Sprievodca špecifikáciou údajov z terénu pre inžinierov EPC solárnej energie: ako 4 200 chemických uzemňovacích elektród dodaných do saudskoarabskej fotovoltaickej elektrárne s výkonom 150 MW udržalo odpor podložky 3,1 Ω počas piatich rokov pri pôde s hrúbkou 1 800 Ω·cm – a kroky obstarávania, inštalácie a auditu, ktoré nás k tomuto cieľu doviedli.

Údaje z terénu v tomto článku pochádzajú zo saudskoarabskej fotovoltaickej elektrárne s výkonom 150 MW, ktorá nám dorazila v auguste 2020 ako rutinný dopyt. Madridský dodávateľ energetiky a výroby (EPC) prešiel v druhom e-maile od ceny za kus k špecifikácii – ich hlavný inžinier zažil v roku 2018 projekt s výkonom 50 MW, kde zásoby zvlhčených prútov v treťom roku prekročili hranicu dotykového napätia. Nasleduje postup obstarávania, inštalácie a auditu, ktorý viedol k priemernému 3,1 Ω / najhoršiemu 4,7 Ω / päťročnému bezúdržbovému prevádzkovému modelu – a k jednej várke dodávateľa, ktorá ho takmer prelomila.

1. Bezúdržbová špecifikácia, ktorá sa začala neúspešnou rastlinou s preliatymi tyčami

Referenčným zlyhaním bola čilská fotovoltaická elektráreň s výkonom 50 MW, ktorá bola uvedená do prevádzky v roku 2018 s konvenčnými poháňanými medenými tyčami a šesťmesačným zavlažovacím cyklom. Do tretieho roku sa okno dotykového napätia na šiestich invertorových kontaktoch posunulo nad projektovanú hranicu, pretože boli vynechané dve plánované zavlažovacie návštevy v roku 2020 (cestovné obmedzenia súvisiace s COVID-19). Tyče fyzicky nezlyhali – vyschli. Odpor kontaktov prekročil prahovú hodnotu 5 Ω na troch zo šiestich kontaktov.

Toto je prevádzková medzera, ktorú uzatvára chemická uzemňovacia elektróda. Náš produkt je oceľové jadro s medeným povlakom (17,2 mm až 25,4 mm) vo vnútri vrtného prstenca s priemerom 100 mm až 150 mm, ktoré je vyplnené hygroskopickou zmesou – bentonitovou hlinou zmiešanou so síranom horečnatým a prísadou na zadržiavanie vlhkosti. Zmes absorbuje okolitú vlhkosť a udržiava ju na povrchu tyče; síran horečnatý udržiava vodivý bezprostredný objem pôdy. Dôsledkom na úrovni elektrárne je, že okno dotykového napätia zostáva v rámci projektovanej medze počas projektovanej životnosti 25 až 30 rokov a zavlažovací cyklus vypadne z plánu prevádzky a údržby.

V prípade saudskoarabského projektu bol rozdiel medzi zavlažovanou tyčou a chemickou elektródou päťročný záväzok prevádzky a údržby, ktorý EPC zapisoval do aktíva od prvého dňa. Keď je táto konštrukcia hotová, prémia za kus sa stáva obhájiteľnou položkou.

2. Mapa rezistivity pôdy, ktorá rozhodla o 4 200 elektródach

Úprimná odpoveď naKedy prestáva byť chemická elektróda voliteľná?je mapa odporu pôdy. Pre saudskoarabský závod sme vykonali Wennerov štvorkolíkový prieskum na ploche poľa s rozlohou 1,8 km² s kolíkmi v plánovanej hĺbke elektród (sondy 1,5 m a 3,0 m). Nižšie uvedený rozpis používam, keď dodávateľ energetických a energetických produktov (EPC) položí rovnakú otázku v novom projekte.

Dôležité je číslo namerané pri plánovanej hĺbke elektródy, nie namerané pri povrchu.Na saudskoarabskej lokalite dosiahla povrchová hodnota so štyrmi kolíkmi 380 Ω·cm (čo by naznačovalo, že postačuje zatĺkaná sonda); hodnota z hĺbky 1,5 m bola 1 400 Ω·cm a hodnota z hĺbky 3,0 m bola 1 800 Ω·cm. Bez vrstevnatého prieskumu by EPC špecifikovala inventarizáciu zatĺkanej sondy so zvodnenou sondou.

