Terenski podatki iz savdske sončne elektrarne z močjo 150 MW (4200 kemičnih elektrod, povprečna upornost blazinic 3,1 Ω) in izvozne pošiljke iz Bližnjega vzhoda/Afrike/Morske Afrike: zakaj standardne pogonske palice odpovejo v peščenih, skalnatih in lateritnih tleh – in kaj namesto tega pravi dokument o javnem naročilu.

Pogovor, na katerega se želim osredotočiti v tem članku, se je zgodil avgusta 2020, ko je madridski dobavitelj električne energije poslal povpraševanje, ki se je razvilo v projekt sončne elektrarne v Savdski Arabiji z močjo 150 MW, iz katerega izvirajo terenski podatki v tem članku. V e-poštnem sporočilu z povpraševanjem so spraševali okemične ozemljitvene paliceza lokacijo sončne elektrarne velikega obsega, kjer je raziskava upornosti tal pokazala rezultate v pasu od 1500 do 2200 Ω·cm. Geotehnično poročilo je bilo jasno, EPC je bil kompetenten, lokacija pa je ležala v kališkem pasu, ki ga je vodilni inženir videl pri manjšem projektu v Čilu leta 2018, kjer je popis zalivanih palic v tretjem letu presegel mejo napetosti dotika, ker sta bila med potovalnimi omejitvami zaradi COVID-a izpuščena dva načrtovana obiska zalivanja. Tega ni hotel ponoviti. Članek, ki ga berete, je inženirski argument, ki je izhajal iz tega e-poštnega sporočila – okvira za tip tal, ki ga je EPC sčasoma zapisal v dokument o javnem naročilu, in terenskih podatkov iz obrata, ki ga je izdelal.

Ta priročnik je namenjen nabavnim ekipam, ki prejmejo podobno povpraševanje: lastnikom projektov na Bližnjem vzhodu, v Afriki in jugovzhodni Evropi, ki imajo geotehnično poročilo na mizi, katerih projektantska ekipa zahteva kemično elektrodo namesto pogonske palice in katerih dokument o javnem naročilu mora biti napisan v naslednjih dveh tednih. Tri spodnje vrste tal – pesek, kamnina in laterit – so tiste, ki se najpogosteje pojavljajo v teh poročilih, načini odpovedi pa so specifični za vsakega od njih. Kar se v vseh treh ne spremeni, je odgovor na strani javnega naročila.

1. Peščena tla – okvara žice v zraku

Suh pesek je od treh načinov odpovedi najbolj neintuitiven. Na papirju je videti kot popolnoma dober ozemljitveni medij: je rahel, dobro odteka in ga je enostavno vrtati. Wennerjeva štiri-polna meritev pa pove drugačno zgodbo. Suh puščavski pesek na globini 1 m običajno meri med 3000 in 10.000 Ω·cm; sipinski pesek na globini 1,5 m lahko v najslabšem primeru meri nad 20.000 Ω·cm. Razlog je ionski, ne mehanski: suh pesek skoraj ne vsebuje gline in skoraj nič raztopljenih mineralov, ki bi odvajali tok stran od površine palice.

Kar spremeni izračun, je vlaga na površini palice. A kemična ozemljitvena palicaje bakreno prevlečeno jedro znotraj 100 mm vrtanega obroča, obroč pa je zapolnjen s higroskopsko zasipno maso (običajno bentonit, pomešan z magnezijevim sulfatom). Masa absorbira vlago iz okolice iz tal in sezonsko vlažnost, jo zadržuje ob površini palice in počasi sprošča ionsko vsebino v neposredni volumen tal. Posledica tega je, da se stika med palico in tlemi obnaša kot tla z debelino približno 200 Ω·cm, tudi če okoliška zemlja meri debelino 8000 Ω·cm. Geometrija palice NEMA GR-1 se ne spremeni; spremeni se le stik s tlemi.

Pri naših pošiljkah na Bližnji vzhod med letoma 2020 in 2025 je mediana upornosti blazinic pri instalacijah s kemičnimi ozemljitvenimi palicami v peščenem pasu od 2000 do 8000 Ω·cm znašala 3,6 Ω v primerjavi z načrtovanim ciljem 5 Ω, brez cikla zalivanja. Instalacije samo z zabijajočimi palicami na sosednjih lokacijah v istem pasu so ob zagonu znašale med 18 in 42 Ω in so bile v prvem letu ponovno vrtane. Palica je imela enak premer. Razlika je bila v zasipu.

