 MW (4.200 de electrozi chimici, rezistență medie a plăcuțelor de 3,1 Ω) și transporturi de export către ME/Africa/SEA: de ce tijele acționate standard cedează în soluri nisipoase, stâncoase și lateritice - și ce spune în schimb documentul de achiziții.

Conversația asupra căreia vreau să axez acest articol a avut loc în august 2020, când o companie EPC cu sediul la Madrid a trimis cererea care s-a transformat în proiectul fotovoltaic saudit de 150 MW din care provin datele de teren ale acestui articol. E-mailul cererii întreba desprepini de împământare chimicipentru un amplasament fotovoltaic la scară largă, unde studiul rezistivității solului a revenit în banda de 1.500 până la 2.200 Ω·cm. Raportul geotehnic a fost clar, EPC-ul era competent, iar amplasamentul se afla într-o centură de calișe pe care inginerul principal o văzuse la un proiect mai mic din Chile în 2018, unde un inventar de tije udate depășise marja de tensiune de atingere în al treilea an, deoarece două vizite programate de udare au fost omise în timpul restricțiilor de călătorie cauzate de COVID. Nu a vrut să repete acest lucru. Articolul pe care îl citiți este argumentul ingineresc care a rezultat din acel e-mail - cadrul de tip de sol pe care EPC-ul l-a inclus în cele din urmă în documentul de achiziții și datele de teren de la instalația care l-a produs.

Acest ghid este destinat echipelor de achiziții care primesc o solicitare similară: proprietari de proiecte din ME, Africa și SEA al căror raport geotehnic este pe birou, a căror echipă de proiectare solicită un electrod chimic în loc de o tijă acționată și al căror document de achiziții trebuie redactat în următoarele două săptămâni. Cele trei tipuri de sol de mai jos - nisip, rocă și laterită - sunt cele care apar cel mai des în aceste rapoarte, iar modurile de cedare sunt specifice fiecăruia. Ceea ce nu se schimbă în cele trei este răspunsul din partea achizițiilor.

1. Sol nisipos — eșecul cauzat de firul în aer

Nisipul uscat este cel mai contraintuitiv dintre cele trei moduri de defecțiune. Pe hârtie, pare un mediu de împământare perfect fin: este afânat, se drenează bine și este ușor de perforat. Citirea Wenner cu patru pini, însă, spune o poveste diferită. Nisipul uscat de deșert la 1 m adâncime citește de obicei între 3.000 și 10.000 Ω·cm; nisipul de dună la 1,5 m adâncime poate citi peste 20.000 Ω·cm în cel mai rău caz. Motivul este ionic, nu mecanic: nisipul uscat nu are aproape niciun conținut de argilă și aproape niciun conținut mineral dizolvat pentru a conduce curentul departe de suprafața tijei.

Ceea ce modifică calculul este umiditatea de la suprafața tijei. A stâlp de împământare chimiceste un miez placat cu cupru în interiorul unui inel perforat de 100 mm, inelul fiind umplut de un compus higroscopic de umplutură (de obicei bentonită combinată cu sulfat de magneziu). Compusul absoarbe umiditatea ambientală din sol și din umiditatea sezonieră, o menține lipită de suprafața tijei și eliberează lent conținutul ionic în volumul imediat al solului. Rezultatul este că interfața tijă-sol se comportă ca un sol de aproximativ 200 Ω·cm, chiar și atunci când solul din jur are o grosime de 8.000 Ω·cm. Geometria tijelor NEMA GR-1 rămâne neschimbată; ceea ce se schimbă este contactul cu solul.

La transporturile noastre în Orientul Mijlociu între 2020 și 2025, rezistența mediană a plăcuțelor de împământare la instalațiile cu prize chimice de împământare în banda de nisip de la 2.000 la 8.000 Ω·cm a atins 3,6 Ω față de o țintă de proiectare de 5 Ω, fără un ciclu de udare. Instalațiile doar cu prize acționate de pe amplasamentele adiacente din aceeași bandă au înregistrat valori între 18 și 42 Ω la punerea în funcțiune și au fost reforate în primul an. Priza avea același diametru. Diferența a fost reprezentată de umplutură.