3. Čo v skutočnosti znamená „bezúdržbový“ v našej správe o typovej skúške

Táto fráza je síce štandardná v odvetví, ale nedbalá, takže ju písomne ​​​​uvádzame pre každú zásielku. Bezúdržbová chemická uzemňovacia elektróda na našom prepravnom doku má štyri technické vlastnosti, ktoré sú uvedené v správe o typovej skúške, a práve túto správu by mal EPC požadovať pred podpísaním PO.

1. Hygroskopická zásypová hmota (zaIEC 62561-7).Bentonit zmiešaný so síranom horečnatým (nie s chloridom sodným, ktorý napáda jadrá s medeným povlakom). Test iónovej stability pri teplote 60 °C / 30 dní odhalil nedostatky dodávateľov: vyhovujúce zlúčeniny si udržali ≥80 % zníženie odporu; dávka dodávateľa z roku 2022 klesla na 65 %, čo viedlo k prechodu na iné interné zmiešavanie.
2. Oceľové jadro s medeným povlakomNEMA GR-1, minimálny obklad 254 µm.Kontroluje galvanickú koróziu. Zamietli sme dodávateľa z roku 2021, ktorého plášť mal hrúbku 180 µm – v rámci špecifikácie pre uzemnenie signálu s nízkym prúdom, ale bol príliš tenký na impulzné prúdové zaťaženie, ktoré prenáša zakončenie ESE počas úderu.
3. Trvalá kontrolná jama s meracím okienkom s upínacím mechanizmom.Polymér s rozmermi 300 mm × 300 mm × 300 mm (nie betón; betón praská v suchých tepelných cykloch). Odčítanie na príložke umožňuje tímu prevádzky a údržby skontrolovať opakovaný test po piatich rokoch za 30 sekúnd na podložku.
4. V pláne prevádzky a údržby nie je naplánované opätovné zavlažovanie.Saudskoarabská príručka vyžaduje doplnenie elektródy do elektródy v prvom, treťom a piatom roku – nič medzi tým. Šesťmesačný alebo dvanásťmesačný cyklus zavlažovania znamená, že elektróda bola nesprávne špecifikovaná.

Rozdiel medzi achemická uzemňovacia elektródaaelektrolytická iónová uzemňovacia tyčv našej linke je geometrická, nie funkčná – medená rúrka verzus oceľové jadro s medeným plátovaním, rovnaká zásypová vrstva. Obe dosiahli rovnaký priemer 3,1 Ω oproti cieľu 5 Ω v saudskoarabskom závode.

4. Štyri štandardy krížovo odkazované v saudskoarabskej špecifikácii

Saudská špecifikácia sa krížovo odvolávala na štyri normy. Ktorá norma upravovala ktoré rozhodnutie, je časť, ktorú energetické certifikáty najčastejšie nechávajú implicitne – tu je pracovná mapa.

Pre VN podložky a rozvodňu POI,IEEE 80aIEEE 665boli väzbovým obmedzením, nie surovým odporom kontaktov. Obaja lídri sa museli dohodnúť na štandarde IEEE 837 predtým, ako sa ktorýkoľvek z nich podpísal.

5. Kam sa elektródy v poli skutočne dostali

V saudskoarabskom závode bola otázka „kam ich mám umiestniť“ zodpovedaná na základe jednopólovej schémy, ktorú EPC trikrát revidoval pred odoslaním prvého kontajnera. Chemické elektródy boli umiestnené na piatich rôznych typoch lokalít – a v dokumente o obstarávaní muselo byť uvedené, ktorá norma upravuje ktoré miesto, pretože rovnaká geometria elektródy bola pre každé z nich špecifikovaná odlišne.

Obrázok 2 – Elektrolytická iónová uzemňovacia tyčová chemická elektróda v dokončenej inšpekčnej jame na invertorovej plošine v saudskoarabskom závode. Medené jadro je exotermicky zvarené s uzemňovacím vodičom zariadenia na úrovni inšpekčnej jamy.

1. Invertorové podložky.Začalo sa s jednou elektródou na podložku; pridala sa druhá na 14 podložkách, kde prieskum na 1,5 m bol nad 1 800 Ω·cm (1 316 elektród, priemer 3,1 Ω).
2. Podložky transformátora VN.Dve elektródy na podložku plus povrchová štrková vrstva, navrhnuté pre okno dotykového a krokového napätia IEEE 80 (84 podložiek, 168 elektród).
3. Kombinačné boxy.Jedna elektróda na krabicu (1 890 elektród).
4. Oba konce hlavného uzemňovacieho vedenia jednosmerného prúdu.Dve elektródy (kmeň 1,4 km).
5. Zakončenia zvodov blesku ESE.24 vzduchových svoriek ESE na obvode poľa a kryte rozvádzača VN, každá s elektrolytickou iónovou uzemňovacou tyčou (záväzným obmedzením bola impulzná prúdová kapacita).