2. Kamnita tla – ozko grlo kališke plasti

Savdska lokacija, ki je v tem članku pripravila terenske podatke, je imela plast kališa na 3,5 m na jugozahodnem vogalu antenske mreže. Prvotna specifikacija je predvidevala 2,4 m dolge zabite palice – kar je delovalo na 94 % antenske mreže. Preostalih 6 % je ležalo na kališu, ki je bil preplitek, da bi ga zabili skoznj, in preveč uporoven, da bi ga prezrli. Šest ploščic v tem kotu je ob zagonu pokazalo upornost nad 4,7 Ω, tudi ko je bila palica iztegnjena na 3,0 m. Naredili smo dve stvari: prešli smo na dvojne elektrode z delta vzorcem (dve 2,4 m dolgi palici v trikotniku okoli vsake ploščice) in dodali...moduli za ozemljitev grafitnih stebrovna blazinicah MV transformatorja vzporedno. Ponovni preizkus v petem letu je pokazal najslabši rezultat 4,7 Ω – znotraj projektne meje – ker so moduli podaljšali ekvipotencialno površino bočno, kjer je bila navpična pot blokirana.

Skalna najdišča spadajo v dve praktični kategoriji za nabavno ekipo. Prva je razpokana kamnina z režami, zapolnjenimi z zemljo – primerna za vrtanje, vendar palica pride v stik le s frakcijo zemlje, ne pa z matrico kamnine. Druga je nepoškodovana kamnina ali kališ (s kalcijevim karbonatom vezana zemlja) na ali blizu načrtovane globine elektrode, kjer je zabijanje nemogoče ali neekonomično. Na Bližnjem vzhodu in zahodu ZDA je veliko druge kategorije; veliki deli Savdske Arabije, Katarja in ZAE imajo plast kališa med 2 in 4 m,Svetovne informacije o tleh ISRICKatalog prikazuje enak profil po celotnem Sahelu in Afriškem rogu v sezonsko sušnih območjih.

Za poglobljeno vprašanje glede nabave na skalnatih lokacijah,Središče podatkov FAO za klasifikacijo talomogoča ekipi za nabavo, da pripravi regionalni zemljevid tal, preden se mobilizira geotehnični izvajalec – najcenejši kraj za ugotavljanje, ali lokacija leži na kaličevi ali prepereli granitni podlagi.Referenčni dokument FAO World Soilsje terenska referenca za imena razredov tal, ki se pojavijo na BES (obrazec za ocenjevanje ponudb).

3. Lateritna tla – problem sezonskih nihanj

Laterit je vrsta tal, pri kateri standardna pogonska palica prestane zagon in nato do sušne sezone tiho odpove oknu dotikalne napetosti. Laterit je preostala zemlja, bogata z železom in aluminijem, ki je pogosta v tropski Afriki (Nigerija, Gana, Kenija, Mozambik), Južni Aziji (velik del polotoka Indija, Šrilanka, deli Bangladeša) in delih Južne Amerike (brazilski severovzhod, Gvajana). Profil tal je dobro odceden in ima visoko vsebnost železovega oksida, kar mu daje značilno rdeče-rjavo barvo.

Električna težava je sezonsko nihanje. Objavljene terenske raziskave zahodnoafriškega laterita običajno poročajo o upornosti v vlažni sezoni v območju od 200 do 800 Ω·cm – kar je popolnoma izvedljivo za standardno zabito palico – in upornosti v sušni sezoni nad 5000 Ω·cm – kar je zunaj izvedljivega območja za isto palico. Zabita palica se ne spreminja; spreminjajo se tla okoli nje. 6-mesečni cikel zalivanja lahko ponovno stabilizira odčitek v sušni sezoni, vendar se znova pojavi isti problem discipline zalivanja: zalivalna ekipa, ki se ne pojavi ob pravem času, pusti blazinico znotraj območja odpovedi okna napetosti dotika do konca sušne sezone.

Za najdišča SEA laterita velja ista sezonska logika z nekoliko drugačnim sezonskim časom: sušna sezona v Indoneziji in na Filipinih je krajša, a intenzivnejša od sušne sezone v zahodni Afriki, kar pomeni, da je nihanje upora stisnjeno v ožje okno. Model delovanja s kemičnimi zemeljskimi palicami – zasipanje z zadrževanjem vlage, brez cikla zalivanja – deluje v obeh primerih.

