Güneş enerjisi EPC mühendisleri için saha verisi spesifikasyon kılavuzu: 150 MW'lık bir Suudi PV santraline gönderilen 4200 kimyasal topraklama elektrodunun, 1800 Ω·cm toprakta beş yıl boyunca 3,1 Ω'luk bir ped direncini nasıl koruduğu ve bu sonuca ulaşmamızı sağlayan tedarik, kurulum ve denetim adımları.

Bu makaledeki saha verileri, Ağustos 2020'de rutin bir sorgulama olarak bize ulaşan 150 MW'lık bir Suudi güneş enerjisi santralinden geliyor. Madrid merkezli EPC firması, ikinci e-postada parça başına fiyattan teknik özelliklere geçti; baş mühendisleri, 2018'de 50 MW'lık bir projede, sulama çubuğu envanterinin üçüncü yılda dokunma gerilimi sınırını aştığı bir durumu yaşamıştı. Aşağıda, 3,1 Ω ortalama / 4,7 Ω en kötü / beş yıl bakım gerektirmeyen çalışma modelini ve neredeyse bu modeli bozan tedarikçi partisini ortaya çıkaran tedarik, kurulum ve denetim sırası yer almaktadır.

1. Arızalanan bir sulama çubuklu sulama tesisinden başlayan bakım gerektirmeyen özellik

Referans arıza, 2018 yılında devreye alınan ve geleneksel tahrikli bakır kaplı çubuklara ve altı aylık sulama döngüsüne sahip 50 MW'lık bir Şili fotovoltaik santraliydi. Üçüncü yılda, 2020'de planlanan iki sulama ziyaretinin atlanması (COVID seyahat kısıtlamaları) nedeniyle altı invertör pedindeki dokunma gerilimi aralığı tasarım sınırının üzerine çıkmıştı. Çubuklar fiziksel olarak arızalanmamıştı, kurumuşlardı. Altı pedin üçünde ped direnci 5 Ω eşiğini aşmıştı.

Kimyasal topraklama elektrodunun kapattığı operasyonel boşluk işte budur. Ürünümüz, 100 mm ila 150 mm çapında burgulu bir halka içinde bulunan bakır kaplı çelik bir çekirdekten (17,2 mm ila 25,4 mm) oluşur ve bu halka, higroskopik bir bileşik olan magnezyum sülfat ve nem tutucu katkı maddesi ile karıştırılmış bentonit kil ile doldurulmuştur. Bileşik, ortamdaki nemi emer ve çubuk yüzeyine karşı tutar; magnezyum sülfat ise yakındaki toprak hacmini iletken tutar. Bunun tesis düzeyindeki sonucu, dokunma gerilimi aralığının 25 ila 30 yıllık tasarım ömrü boyunca tasarım sınırları içinde kalması ve sulama döngüsünün işletme ve bakım planından çıkarılmasıdır.

Suudi Arabistan projesi için, sulanmış bir çubuk ile kimyasal elektrot arasındaki fark, EPC'nin varlığa ilk günden itibaren yazdığı beş yıllık işletme ve bakım taahhüdüydü. Bu çerçeveleme yapıldıktan sonra, parça başına prim savunulabilir bir kalem haline gelir.

2. 4200 Elektrotun Seçimini Sağlayan Toprak Direnç Haritası

Dürüst cevapKimyasal elektrot ne zaman isteğe bağlı olmaktan çıkar?Bu, toprak direnci haritasıdır. Suudi Arabistan'daki tesis için, planlanan elektrot derinliğinde (1,5 m ve 3,0 m problar) pimlerle 1,8 km²'lik dizi alanı boyunca Wenner dört pimli bir ölçüm yaptık. Aşağıdaki döküm, bir EPC firması yeni bir projede aynı soruyu sorduğunda kullandığım şeydir.