Celkom: 4 200 chemických elektród, ktoré zodpovedajú harmonogramu obstarávania EPC a kontajnerom, ktoré opustili Xinchang medzi septembrom 2020 a marcom 2022. Chyba, ktorú najčastejšie vidím pri prvej revízii, je, že všetkých päť typov lokalít sa považuje za identické – nie sú. V dokumente o obstarávaní musí byť uvedené, ktorá norma upravuje ktorú lokalitu.

6. Špecifikácia zásypovej chémie, ktorá skutočne odlišovala dodávateľa

V prípade saudskoarabského projektu rozdelila špecifikácia zásypu dvoch finalistov na zozname ponúk. Jeden poslal 14-stranový katalóg s jedným odkazom na normu IEC 62561-7 na zadnej strane. Druhý poslal 38-stranovú správu o typovej skúške, ktorá zahŕňala faktor redukcie odporu pri štyroch referenčných podmienkach vlhkosti, výsledok iónovej stability pri 60 °C / 30 dní, krivku zadržiavania vlhkosti po 90 dňoch a vyhlásenie o zhode s environmentálnymi predpismi v štádiu ESIA. Druhým je dodávateľ, ktorého EPC zapíše do 25-ročného plánu prevádzky a údržby.

V jazyku obstarávania, ktorý sme nakoniec napísali pre saudskoarabskú špecifikáciu, boli uvedené štyri vlastnosti – tie isté štyri, ktoré testujeme interne pre každú zásielku, a tie isté štyri, ktoré sa uvádzajú v našej správe o typovom teste.

• Redukčný faktor odporu (podľa IEC 62561-7).Štandard: 12:1 pri 20 % referenčnej vlhkosti.
• Dlhodobá iónová stabilita (60 °C / 30-dňový opakovaný test).Síran horečnatý nad chloridom sodným (chlorid napáda medené jadrá); prahová hodnota zadržania ≥80 %. Šarža dodávateľa z roku 2022 dosiahla 65 % – čo je spúšťač pre interné miešanie.
• Zachovanie vlhkosti počas 90-dňového cyklu schnutia.73 % retencia po 90 dňoch pri teplote 35 °C / 30 % relatívnej vlhkosti – údajový bod, ktorý EPC použil na stanovenie opakovaného testu po piatich rokoch.
• Súlad s environmentálnymi normami v rámci ESIA.Prechádza štandardným panelom výluhov pod 1 mg/l pre regulované kovy.

Továreň, ktorá zobrazuje správu o typovej skúške pre štyri vlastnosti, je tá, ktorú EPC zapíše do 25-ročného plánu prevádzky a údržby; tá, ktorá má iba výkaz rozmerov tyče, sa zobrazí v druhom roku s e-mailom o „novom vylepšenom spoji“.

7. Ako sme špecifikovali šesťkrokový postup pre saudskoarabský energetický certifikát

Šesťkrokový postup špecifikácie, ktorým sme prešli EPC, je rovnaký, aký používame pri každom projekte fotovoltaiky v rozsiahlej elektrárni. Nie je to všeobecný zoznam – ku každému kroku je priložené rozhodnutie, ktoré musí EPC inžinier urobiť pre svoj konkrétny projekt.

