150 MW'lık bir Suudi güneş enerjisi santralinden (4.200 kimyasal elektrot, ortalama 3,1 Ω ped direnci) ve Orta Doğu/Afrika/Güneydoğu Asya ihracat sevkiyatlarından elde edilen saha verileri: Standart çakma çubuklarının kumlu, kayalık ve laterit topraklarda neden başarısız olduğu ve tedarik belgesinin bunun yerine ne söylediği.

Bu makalenin temelini oluşturmak istediğim görüşme, Ağustos 2020'de Madrid merkezli bir EPC şirketinin, bu makalenin saha verilerinin dayandığı 150 MW'lık Suudi Arabistan güneş enerjisi projesine dönüşen talebi göndermesiyle gerçekleşti. Talep e-postasında şunlar soruluyordu:kimyasal topraklama çubuklarıToprak direnci araştırmasının 1.500 ila 2.200 Ω·cm aralığında sonuç verdiği, büyük ölçekli bir fotovoltaik (PV) santrali için. Jeoteknik rapor açıktı, EPC (Mühendislik, Tedarik ve İnşaat) firması yetkindi ve saha, baş mühendisin 2018'de Şili'de daha küçük bir projede gördüğü kireçtaşı kuşağında yer alıyordu; bu projede, COVID seyahat kısıtlamaları sırasında planlanan iki sulama ziyaretinin atlanması nedeniyle, sulama çubuğu envanteri üçüncü yılda dokunma gerilimi sınırını aşmıştı. Bunu tekrarlamak istemiyordu. Okuduğunuz makale, bu e-postadan ortaya çıkan mühendislik argümanıdır - EPC'nin sonunda ihale belgesine yazdığı toprak tipi çerçevesi ve bunu üreten tesisin saha verileri.

Bu kılavuz, benzer bir taleple karşılaşan satın alma ekipleri içindir: Jeoteknik raporu masada olan, tasarım ekibi çakılı çubuk yerine kimyasal elektrot isteyen ve satın alma belgesini önümüzdeki iki hafta içinde yazması gereken Orta Doğu, Afrika ve Güneydoğu Asya proje sahipleri. Aşağıdaki üç toprak tipi (kum, kaya ve laterit) bu raporlarda en sık görülenlerdir ve arıza modları her birine özgüdür. Üçü için de değişmeyen şey, satın alma tarafındaki cevaptır.

1. Kumlu Toprak — Havada Kalan Tel Arızası

Kuru kum, üç arıza modu arasında en sezgisel olmayanıdır. Kağıt üzerinde mükemmel bir topraklama ortamı gibi görünür: gevşektir, iyi drene olur ve burgu ile delmek kolaydır. Ancak Wenner dört pimli ölçüm cihazı farklı bir hikaye anlatır. 1 m derinlikteki kuru çöl kumu tipik olarak 3.000 ile 10.000 Ω·cm arasında bir değer gösterir; 1,5 m derinlikteki kumul kumu en kötü durumda 20.000 Ω·cm'nin üzerinde bir değer gösterebilir. Bunun nedeni mekanik değil, iyoniktir: kuru kumun neredeyse hiç kil içeriği ve çubuk yüzeyinden akımı uzaklaştıracak neredeyse hiç çözünmüş mineral içeriği yoktur.

Hesaplamayı değiştiren şey, çubuk yüzeyindeki nemdir. A kimyasal toprak çubuğu100 mm'lik burgulu bir halkanın içinde bakır kaplı bir çekirdek bulunur ve halka higroskopik bir dolgu bileşiği (tipik olarak magnezyum sülfat ile karıştırılmış bentonit) ile doldurulmuştur. Bileşik, topraktan ve mevsimsel nemden ortam nemini emer, çubuk yüzeyine karşı tutar ve iyonik içeriği yavaşça yakındaki toprak hacmine salar. Sonuç olarak, çubuk-toprak arayüzü, çevredeki toprak kütlesi 8.000 Ω·cm değerinde olsa bile, belki de 200 Ω·cm değerinde bir toprak gibi davranır. NEMA GR-1 çubuk geometrisi değişmez; değişen şey toprak temasıdır.

2020 ile 2025 yılları arasında Orta Doğu'ya yaptığımız sevkiyatlarda, 2.000 ila 8.000 Ω·cm kum bandındaki kimyasal topraklama çubuklu kurulumlarda ortalama ped direnci, sulama döngüsü olmadan, 5 Ω'luk tasarım hedefine karşılık 3,6 Ω olarak ölçülmüştür. Aynı banttaki bitişik alanlardaki sadece çakılan çubuklu kurulumlar, devreye alma sırasında 18 ile 42 Ω arasında değerler göstermiş ve ilk yıl içinde yeniden burgulanmıştır. Çubuk aynı çaptaydı. Aradaki fark dolgu malzemesinden kaynaklanıyordu.