Önemli olan sayı, yüzeydeki ölçüm değil, planlanan elektrot derinliğindeki direnç ölçümüdür.Suudi Arabistan sahasında, yüzeydeki dört pimli ölçüm 380 Ω·cm olarak çıktı (bu da bir çubukla ölçüm yapmanın yeterli olacağını gösterirdi); 1,5 m'deki ölçüm 1.400 Ω·cm ve 3,0 m'deki ölçüm 1.800 Ω·cm idi. Katmanlı ölçüm yapılmasaydı, EPC (Çevre Koruma Şirketi) sulanmış bir çubukla ölçüm envanteri belirleyecekti.

3. Tip Testi Raporumuzda "Bakım Gerektirmeyen" İfadesi Gerçekte Ne Anlama Geliyor?

Bu ifade sektör standardı olsa da özensiz olduğundan, her sevkiyat için yazılı olarak belirtiyoruz. Sevkiyat iskelesindeki bakım gerektirmeyen kimyasal topraklama elektrodunun, tip test raporunda yer alan dört mühendislik özelliği vardır ve bir EPC'nin satın alma siparişini imzalamadan önce görmek isteyeceği şey de bu rapordur.

1. Higroskopik dolgu malzemesi (her biri için)IEC 62561-7).Magnezyum sülfat ile karıştırılmış bentonit (bakır kaplı çekirdeklere zarar veren sodyum klorür değil). 60°C / 30 günlük iyonik stabilite testi, tedarikçi kısayollarını ortaya çıkarıyor: uyumlu bileşikler direnç azalmasının ≥%80'ini koruyor; 2022 tedarikçi partisi %65'e düştü ve bu da şirket içi bileşik üretimine geçişi tetikledi.
2. Bakır kaplı çelik çekirdekNEMA GR-1Minimum 254 µm kaplama kalınlığı.Galvanik korozyonu kontrol eder. Kaplaması 180 µm olan bir 2021 tedarikçisini reddettik; bu kalınlık düşük akımlı sinyal topraklaması için spesifikasyon dahilindeydi ancak bir darbe olayı sırasında ESE sonlandırmasının taşıdığı ani akım yükü için çok inceydi.
3. Kelepçeli ölçüm penceresine sahip kalıcı muayene çukuru.300 mm × 300 mm × 300 mm polimer (beton değil; beton kuraklık-termal döngülerde çatlar). Kelepçeli okuma cihazı, işletme ve bakım ekibinin her bir ped için beşinci yıl yeniden testini 30 saniyede kontrol etmesini sağlar.
4. İşletme ve bakım planında sulama yenileme işlemi planlanmamıştır.Suudi Arabistan'daki kullanım kılavuzunda birinci, üçüncü ve beşinci yıllarda kelepçeli sulama cihazı kullanılması gerektiği belirtiliyor; aradaki yıllarda herhangi bir değişiklik yapılmıyor. Altı veya on iki aylık sulama döngüsü, elektrotun yanlış seçildiğini gösteriyor.

Bir ile diğer arasındaki farkkimyasal topraklama elektroduve birelektrolitik iyon topraklama çubuğuBizim hattımızdaki geometrik olan işlevsel değil; bakır boru ile bakır kaplı çelik çekirdek, aynı dolgu malzemesi. Her ikisi de Suudi Arabistan'daki tesiste 5 Ω hedefine karşılık aynı 3,1 Ω ortalama direnci verdi.

4. Suudi Arabistan Şartnamesinde Atıfta Bulunulan Dört Standart

Suudi Arabistan şartnamesi dört standarda atıfta bulunuyordu. Hangi standardın hangi kararı yönettiği, EPC'lerin en sık örtük bıraktığı kısımdır - işte çalışma haritası.

MV bağlantı noktaları ve POI trafo merkezi için,IEEE 80VeIEEE 665Bağlama kısıtlaması ham ped direnci değil, bağlama kısıtlamasıydı. Her iki taraf da onay vermeden önce IEEE 837 standardı konusunda hemfikir olmalıydı.