1. Vykonajte Wennerov štvorkolíkový prieskum odporu pôdy v celom plánovanom území.Rekord v hĺbkach sondy 1,5 m a 3,0 m. Rozdiel medzi povrchom a hĺbkou na saudskoarabskej lokalite bol 4× (380 Ω·cm oproti 1 800 Ω·cm).
2. Nastavte cieľový odpor pre každú podložku z jednopólového diagramu projektu.Saudský EPC stanovil 5 Ω na invertorovú podložku a 1 Ω pre celkovú ekvipotenciálnu sieť; obe hodnoty sa dodržali počas piateho roka opakovaného testovania.
3. Písomne ​​špecifikujte chemické zloženie zásypu spolu s priloženou správou o typovej skúške štyroch vlastností.Testovacím prípadom bola dávka dodávateľov z roku 2022 – správa zachytila ​​65 % mieru udržania pred odoslaním.
4. Zaistite geometriu tyče a štandard konektora.17,2 mm × 2,4 m pomedené pre invertorové kontaktné podložky; 25,4 mm × 2,4 m elektrolytická iónová geometria pre VN kontaktné podložky a bleskozvody. Exotermicky zvárané konektory preIEEE 837, žiadne mechanické svorky.
5. Inštalujte do nenarušenej pôdy pomocou 100 mm vertikálneho vrtáka.Rovnaký vrták v celom rade – žiadne špeciálne nástroje. Pred utesnením inšpekčnej jamy zasypte medzikružie; vyhnite sa inštalácii cez stojatú vodu (na tomto mieste je pravidlom 14-dňové obdobie sucha pred inštaláciou).
6. Overte testom poklesu napätia pri uvedení do prevádzky a v piatom roku.Podľa skupiny metód IEEE 81; odpor guľatiny, teplota pôdy a vlhkosť. Opakovaný test saudskoarabskej elektrárne po piatich rokoch dosiahol priemer 3,1 Ω s najhorším odporom 4,7 Ω.

8. Veľkosť bloku, ktorú sme na prvýkrát nestihli správne nastaviť

Prvých 200 elektród v saudskoarabskom závode bolo dodaných so 75 mm vrtákom (stavebný inžinier EPC ho použil v predchádzajúcom projekte s hnacou tyčou) a namerané hodnoty v teréne dosiahli priemer 5,8 Ω oproti cieľovému odporu 5 Ω – zlúčenina nemala priestor na hydratáciu. Pre zostávajúcich 4 000 elektród sme prešli na 100 mm a priemer klesol na 3,1 Ω. 200 poddimenzovaných otvorov nebolo opätovne vrtaných; predstavuje to 6 % podložiek v pásme „nad 2 000 Ω·cm“, ktoré boli ošetrené zdvojenou elektródou.

Rozdiel 0,4 Ω medzi vrtákom s priemerom 75 mm a 100 mm je najväčšia premenná na strane inštalácie, ktorú sme namerali – a je to premenná, ktorú riadi stavebný inžinier EPC, nie továreň ani chemické zloženie zásypu. Zmiešavaciu linku je možné utiahnuť zo špecifikačného stola; vrták nie.

9. Ako to súvisí s globálnou výstavbou solárnych panelov – a prečo je to dôležité pre obstarávanie EPC v roku 2026

Hodnota 3,1 Ω v saudskoarabskej elektrárni nie je výnimkou. V rámci našich dodávok pre rozsiahle fotovoltaické systémy na Blízkom východe, v severnej Afrike, na juhozápade USA a vo vnútrozemí Austrálie v rokoch 2020 – 2025 sa priemerný odpor podložiek na správne špecifikovaných inštaláciách pohyboval v rozmedzí 2,8 až 3,6 Ω oproti cieľovej hodnote 5 Ω. Rozptyl 0,8 Ω je riadený pásmom pôdy a disciplínou týkajúcou sa priemeru vrtáka na strane inštalácie. Konzistencia chémie zásypu je menej dôležitá ako disciplína týkajúca sa priemeru vrtáka – zistenie, ktoré prekvapilo náš tím kontroly kvality, keď sme porovnávali údaje z opakovaných testov za päť rokov so záznamami o inštaláciách.

Tento vzorec údajov z poľa je v kontraste s inštaláciou zostavy, ktorú teraz inštalujeSledovanie IEA-PVPS, viac ako 400 GW novej fotovoltickej kapacity ročne.Snímka IEA-PVPS za rok 2024potvrdzuje, že kumulatívny PV prekročil hranicu 2 TW;IEA Obnoviteľné zdroje energie 2024Správa predpokladá, že fotovoltaika v rozvodnej sieti zostane najväčším prispievateľom k novej kapacite obnoviteľných zdrojov energie do roku 2030. Pre obstarávacie tímy sa uzemnenie presunulo z generického uzemnenia s tyčou a svorkou do uznávanej kategórie špecifikácií pre rozvodnú sieť – a dodávatelia, ktorí dokážu vypracovať správu o typovej skúške pre štyri nehnuteľnosti, sú tí, ktorí vyhrávajú dopyt.

10. Často kladené otázky od tímov pre obstarávanie EPC

Čo je chemická uzemňovacia elektróda pre solárnu farmu?