2. Kayalık Toprak — Kireç Tabakası Darboğazı

Bu makaledeki saha verilerini üreten Suudi Arabistan sahasında, güneybatı dizi köşesinde 3,5 m derinlikte bir kireçtaşı tabakası bulunuyordu. Orijinal şartnamede 2,4 m'lik elektrot çubukları kullanılması öngörülmüştü ve bu çubuklar dizinin %94'ünde işe yaradı. Geri kalan %6'lık kısım ise elektrotların geçemeyeceği kadar sığ ve göz ardı edilemeyecek kadar dirençli bir kireçtaşı tabakası üzerindeydi. Bu köşedeki altı elektrot, devreye alma sırasında, elektrot çubuğu 3,0 m'ye uzatılmış olsa bile 4,7 Ω'un üzerinde değerler gösterdi. İki şey yaptık: delta desenli çift elektrotlara geçtik (her elektrotun etrafında üçgen şeklinde iki adet 2,4 m'lik elektrot çubuğu) ve ekledik.kolon grafit zemin modülleriMV transformatör bağlantı noktalarında paralel olarak. Beşinci yıl yeniden testinde en kötü sonuç 4,7 Ω olarak çıktı - tasarım marjı dahilinde - çünkü modüller, dikey yolun tıkalı olduğu yerlerde eşpotansiyel yüzeyi yanal olarak genişletti.

Kayalık alanlar, tedarik ekibi için iki pratik kategoriye ayrılır. Birincisi, toprakla dolu boşluklara sahip kırık kayaçlardır; burgu ile kazılabilirler, ancak burgu sadece toprak fraksiyonuyla temas eder, kaya matrisiyle değil. İkincisi ise, planlanan elektrot derinliğinde veya yakınında bulunan, sağlam kayaç veya kalsit (kalsiyum karbonatla çimentolanmış toprak) olup, burada sondaj yapmak ya imkansız ya da ekonomik değildir. Orta Doğu ve ABD'nin batı kesimlerinde ikinci kategoriye sıkça rastlanır; Suudi Arabistan, Katar ve BAE'nin büyük bölümlerinde 2 ila 4 metre arasında bir kalsit tabakası bulunur veISRIC Dünya Toprak BilgileriKatalog, mevsimsel olarak kurak bölgelerde Sahel ve Afrika Boynuzu'nda aynı profili ortaya koyuyor.

Kayalık arazilerle ilgili daha detaylı bir tedarik sorusu için,FAO toprak sınıflandırma veri merkeziBu, tedarik ekibinin jeoteknik yüklenici harekete geçmeden önce bölgesel toprak haritasını çıkarmasına olanak tanır; bu, sahanın kireçtaşı mı yoksa aşınmış granit alt tabaka üzerinde mi olduğunu öğrenmenin en ucuz yoludur.FAO Dünya Toprakları referans belgesiBu, bir BES'te (Teklif Değerlendirme Formu) yer alan toprak sınıfı adları için kullanılan saha referansıdır.

3. Laterit Toprak — Mevsimsel Değişim Sorunu

Laterit, standart bir test çubuğunun devreye alma işleminden geçtikten sonra kuru mevsimde dokunma gerilimi aralığında sessizce başarısız olduğu toprak türüdür. Laterit, tropikal Afrika (Nijerya, Gana, Kenya, Mozambik), Güney Asya (Hindistan yarımadasının büyük bir kısmı, Sri Lanka, Bangladeş'in bazı bölgeleri) ve Güney Amerika'nın bazı bölgelerinde (Brezilya'nın kuzeydoğusu, Guyana) yaygın olan demir ve alüminyum bakımından zengin bir kalıntı topraktır. Toprak profili iyi drene edilmiş olup yüksek demir oksit içeriğine sahiptir; bu da ona karakteristik kırmızımsı kahverengi rengini verir.

Elektriksel sorun mevsimsel dalgalanmadan kaynaklanıyor. Batı Afrika lateritleri üzerinde yapılan yayınlanmış saha araştırmaları, genellikle ıslak mevsim direncinin 200 ila 800 Ω·cm aralığında olduğunu (standart bir çakma çubuğu için mükemmel şekilde kullanılabilir) ve kuru mevsim direncinin 5.000 Ω·cm'nin üzerinde olduğunu (aynı çubuk için kullanılabilir aralığın dışında) bildirmektedir. Çakma çubuğu değişmez; etrafındaki toprak değişir. 6 aylık bir sulama döngüsü, kuru mevsim okumasını yeniden dengeleyebilir, ancak aynı sulama disiplini sorunu yeniden ortaya çıkar: doğru zamanda gelmeyen bir sulama ekibi, pedi kuru mevsimin geri kalanında dokunma gerilimi penceresinin arıza bandı içinde bırakır.