2. Sol stâncos — blocajul stratului de caliche

Site-ul saudit care a produs datele de teren din acest articol avea un strat de caliș la 3,5 m în colțul de sud-vest al rețelei. Specificațiile inițiale prevedeau tije acționate de 2,4 m - care funcționau pe 94% din rețea. Restul de 6% se afla pe un caliș prea superficial pentru a fi străpuns și prea rezistiv pentru a fi ignorat. Cele șase plăcuțe din acel colț au afișat peste 4,7 Ω la punerea în funcțiune, chiar și cu tija extinsă la 3,0 m. Am făcut două lucruri: am trecut la electrozi dublați cu model delta (două tije de 2,4 m într-un triunghi în jurul fiecărei plăcuțe) și am adăugatmodule de sol cu ​​coloană de grafitla plăcuțele transformatoarelor de medie tensiune în paralel. Testul din anul cinci a revenit la cea mai slabă valoare de 4,7 Ω — în limita de proiectare — deoarece modulele au extins lateral suprafața echipotențială acolo unde calea verticală era blocată.

Siturile stâncoase se încadrează în două categorii practice pentru echipa de achiziții. Prima este roca fracturată cu goluri umplute cu sol - forabilă, dar prăjina face contact doar cu fracția de sol, nu și cu matricea rocii. A doua este roca intactă sau calișeul (sol cimentat cu carbonat de calciu) la sau în apropierea adâncimii planificate a electrodului, unde forarea devine fie imposibilă, fie neeconomică. Orientul Mijlociu și vestul SUA se regăsesc în mare parte din a doua categorie; părți mari din Arabia Saudită, Qatar și Emiratele Arabe Unite au un strat de calișeu între 2 și 4 m, iar...Informații ISRIC despre sol la nivel mondialCatalogul prezintă același profil în Sahel și Cornul Africii, în zonele sezonier uscate.

Pentru o întrebare mai detaliată legată de achiziții publice în cazul siturilor stâncoase,Centrul de date FAO privind clasificarea solurilorpermite unei echipe de achiziții să extragă harta regională a solului înainte ca antreprenorul geotehnic să se mobilizeze — cel mai ieftin loc pentru a afla dacă amplasamentul se află pe un substrat de caliș sau granit erodat.Documentul de referință FAO privind solurile la nivel mondialeste referința de câmp pentru denumirile claselor de sol care ajung pe o BES (Fișă de evaluare a ofertelor).

3. Sol lateritic — problema fluctuațiilor sezoniere

Lateritul este tipul de sol în care o tijă standard acționată trece de faza de punere în funcțiune și apoi trece în liniște de fereastra de tensiune de atingere până la sezonul uscat. Lateritul este un sol rezidual bogat în fier și aluminiu, comun în Africa tropicală (Nigeria, Ghana, Kenya, Mozambic), Asia de Sud (o mare parte din India peninsulară, Sri Lanka, părți din Bangladesh) și părți din America de Sud (nord-estul brazilian, Guyana). Profilul solului este bine drenat și are un conținut ridicat de oxid de fier, ceea ce îi conferă culoarea caracteristică roșu-brună.

Problema electrică este fluctuația sezonieră. Studiile de teren publicate asupra lateritului vest-african raportează de obicei o rezistivitate în sezonul ploios în intervalul 200 până la 800 Ω·cm - perfect funcțională pentru o tijă standard antrenată - și o rezistivitate în sezonul uscat peste 5.000 Ω·cm - în afara intervalului funcțional pentru aceeași tijă. Tija antrenată nu se schimbă; solul din jurul ei se schimbă. Un ciclu de udare de 6 luni poate restabiliza citirea din sezonul uscat, dar aceeași problemă a disciplinei de udare reapare: o echipă de udare care nu se prezintă la momentul potrivit lasă platforma în interiorul benzii de defecțiune a ferestrei de tensiune de atingere pentru restul sezonului uscat.

În special pentru siturile de laterită SEA, se aplică aceeași logică sezonieră, cu o cronologie ușor diferită: sezonul uscat din Indonezia și Filipine este mai scurt, dar mai intens decât sezonul uscat din Africa de Vest, ceea ce înseamnă că oscilația de rezistență este comprimată într-o fereastră mai restrânsă. Modelul de operare cu tije de pământ chimice - umplere cu reținere a umidității, fără ciclu de udare - funcționează în ambele cazuri.