5. Elektrotların Dizi Üzerinde Gerçekte Nereye Yerleştirildiği

Suudi Arabistan'daki tesiste, "bunları nereye koyacağım" sorusu, ilk konteyner sevk edilmeden önce EPC'nin üç kez revize ettiği tek hatlı bir şema üzerinden yanıtlandı. Kimyasal elektrotlar beş farklı konum tipine yerleştirildi ve tedarik belgesinde hangi standardın hangi konumu yönettiği belirtilmek zorundaydı, çünkü aynı elektrot geometrisi her konum için farklı şekilde belirtilmişti.

Şekil 2 — Suudi Arabistan'daki bir santralin invertör platformunda, tamamlanmış bir muayene çukurunda bulunan elektrolitik iyon topraklama çubuğu tipi kimyasal elektrot. Bakır kaplı çekirdek, muayene çukuru seviyesinde ekipman topraklama iletkenine ekzotermik olarak kaynaklanmıştır.

1. İnverter pedleri.Başlangıçta her bir ped başına bir elektrot kullanıldı; 1,5 m'lik ölçümde 1.800 Ω·cm'nin üzerinde değer elde edilen 14 pede ikinci bir elektrot eklendi (1.316 elektrot, ortalama 3,1 Ω).
2. MV transformatör bağlantı noktaları.Her bir pedde iki elektrot ve yüzeyde çakıl tabakası bulunan, IEEE 80 dokunma ve kademeli voltaj aralığına göre tasarlanmış (84 ped, 168 elektrot).
3. Birleştirme kutuları.Kutu başına bir elektrot (1.890 elektrot).
4. Ana DC ekipman topraklama hattının her iki ucu.İki elektrot (1,4 km gövde).
5. ESE yıldırım düşürücü iletken bağlantıları.Dizi çevresinde ve MV şalt cihazı muhafazasında, her biri elektrolitik iyon topraklama çubuğu sonlandırmasına sahip 24 adet ESE hava terminali (darbe akımı kapasitesi bağlayıcı kısıtlama idi).

Toplam: 4.200 kimyasal elektrot, EPC'nin tedarik takvimine ve Eylül 2020 ile Mart 2022 arasında Xinchang'dan ayrılan konteynerlere uygun. İlk revizyonda en sık gördüğüm hata, beş lokasyon türünün de aynıymış gibi ele alınmasıdır; oysa öyle değiller. Tedarik belgesinde hangi standardın hangi lokasyonu kapsadığı belirtilmelidir.

6. Bir Tedarikçiyi Gerçekten Farklı Kılan Dolgu Kimyası Spesifikasyonu

Suudi Arabistan projesinde, dolgu malzemesi özellikleri ihale listesindeki iki finalisti birbirinden ayırdı. Bir tanesi arka kapağında tek bir IEC 62561-7 referansı bulunan 14 sayfalık bir katalog gönderdi. Diğeri ise dört referans nem koşulunda direnç azaltma faktörünü, 60°C / 30 günlük iyonik kararlılık sonucunu, 90 günlük nem tutma eğrisini ve ESIA aşaması çevresel uyumluluk beyanını kapsayan 38 sayfalık bir tip test raporu gönderdi. İkinci tedarikçi, bir EPC'nin 25 yıllık işletme ve bakım planına dahil ettiği tedarikçidir.

Suudi Arabistan spesifikasyonu için yazdığımız tedarik dili dört özelliği vurguluyordu; bunlar, her sevkiyat için şirket içinde test ettiğimiz ve tip testi raporumuzda da karşımıza çıkan aynı dört özellikti.

