Údaje z terénu zo 150 MW saudskoarabskej fotovoltaickej elektrárne (4 200 chemických elektród, priemerný odpor kontaktov 3,1 Ω) a exportných zásielok do krajín Blízkeho východu/Afriky/Jiho východu: prečo štandardné poháňané tyče zlyhávajú v piesočnatej, skalnatej a lateritovej pôde – a čo namiesto toho uvádza dokumentácia o verejnom obstarávaní.

Konverzácia, na ktorú sa chcem zamerať v tomto článku, sa odohrala v auguste 2020, keď madridský dodávateľ energetických služieb (EPC) poslal dopyt, ktorý sa vyvinul do projektu saudskoarabskej fotovoltaickej elektrárne s výkonom 150 MW, z ktorého pochádzajú údaje z terénu v tomto článku. V e-maile s dopytom sa pýtali na...chemické uzemňovacie tyčepre lokalitu s fotovoltaickou elektrárňou rozsiahleho rozsahu, kde prieskum odporu pôdy dosiahol pásmo 1 500 až 2 200 Ω·cm. Geotechnická správa bola jasná, EPC bol kompetentný a lokalita sa nachádzala v pásme kaliche, ktorý hlavný inžinier videl na menšom projekte v Čile v roku 2018, kde inventúra zavlažovaných tyčí v treťom roku prekročila hranicu dotykového napätia, pretože dve plánované zavlažovacie návštevy boli vynechané počas cestovných obmedzení súvisiacich s COVID-19. Nechcel to opakovať. Článok, ktorý čítate, je inžiniersky argument, ktorý vyplynul z tohto e-mailu – rámec pre typ pôdy, ktorý EPC nakoniec zapísal do dokumentu o obstarávaní, a terénne údaje zo závodu, ktorý ho vyrobil.

Táto príručka je určená pre tímy obstarávania, ktoré sú príjemcami podobného dopytu: majitelia projektov v regióne Blízkeho východu, Afriky a juhovýchodnej Ázie, ktorí majú pred sebou geotechnickú správu, ktorých projekčný tím požaduje chemickú elektródu namiesto zatláčanej tyče a ktorých dokumentácia o obstarávaní musí byť vypracovaná v priebehu nasledujúcich dvoch týždňov. Tri nižšie uvedené typy pôdy – piesok, skala a laterit – sa v týchto správach objavujú najčastejšie a spôsoby zlyhania sú pre každý z nich špecifické. Čo sa v týchto troch prípadoch nemení, je odpoveď na strane obstarávania.

1. Piesočnatá pôda – zlyhanie typu „drôt vo vzduchu“

Suchý piesok je z týchto troch spôsobov poruchy najneintuitívnejší. Na papieri vyzerá ako dokonale jemné uzemňovacie médium: je sypký, dobre odvádza vodu a ľahko sa doň vŕta. Wennerov štvorkolíkový údaj však hovorí iný príbeh. Suchý púštny piesok v hĺbke 1 m zvyčajne nameria hodnotu medzi 3 000 a 10 000 Ω·cm; pieskový piesok v hĺbke 1,5 m môže v najhoršom prípade namerať hodnotu nad 20 000 Ω·cm. Dôvod je iónový, nie mechanický: suchý piesok neobsahuje takmer žiadny íl a takmer žiadny rozpustený minerál, ktorý by odvádzal prúd od povrchu tyče.

Výpočet mení vlhkosť na povrchu tyče. A chemická uzemňovacia tyčje medené jadro vo vnútri 100 mm vrtného prstenca, pričom prstenec je vyplnený hygroskopickou zásypovou zmesou (zvyčajne bentonit zmiešaný so síranom horečnatým). Zmes absorbuje okolitú vlhkosť z pôdy a zo sezónnej vlhkosti, drží ju na povrchu tyče a pomaly uvoľňuje iónový obsah do bezprostredného objemu pôdy. Výsledkom je, že rozhranie medzi tyčou a pôdou sa správa ako pôda s priemerom 200 Ω·cm, aj keď okolitá pôda má priemer 8 000 Ω·cm. Geometria tyče NEMA GR-1 sa nemení; mení sa len kontakt s pôdou.

Pri našich dodávkach na Blízky východ v rokoch 2020 až 2025 dosiahol stredný odpor podložky na inštaláciách s chemickou uzemňovacou tyčou v piesočnom pásme s priemerom 2 000 až 8 000 Ω·cm hodnotu 3,6 Ω oproti projektovanému cieľu 5 Ω bez zavlažovacieho cyklu. Inštalácie iba s hnanou tyčou na susedných lokalitách v rovnakom pásme dosiahli pri uvedení do prevádzky hodnotu medzi 18 a 42 Ω a v priebehu prvého roka boli opätovne vŕtané. Tyč mala rovnaký priemer. Rozdiel spočíval v zásype.