4. Ce conține documentul de achiziții

Pentru cele trei tipuri de sol menționate mai sus, decizia inginerească este aceeași: tija standard acționată nu este produsul potrivit. Documentul de achiziție trebuie să precizeze ce anume este.

Trei controale la nivelul achizițiilor fac diferența dintre o specificație care rezolvă problema și o specificație care creează problema.

1. Raport de încercare de tip atașat la comanda de achiziție.O priză de pământ chimică nu este doar tubul de cupru - ci și substanțele chimice din interiorul său. Furnizorul trebuie să trimită un raport de testare de tip cu patru proprietăți: factor de reducere a rezistivității la umiditatea de referință, stabilitate ionică pe termen lung la 60 °C / 30 de zile, retenție a umidității la uscare de 90 de zile și conformitate cu standardele de mediu în etapa ESIA. Am pierdut un lot din 2019 din cauza unui amestec de clorură de sodiu (clorura atacă miezurile placate cu cupru din interiorul tecii), iar lotul furnizorului nostru din 2022 nu a trecut testul de stabilitate ionică la o retenție de 65% - sub pragul nostru intern de 80% - motiv pentru care am calificat o linie de compounding internă. Furnizorul care nu poate trimite acest raport este furnizorul care apare la sfârșitul celui de-al doilea an cu un e-mail „avem un nou compus îmbunătățit”.
2. Standardul conectorului este blocat la IEEE 837.Clemele mecanice nu trec testul de curent impulsiv înIEC 62561-1și nu ar trebui utilizat într-un proiect la scară largă. Standardul conectorului este partea din specificații care protejează activul pe întreaga durată de viață proiectată de 25 de ani.
3. Geometria tijei perNEMA GR-1.Diametru 17,2 mm până la 25,4 mm, grosimea învelișului de cupru ≥ 254 µm. Grosimea învelișului contează cel mai mult la sarcinile de curent impulsiv (terminații ESE, pad-uri MV) - o înveliș subțire cedează prima.

5. Încheierea tranzacției — Ce trebuie să întrebe mai întâi partea de achiziții

Centrala saudită de 150 MW care a deschis acest articol a revenit la o rezistență medie a plăcuței de 3,1 Ω față de o țintă de proiectare de 5 Ω la retestarea din al cincilea an, cea mai slabă plăcuță fiind de 4,7 Ω în colțul de sud-vest, unde calișe-ul s-a oprit din mers pe verticală. Niciunul dintre aceste numere nu exista ca argument de achiziție atunci când EPC-ul de la Madrid a trimis e-mailul de solicitare din august 2020 - acestea sunt rezultatul scrierii chimiei de umplere, standardului conectorului, geometriei tijelor și resecvențierii sol-țintă în același document și apoi lăsării echipei de instalare să facă treaba.

Dacă sunteți proprietar de proiect în Orientul Mijlociu, Africa sau Asia de Sud-Est și documentul de achiziții este deschis, întrebarea care determină dacă proiectul rămâne în fereastra de proiectare pentru următorii 25 de ani nu este „ce tijă să cumpăr” - ci este „care este rezistivitatea solului la adâncimea planificată a electrodului și care dintre cele trei moduri de cedare de mai sus se aplică”. Obțineți mai întâi răspunsul despre sol; urmează răspunsul despre produs. Întrebarea de achiziții este apoi care dintre cele două familii de produse —stâlp de împământare chimic or modul de sol cu ​​coloană de grafit(sau ambele, pe cele mai dificile amplasamente) — se potrivește benzii de sol și limitei de adâncime. Pagina completă a categoriei la/electrod-de-împământare-chimică/are opțiunile de geometrie șiTop 5 producători de bare de împământare electrolitice ionizate pentru 2025Blogul are lista scurtă de furnizori.

Pentru un pachet de mostre și un raport de testare tip cu patru proprietăți pentru un anumit proiect, cea mai rapidă cale estepagina de contactLivrările de mostre pentru proiectele ME, Africa și SEA pleacă de obicei din fabrică în aceeași săptămână, cu răspunsuri tehnice în decurs de o zi lucrătoare.