• Öz direnç azaltma faktörü (IEC 62561-7'ye göre).Standart: %20 referans nemde 12:1.
• Uzun süreli iyonik kararlılık (60°C / 30 günlük yeniden test).Sodyum klorür yerine magnezyum sülfat (klorür bakır kaplı çekirdeklere zarar verir); eşik değer ≥%80 tutma oranı. 2022 tedarikçi partisi %65 oranında tutma oranıyla geri döndü - bu da şirket içi formülasyon için tetikleyici faktör oldu.
• 90 günlük kuruma döngüsü boyunca nem tutma özelliği.35°C / %30 RH koşullarında 90 gün sonra %73 oranında koruma sağlandı; bu veri, EPC'nin beşinci yıl yeniden testini belirlemek için kullandığı veri noktasıdır.
• Çevresel Etki Değerlendirmesi'nde (ESIA) çevresel uyumluluk.Düzenlemeye tabi metaller için 1 mg/L'nin altında olan standart sızıntı suyu testini geçer.

Dört özellikli tip test raporunu gösteren fabrika, EPC'nin 25 yıllık işletme ve bakım planına dahil ettiği fabrikadır; sadece çubuk boyutlandırma tablosuna sahip olan fabrika ise ikinci yılda "yeni geliştirilmiş bileşik" e-postasıyla ortaya çıkar.

7. Suudi Arabistan Enerji Performans Sertifikası (EPC) için Altı Adımlı Prosedürü Nasıl Belirledik?

EPC ekibine adım adım anlattığımız altı aşamalı şartname prosedürü, her büyük ölçekli güneş enerjisi projesinde uyguladığımız prosedürle aynıdır. Bu genel bir liste değildir; her aşamada, EPC mühendisinin kendi özel projesinde vermesi gereken bir karar vardır.

1. Planlanan alan boyunca Wenner dört pimli toprak direnci ölçümü yapın.1,5 m ve 3,0 m prob derinliklerinde kayıt yapıldı. Suudi Arabistan sahasındaki yüzey-derinlik farkı 4 kat (380 Ω·cm'ye karşılık 1.800 Ω·cm) idi.
2. Projenin tek hatlı diyagramından her bir ped için hedef direnç değerini belirleyin.Suudi Arabistan'daki EPC firması, her bir invertör pedi için 5 Ω ve genel eşpotansiyel şebeke için 1 Ω direnç belirledi; bu değerlerin her ikisi de beşinci yıldaki yeniden testte korundu.
3. Dört özellikli tip test raporunu da ekleyerek, dolgu malzemesinin kimyasal bileşimini yazılı olarak belirtin.2022 tedarikçi partisi test vakasıydı; rapor, sevkiyattan önce %65'lik bir kayıp oranını ortaya koydu.
4. Çubuk geometrisini ve bağlantı standardını kilitleyin.İnverter bağlantı noktaları için 17,2 mm × 2,4 m bakır kaplı; orta gerilim bağlantı noktaları ve yıldırım sonlandırmaları için 25,4 mm × 2,4 m elektrolitik iyon geometrisi. Ekzotermik kaynaklı konektörler.IEEE 837Mekanik kelepçe yok.
5. 100 mm'lik dikey burgu kullanarak, bozulmamış toprağa yerleştirin.Tüm dizide aynı burgu kullanılır - özel bir alet gerekmez. Muayene çukurunu kapatmadan önce halka boşluğunu toprakla doldurun; durgun sudan geçmekten kaçının (bu alanda kurulumdan önce 14 günlük kuraklık süresi genel kuraldır).
6. Devreye alma sırasında ve beşinci yılda potansiyel düşüş testi ile doğrulayın.IEEE 81 yöntem ailesine göre; log direnci, toprak sıcaklığı ve nem. Suudi Arabistan'daki tesisin beşinci yıl yeniden testinde ortalama 3,1 Ω, en kötü durumda ise 4,7 Ω değer elde edildi.

8. İlk Denemede Doğru Ölçüyü Bulamadığımız Kalıp

Suudi Arabistan'daki tesise gönderilen ilk 200 elektrot, 75 mm'lik bir burgu ile birlikte geldi (EPC'nin saha mühendisi bunu daha önceki bir çakma çubuklu projede kullanmıştı) ve saha ölçümleri 5 Ω hedef değerine karşılık ortalama 5,8 Ω olarak geri döndü; bileşiğin hidratlanması için yeterli alan yoktu. Geri kalan 4.000 elektrot için 100 mm'ye geçtik ve ortalama 3,1 Ω'a düştü. 200 adet yetersiz boyutlu delik yeniden burgu ile delinmedi; bunlar, "2.000 Ω·cm üzeri" aralığındaki pedlerin %6'sını oluşturuyor ve çift elektrot işlemine tabi tutuldu.