2. Skalnatá pôda – úzke hrdlo vrstvy Caliche

Saudskoarabské pracovisko, ktoré poskytlo údaje z terénu v tomto článku, malo vrstvu kalichu v hĺbke 3,5 m v juhozápadnom rohu poľa. Pôvodná špecifikácia požadovala 2,4 m zatláčané tyče – ktoré fungovali na 94 % poľa. Zvyšných 6 % ležalo na kalichu príliš plytko na to, aby sa cez ne prerazilo, a bolo príliš odporové na to, aby sa ignorovalo. Šesť kontaktných plošiek v tomto rohu vykazovalo pri uvedení do prevádzky odpor nad 4,7 Ω, a to aj s tyčou vysunutou na 3,0 m. Urobili sme dve veci: prešli sme na zdvojené elektródy s delta vzorom (dve 2,4 m tyče v trojuholníku okolo každej plošky) a pridali sme...stĺpcové grafitové uzemňovacie modulyna podložkách VN transformátora paralelne. Opakovaný test v piatom roku dosiahol najhoršiu hodnotu 4,7 Ω – v rámci projektovanej rezervy – pretože moduly predĺžili ekvipotenciálnu plochu do strán tam, kde bola vertikálna dráha blokovaná.

Skalnaté lokality spadajú do dvoch praktických kategórií pre tím obstarávania. Prvou je rozpukaná hornina s medzerami vyplnenými pôdou – vhodná pre vŕtanie, ale tyč sa dotýka iba pôdnej frakcie, nie horninovej matrice. Druhou je neporušená hornina alebo kalich (pôda spevnená uhličitanom vápenatým) v plánovanej hĺbke elektródy alebo v jej blízkosti, kde sa razenie stáva buď nemožným, alebo neekonomickým. Na Blízkom východe a v západnej časti USA sa vyskytuje veľa druhých kategórií; veľké časti Saudskej Arábie, Kataru a Spojených arabských emirátov majú vrstvu kalichu medzi 2 a 4 m aSvetové informácie o pôde ISRICKatalóg uvádza rovnaký profil v celom Saheli a Africkom rohu v sezónne suchých zónach.

Pre hlbšiu otázku týkajúcu sa obstarávania na skalnatých lokalitách,Dátové centrum klasifikácie pôdy FAOumožňuje tímu pre obstarávanie vypracovať regionálnu pôdnu mapu predtým, ako sa zmobilizuje geotechnický dodávateľ – najlacnejšie miesto na zistenie, či sa lokalita nachádza na kališovom alebo zvetranom žulovom substráte.Referenčný dokument FAO o svetových pôdachje referenčný bod pre názvy tried pôdy, ktoré sa objavia na hárku hodnotenia ponúk (BES).

3. Lateritová pôda – problém sezónnych výkyvov

Laterit je typ pôdy, kde štandardná hnaná tyč prejde uvedením do prevádzky a potom potichu zlyhá v období sucha. Laterit je zvyšková pôda bohatá na železo a hliník, bežná v tropickej Afrike (Nigéria, Ghana, Keňa, Mozambik), Južnej Ázii (väčšina indického polostrova, Srí Lanka, časti Bangladéša) a častiach Južnej Ameriky (severovýchod Brazílie, Guyana). Pôdny profil je dobre priepustný a má vysoký obsah oxidu železa, čo mu dodáva charakteristickú červenohnedú farbu.

Elektrický problém spočíva v sezónnom kolísaní. Publikované terénne prieskumy západoafrického lateritu typicky uvádzajú odpor v období dažďov v rozsahu 200 až 800 Ω·cm – čo je perfektne funkčné pre štandardnú zatláčanú tyč – a odpor v období sucha nad 5 000 Ω·cm – mimo funkčného rozsahu pre tú istú tyč. Zatláčaná tyč sa nemení; pôda okolo nej áno. 6-mesačný zavlažovací cyklus môže znovu stabilizovať údaj v období sucha, ale ten istý problém so zavlažovacou disciplínou sa objaví znova: zavlažovací tím, ktorý sa nedostaví v správnom čase, nechá podložku v pásme poruchy okna dotykového napätia po zvyšok obdobia sucha.

Konkrétne pre lokality s lateritmi v južnej Afrike platí rovnaká sezónna logika s mierne odlišným sezónnym načasovaním: obdobie sucha v Indonézii a na Filipínach je kratšie, ale intenzívnejšie ako obdobie sucha v západnej Afrike, čo znamená, že výkyv odporu je stlačený do užšieho okna. V oboch prípadoch funguje model fungovania s chemickou zemou a tyčami – zásyp zadržiavajúci vlhkosť, žiadny cyklus zavlažovania.