Medená oceľová tyč inštalovaná vertikálne a obklopená hygroskopickou zásypovou zmesou, ktorá absorbuje okolitú vlhkosť a stabilizuje odpor elektródy v priebehu rokov bez manuálneho zavlažovania. V saudskoarabskom závode bolo v rokoch 2020 – 2022 dodaných 4 200 kusov s priemerným odporom 3,1 Ω v piatom roku.

Prečo je bezúdržbové uzemnenie dôležité pre fotovoltaické systémy rozsiahlych elektrární?

Rastliny pokrývajú desiatky až stovky hektárov s tisíckami umiestnení elektród. Tradičná elektróda so šesťmesačným alebo dvanásťmesačným zavlažovacím cyklom necháva zariadenie nechránené, ak sa harmonogram prekročí. Bezúdržbové uzemnenie tento cyklus eliminuje.

Aký odpor pôdy je príliš vysoký len pre zatláčanú tyč?

Nad približne 1 000 Ω·cm nemôže jedna zatlačená medená tyč spoľahlivo dosiahnuť na kontaktnej ploche menej ako 5 Ω bez neprimeraného počtu tyčí alebo veľmi hlbokej inštalácie. V saudskoarabskej elektrárni bolo 73 % poľa v pásme 1 000 – 2 000 Ω·cm; 6 % nad 2 000 Ω·cm malo elektródy s delta vzorom.

Ktoré normy platia pre chemické uzemnenie fotovoltaických elektrární?

IEEE 837pre konektory,IEEE 80 / IEEE 665pre návrh v štýle rozvodne,IEC 62561-7pre uzemňovacie zmesi aČlánok 690 zákona NFPA 70 (NEC)pre uzemnenie FV systému.NEMA GR-1zakrýva samotnú tyč.

Ako dlho vydrží chemická elektróda v prevádzke?

Správne špecifikovaná elektróda poskytuje stabilné odporové okno počas celej projektovanej životnosti 25 až 30 rokov. Medený plášť kontroluje galvanickú koróziu; zásyp zostáva aktívny, pretože je hygroskopický. 4 200 elektród saudskoarabského závodu nebolo od inštalácie opätovne zavlažovaných.

Spĺňajú chemické elektródy požiadavky normy NEC 690?

Áno.Článok 690 zákona NFPA 70 (NEC)zahŕňa uzemnenie fotovoltaického systému; chemická elektróda s medeným jadrom aIEEE 837armatúry spĺňajú požiadavku.

Aký je rozdiel medzi chémiou zásypu a samotným bentonitom?

Čistý bentonit je hygroskopický, ale v období sucha znižuje obsah iónov. Bezúdržbový zásyp pridáva elektrolytický soľný balíček (zvyčajne síran horečnatý) a prísadu na zadržiavanie vlhkosti.

Kam by mali byť umiestnené chemické elektródy na fotovoltaickom paneli?

V saudskoarabskej elektrárni: 1 316 na invertorových rozvodoch, 168 na rozvodoch VN, 1 890 na zlučovacích skriniach, 2 na oboch koncoch 1,4 km dlhého jednosmerného vedenia, 24 na zakončeniach bleskozvodov ESE – spolu 4 200. Geometria sa líši podľa lokality.

Aký je rozdiel medzi chemickou elektródou a elektrolytickou iónovou uzemňovacou tyčou?

Používa sa zameniteľne v mnohých technických listoch. Vnaša linka, chemická elektróda používa medenú trubicu;elektrolytická iónová uzemňovacia tyčpoužíva jadro s medeným plátovaním.

11. Záver – Čo sme požiadali saudskoarabský EPC o zaslanie v prvý deň

Ak ste projektový inžinier EPC s otvoreným dokumentom verejného obstarávania, minimum, ktoré nám umožňuje vypracovať cenovú ponuku bez šesťtýždňového cyklu objasňovania, je rovnakých šesť položiek, ktoré madridský tím poslal v auguste 2020: jednopólový diagram s umiestnením elektród, vrstvený Wennerov prieskum v plánovanej hĺbke, cieľové hodnoty odporu na podložku a na mriežku, štandard konektora (zvyčajneIEEE 837), štandard zásypovej zmesi (IEC 62561-7) a obmedzenia ESIA.

Pre živý projekt je najrýchlejšia cestastránka produktu chemická uzemňovacia elektróda, tenelektrolytická iónová uzemňovacia tyčapozemný modulstránky aleboTop 5blogu.Kontaktujte naše exportné oddeleniepre priamy rozhovor.