Özellikle Güneydoğu Asya laterit sahaları için, mevsimsel mantık biraz farklı bir zamanlamayla aynı şekilde geçerlidir: Endonezya ve Filipinler'deki kurak mevsim, Batı Afrika'daki kurak mevsimden daha kısa ancak daha yoğundur; bu da direnç değişiminin daha dar bir zaman dilimine sıkıştırıldığı anlamına gelir. Kimyasal toprak-çubuk çalışma modeli — nemi tutan dolgu, sulama döngüsü yok — her iki durumda da işe yarar.

4. Tedarik Belgesinde Neler Yer Alıyor?

Yukarıda belirtilen üç toprak tipi için mühendislik kararı aynıdır: standart çakılan çubuk doğru ürün değildir. Tedarik belgesinde doğru ürünün ne olduğu açıkça belirtilmelidir.

Tedarik sürecindeki üç kontrol, sorunu çözen bir şartname ile sorunu yaratan bir şartname arasındaki farkı yaratır.

1. Tip testi raporu sipariş belgesine eklenmiştir.Kimyasal topraklama çubuğu sadece bakır borudan ibaret değildir; içindeki kimyayı da içerir. Tedarikçinin dört özellikli bir tip test raporu göndermesi gerekir: referans nemde direnç azaltma faktörü, 60 °C / 30 gün boyunca uzun vadeli iyonik kararlılık, 90 günlük kuruma süresinde nem tutma ve ESIA aşaması çevresel uyumluluğu. 2019 yılındaki bir partiyi sodyum klorür karışımı nedeniyle kaybettik (klorür, kılıf içindeki bakır kaplı çekirdeklere saldırır) ve 2022 yılındaki tedarikçi partimiz %65 tutma oranıyla iyonik kararlılık testinde başarısız oldu - bu da dahili %80 eşiğimizin altında - bu nedenle kendi bünyemizde bir bileşik üretim hattı kurduk. Bu raporu gönderemeyen tedarikçi, ikinci yılın sonunda "yeni ve geliştirilmiş bir bileşiğimiz var" e-postasıyla ortaya çıkan tedarikçidir.
2. Bağlayıcı standardı IEEE 837'de kilitlenmiştir.Mekanik kelepçeler darbe akımı testinde başarısız oluyor.IEC 62561-1ve büyük ölçekli bir projede kullanılmamalıdır. Konektör standardı, varlığı 25 yıllık tasarım ömrü boyunca koruyan şartnamenin bir parçasıdır.
3. Çubuk geometrisi başınaNEMA GR-1.Çapı 17,2 mm ile 25,4 mm arasında, bakır kaplama kalınlığı ≥ 254 µm'dir. Kaplama kalınlığı, darbe akımı yüklerinde (ESE sonlandırmaları, MV pedleri) en çok önem taşır; ince bir kaplama ilk önce arızalanır.

5. Kapanış — Satın Alma Tarafının İlk Olarak Sorması Gerekenler

Bu makaleye giriş niteliğindeki 150 MW'lık Suudi santrali, beşinci yıl yeniden testinde 5 Ω'luk tasarım hedefine karşılık ortalama 3,1 Ω'luk bir taban direnci gösterdi; en kötü taban ise kireçtaşının dikey çakmayı engellediği güneybatı köşesinde 4,7 Ω olarak ölçüldü. Madrid EPC firmasının Ağustos 2020'de gönderdiği sorgulama e-postasında bu rakamların hiçbiri bir satın alma argümanı olarak mevcut değildi; bunlar, dolgu kimyası, bağlantı standardı, çubuk geometrisi ve toprak-hedef sıralamasının aynı belgeye yazılması ve ardından kurulum ekibinin işi yapmasına izin verilmesinin sonucudur.

Orta Doğu, Afrika veya Güneydoğu Asya'da bir proje sahibiyseniz ve ihale belgesi açıksa, projenin önümüzdeki 25 yıl boyunca tasarım penceresi içinde kalıp kalmayacağını belirleyen soru "hangi elektrotu satın almalıyım" değil, "planlanan elektrot derinliğinde toprak direnci nedir ve yukarıdaki üç arıza modundan hangisi geçerlidir" sorusudur. Önce toprak cevabını alın; ürün cevabı daha sonra gelir. İhale sorusu ise iki ürün ailesinden hangisinin uygun olduğudur.kimyasal toprak çubuğu or kolon grafit zemin modülü(veya en zorlu alanlarda her ikisi birden) — toprak bandına ve derinlik sınırına uyar. Kategori sayfasının tamamına şu adresten ulaşabilirsiniz:/kimyasal-topraklama-elektrodu/Geometri seçeneklerine sahip ve2025 Yılı İçin En İyi 5 Elektrolitik İyon Topraklama Çubuğu ÜreticisiBlogda tedarikçi aday listesi yer alıyor.

Belirli bir proje için örnek paket ve dört özellikli tip testi raporuna ulaşmanın en hızlı yolu şudur:iletişim sayfasıOrta Doğu, Afrika ve Güneydoğu Asya projeleri için numune gönderileri genellikle aynı hafta içinde fabrikadan çıkar ve teknik yanıtlar bir iş günü içinde verilir.