4. Čo uvádza dokument o verejnom obstarávaní

V prípade troch vyššie uvedených typov pôdy je technické rozhodnutie rovnaké: štandardná hnaná tyč nie je správny produkt. V dokumentácii k obstarávaniu musí byť uvedené, o aký produkt ide.

Tri kontroly na strane obstarávania rozlišujú medzi špecifikáciou, ktorá problém rieši, a špecifikáciou, ktorá problém vytvára.

1. K objednávke je priložená správa o typovej skúške.Chemický uzemňovací drôt nie je len medená trubica – je to chémia vo vnútri. Dodávateľ musí dodať správu o typovej skúške so štyrmi vlastnosťami: faktor redukcie odporu pri referenčnej vlhkosti, dlhodobá iónová stabilita pri 60 °C / 30 dní, retencia vlhkosti pri 90-dňovom schnutí a súlad s environmentálnymi normami ESIA. V roku 2019 sme stratili šaržu kvôli zmesi chloridu sodného (chlorid napáda medené jadrá vo vnútri plášťa) a naša šarža od dodávateľa z roku 2022 neprešla testom iónovej stability s retenciou 65 % – pod našou internou hranicou 80 % – a preto sme kvalifikovali vlastnú linku na zmiešavanie. Dodávateľ, ktorý nemôže dodať túto správu, je dodávateľ, ktorý sa na konci druhého roka objaví s e-mailom s textom „máme novú vylepšenú zmes“.
2. Štandard konektora je uzamknutý podľa IEEE 837.Mechanické svorky neprešli testom impulzného prúdu vIEC 62561-1a nemal by sa používať v projektoch úžitkového rozsahu. Norma pre konektory je súčasťou špecifikácie, ktorá chráni aktívum počas celej 25-ročnej projektovanej životnosti.
3. Geometria tyče naNEMA GR-1.Priemer 17,2 mm až 25,4 mm, hrúbka medeného plášťa ≥ 254 µm. Hrúbka plášťa je najdôležitejšia pri impulzných prúdových zaťaženiach (koncovky ESE, VN kontakty) – tenký plášť zlyhá ako prvý.

5. Záver – na čo sa musí strana obstarávania opýtať ako prvé

Saudskoarabská elektráreň s výkonom 150 MW, o ktorej sa píše v tomto článku, dosiahla pri opakovanom teste po piatich rokoch priemerný odpor podložky 3,1 Ω oproti cieľovej hodnote 5 Ω, pričom najhoršia podložka bola 4,7 Ω v juhozápadnom rohu, kde sa kalich zastavil vertikálne zatláčanie. Žiadne z týchto čísel neexistovalo ako argument pri obstarávaní, keď madridský EPC odoslal e-mail s dopytom z augusta 2020 – sú výsledkom zápisu chemického zloženia zásypu, normy pre konektory, geometrie tyče a cieľového poradia pôdy do toho istého dokumentu a následného ponechania práce na inštalatérskom tíme.

Ak ste vlastníkom projektu na Blízkom východe, v Afrike alebo juhovýchodnej Ázii a dokumentácia verejného obstarávania je otvorená, otázka, ktorá určuje, či projekt zostane v rámci svojho projektového okna počas nasledujúcich 25 rokov, nie je „ktorú tyč si mám kúpiť“ – ale „aký je merný odpor pôdy v plánovanej hĺbke elektródy a ktorý z troch vyššie uvedených režimov poruchy sa uplatňuje“. Najprv získajte odpoveď na otázku o pôde; potom nasleduje odpoveď na otázku o produkte. Otázka týkajúca sa obstarávania potom znie, ktorá z dvoch produktových skupín –chemická uzemňovacia tyč or stĺpcový grafitový uzemňovací modul(alebo oboje, na najťažších miestach) – zodpovedá pôdnemu pásmu a hĺbkovému limitu. Celá stránka kategórie na/chemická-uzemňovacia-elektróda/má možnosti geometrie a5 najlepších výrobcov elektrolytických iónových uzemňovacích tyčí pre rok 2025blog má užší zoznam dodávateľov.

Pre vzorkový balík a správu o typovej skúške štyroch vlastností pre konkrétny projekt je najrýchlejšou cestoukontaktná stránkaVzorky zásielok pre projekty v regióne Blízkeho východu, Afriky a juhovýchodnej Ázie zvyčajne opúšťajú továreň v tom istom týždni a technické odpovede sú k dispozícii do jedného pracovného dňa.