75 mm ve 100 mm burgu arasındaki 0,4 Ω'luk fark, ölçtüğümüz en büyük montaj tarafı değişkenidir ve bu değişkeni fabrika veya dolgu kimyası değil, EPC'nin saha mühendisi kontrol eder. Bileşik hattı teknik özellikler masasından sıkılabilir; burgu ise sıkılamaz.

9. Bunun Küresel Güneş Enerjisi Altyapısının Geliştirilmesiyle Bağlantısı ve 2026'da EPC Tedariki İçin Önemi

Suudi Arabistan'daki tesisin 3,1 Ω değeri istisna değil. 2020-2025 yılları arasında Orta Doğu, Kuzey Afrika, ABD Güneybatısı ve Avustralya'nın iç kesimlerindeki büyük ölçekli güneş enerjisi santrallerine yaptığımız sevkiyatlarda, doğru şekilde belirtilen kurulumlardaki ortalama ped direnci, 5 Ω hedef değerine karşılık 2,8 ila 3,6 Ω aralığında gerçekleşti. 0,8 Ω'luk sapma, kurulum tarafındaki toprak bandı ve burgu deliği çapı disiplininden kaynaklanmaktadır. Dolgu kimyasının tutarlılığı, burgu deliği çapı disiplininden daha az önemlidir; bu bulgu, beşinci yıl yeniden test verilerini kurulum kayıtlarıyla karşılaştırdığımızda kalite kontrol ekibimizi şaşırttı.

Bu alan verisi modeli, şu anda yüklenmekte olan bir yapılandırmaya karşı konumlanıyor.IEA-PVPS izlemeYılda 400 GW'ın üzerinde yeni fotovoltaik kapasite.IEA-PVPS Anlık Görüntü 2024Toplam fotovoltaik değerin 2 TW'yi geçtiğini doğruluyor;IEA Yenilenebilir Enerji 2024Rapora göre, şebeke ölçekli fotovoltaik sistemler, 2030 yılına kadar yeni yenilenebilir enerji kapasitesine en büyük katkıyı sağlamaya devam edecek. Tedarik ekipleri için topraklama, genel bir çubuk ve kelepçe hattından, tanınmış bir şebeke ölçekli spesifikasyon kategorisine dönüştü ve dört özellikli tip test raporunu sunabilen tedarikçiler ihaleyi kazanıyor.

10. EPC Tedarik Ekiplerinden Sıkça Sorulan Sorular

Güneş enerjisi santrali için kimyasal topraklama elektrodu nedir?

Dikey olarak yerleştirilmiş ve ortam nemini emen higroskopik bir dolgu bileşiğiyle çevrelenmiş bakır kaplı çelik çubuk, manuel sulamaya gerek kalmadan yıllar boyunca elektrot direncini stabilize eder. Suudi Arabistan'daki tesiste, 2020-2022 yılları arasında 4.200 adet sevk edildi ve beşinci yılda ortalama 3,1 Ω direnç elde edildi.

Büyük ölçekli güneş enerjisi sistemlerinde bakım gerektirmeyen topraklama neden önemlidir?

Bitkiler, binlerce elektrot noktasıyla onlarca ila yüzlerce hektarlık alanı kaplar. Altı veya on iki aylık sulama döngüsüne sahip geleneksel bir elektrot, programda aksama olması durumunda varlığı korumasız bırakır. Bakım gerektirmeyen topraklama bu döngüyü ortadan kaldırır.

Tek başına bir kazık çakma işlemi için hangi toprak direnci çok yüksektir?