4. Kaj piše v dokumentu o javnem naročilu

Pri vseh treh zgoraj navedenih vrstah tal je inženirska odločitev enaka: standardna pogonska palica ni pravi izdelek. V dokumentaciji o javnem naročilu mora biti navedeno, kaj je.

Trije kontrolni elementi na strani nabave ločijo specifikacijo, ki rešuje problem, od specifikacije, ki problem ustvarja.

1. Poročilo o tipskem preskusu, priloženo naročilu.Kemična ozemljitvena palica ni samo bakrena cev – gre za kemijo v njej. Dobavitelj mora poslati poročilo o tipskem preskusu štirih lastnosti: faktor zmanjšanja upornosti pri referenčni vlagi, dolgoročna ionska stabilnost pri 60 °C/30 dni, zadrževanje vlage pri 90-dnevnem sušenju in okoljska skladnost na stopnji ESIA. Izgubili smo serijo iz leta 2019 zaradi mešanice natrijevega klorida (klorid napada bakreno prevlečena jedra znotraj plašča), naša dobaviteljeva serija iz leta 2022 pa ni prestala preskusa ionske stabilnosti pri 65-odstotnem zadrževanju – pod našim internim pragom 80 % – zato smo kvalificirali lastno linijo za mešanje. Dobavitelj, ki ne more poslati tega poročila, je dobavitelj, ki se ob koncu drugega leta pojavi z e-poštnim sporočilom »imamo novo izboljšano mešanico«.
2. Standard priključka je zaklenjen na IEEE 837.Mehanske klešče ne opravijo preizkusa impulznega toka vIEC 62561-1in se ne sme uporabljati v projektih velikega obsega. Standard za konektorje je del specifikacije, ki ščiti sredstvo skozi celotno 25-letno življenjsko dobo.
3. Geometrija palice naNEMA GR-1.Premer od 17,2 mm do 25,4 mm, debelina bakrene obloge ≥ 254 µm. Debelina obloge je najpomembnejša pri impulznih tokovnih obremenitvah (končniki ESE, MV blazinice) – tanka obloga odpove prej.

5. Zaključek – Kaj mora najprej vprašati nabavna stran

Savdska elektrarna z močjo 150 MW, o kateri je bil napisan ta članek, je pri ponovnem testiranju v petih letih pokazala povprečno upornost ploščic 3,1 Ω v primerjavi z načrtovanim ciljem 5 Ω, najslabša pa je bila 4,7 Ω v jugozahodnem kotu, kjer je kališ ustavil navpično potiskanje. Nobena od teh številk ni obstajala kot argument pri javnem naročanju, ko je madridski EPC avgusta 2020 poslal e-poštno sporočilo s poizvedbo – so rezultat zapisa kemije zasipa, standarda konektorja, geometrije palice in cilja tal v isti dokument, nato pa je delo prepustila monterjevi ekipi.

Če ste lastnik projekta na Bližnjem vzhodu, v Afriki ali jugovzhodni Aziji in je dokument o javnem naročilu odprt, vprašanje, ki določa, ali bo projekt ostal znotraj svojega načrtovalnega okna za naslednjih 25 let, ni »katero palico naj kupim«, temveč »kakšna je upornost tal na načrtovani globini elektrode in kateri od treh zgornjih načinov odpovedi velja«. Najprej pridobite odgovor o tleh, nato pa sledi odgovor o izdelku. Vprašanje o javnem naročilu je nato, katera od dveh družin izdelkov –kemična ozemljitvena palica or modul za ozemljitev grafitnih stebrov(ali oboje, na najzahtevnejših lokacijah) – ustreza talnemu pasu in omejitvi globine. Celotna stran kategorije na/kemična-ozemljitvena-elektroda/ima možnosti geometrije in5 najboljših proizvajalcev elektrolitskih ionskih ozemljitvenih palic za leto 2025blog ima ožji seznam dobaviteljev.

Za vzorčni paket in poročilo o tipskem preskusu štirih lastnosti za določen projekt je najhitrejša potstran za stik z namiVzorčne pošiljke za projekte na Bližnjem vzhodu, v Afriki in jugovzhodni Evropi običajno zapustijo tovarno v istem tednu, tehnični odgovori pa v enem delovnem dnevu.