Yaklaşık 1.000 Ω·cm'nin üzerinde, tek bir tahrikli bakır kaplı çubuk, makul olmayan sayıda çubuk veya çok derin kurulumlar olmadan, ped üzerinde 5 Ω'un altına güvenilir bir şekilde ulaşamaz. Suudi Arabistan'daki tesiste, dizinin %73'ü 1.000-2.000 Ω·cm aralığındaydı; 2.000 Ω·cm'nin üzerindeki %6'lık kısım ise delta desenli elektrotlara sahipti.

Güneş enerjisi santrallerinde kimyasal topraklama için hangi standartlar geçerlidir?

IEEE 837bağlantı elemanları için,IEEE 80 / IEEE 665Trafo merkezi tarzı tasarım için,IEC 62561-7topraklama bileşikleri için veNFPA 70 (NEC) Madde 690Fotovoltaik sistem topraklaması için.NEMA GR-1Çubuğun kendisini kaplar.

Kimyasal elektrot ne kadar süreyle kullanılabilir?

Doğru şekilde belirlenmiş bir elektrot, 25 ila 30 yıllık tasarım ömrü boyunca istikrarlı bir direnç aralığı sağlar. Bakır kaplama galvanik korozyonu kontrol eder; dolgu malzemesi higroskopik olduğu için aktif kalır. Suudi Arabistan'daki tesisin 4.200 elektrodu, kurulumdan bu yana yeniden sulanmamıştır.

Kimyasal elektrotlar NEC 690 gereksinimlerini karşılıyor mu?

Evet.NFPA 70 (NEC) Madde 690Fotovoltaik sistem topraklamasını kapsar; bakır kaplı çekirdeğe sahip kimyasal bir elektrot veIEEE 837Bağlantı parçaları gereksinimi karşılıyor.

Dolgu malzemesinin kimyasal bileşimi, yalnızca bentonitten nasıl farklıdır?

Saf bentonit higroskopiktir ancak kuru mevsimlerde iyonik içeriğini kaybeder. Bakım gerektirmeyen dolgu malzemesi, bir elektrolit tuz paketi (genellikle magnezyum sülfat) ve nem tutucu bir katkı maddesi içerir.

Fotovoltaik panellerde kimyasal elektrotlar nereye yerleştirilmelidir?

Suudi Arabistan'daki tesiste: İnverter bağlantı noktalarında 1.316, MV bağlantı noktalarında 168, birleştirici kutularda 1.890, 1,4 km'lik DC ana hattının her iki ucunda 2, ESE yıldırım sonlandırmalarında 24 olmak üzere toplam 4.200 adet bağlantı noktası bulunmaktadır. Geometri konuma göre farklılık göstermektedir.

Kimyasal elektrot ile elektrolitik iyon topraklama çubuğu arasındaki fark nedir?

Birçok veri sayfasında birbirinin yerine kullanılır.bizim hattımızKimyasal elektrot bakır bir tüp kullanır;elektrolitik iyon topraklama çubuğuBakır kaplı bir çekirdek kullanır.

11. Kapanış — Suudi EPC Şirketinden İlk Günden Bize Göndermelerini İstediğimiz Şeyler

Eğer ihale belgesi açık olan EPC proje mühendisiyseniz, altı haftalık bir açıklama döngüsüne gerek kalmadan teklif verebilmemiz için gereken minimum şartlar, Madrid ekibinin Ağustos 2020'de gönderdiği altı maddeyle aynıdır: elektrot konumlarını gösteren tek hat şeması, planlanan derinlikte katmanlı Wenner araştırması, ped başına ve ızgara başına direnç hedefleri, konektör standardı (tipik olarakIEEE 837), dolgu malzemesi standardı (IEC 62561-7) ve ESIA kısıtlamaları.

Devam eden bir proje için en hızlı yol şudur:kimyasal topraklama elektrotu ürün sayfası, oelektrolitik iyon topraklama çubuğuVeyer modülüsayfalar veyaEn İyi 5blog.İhracat departmanımızla iletişime geçin.doğrudan bir görüşme için.