Dữ liệu thực địa từ một nhà máy điện mặt trời 150 MW của Ả Rập Xê Út (4.200 điện cực hóa học, điện trở trung bình của tấm điện cực là 3,1 Ω) và các lô hàng xuất khẩu sang Trung Đông/Châu Phi/Đông Nam Á: tại sao các thanh đóng cọc tiêu chuẩn lại bị hỏng trong đất cát, đá và đất laterit — và tài liệu mua sắm nói gì về điều này.

Cuộc hội thoại mà tôi muốn dựa vào để viết bài này diễn ra vào tháng 8 năm 2020, khi một công ty EPC có trụ sở tại Madrid gửi yêu cầu, dẫn đến dự án điện mặt trời 150 MW tại Ả Rập Xê Út mà bài viết này lấy dữ liệu thực địa từ đó. Email yêu cầu hỏi về...thanh đất hóa họcĐối với một dự án điện mặt trời quy mô lớn, khảo sát điện trở suất đất cho kết quả nằm trong khoảng 1.500 đến 2.200 Ω·cm. Báo cáo địa kỹ thuật rất rõ ràng, nhà thầu EPC có năng lực, và địa điểm này nằm trong một vành đai đá vôi mà kỹ sư trưởng đã từng thấy trong một dự án nhỏ hơn ở Chile năm 2018, nơi lượng điện trở suất đo được bằng que tưới nước đã vượt quá giới hạn điện áp tiếp xúc trong năm thứ ba vì hai lần tưới nước theo lịch trình đã bị bỏ qua trong thời gian hạn chế đi lại do COVID. Ông ấy không muốn lặp lại điều đó. Bài viết bạn đang đọc là lập luận kỹ thuật xuất phát từ email đó — khung phân loại đất mà nhà thầu EPC cuối cùng đã đưa vào tài liệu đấu thầu, và dữ liệu thực địa từ nhà máy đã sản xuất ra nó.

Hướng dẫn này dành cho các nhóm mua sắm đang nhận được yêu cầu tương tự: các chủ dự án ở Trung Đông, Châu Phi và Đông Nam Á, những người có báo cáo địa kỹ thuật đang chờ xử lý, nhóm thiết kế yêu cầu sử dụng điện cực hóa học thay vì thanh đóng, và tài liệu mua sắm cần được hoàn thành trong vòng hai tuần tới. Ba loại đất dưới đây — cát, đá và đất ong — là những loại thường xuất hiện nhất trong các báo cáo đó, và các kiểu hư hỏng cũng đặc trưng cho từng loại. Điều không thay đổi ở cả ba loại là câu trả lời từ phía bộ phận mua sắm.

1. Đất cát — Sự cố dây điện treo lơ lửng

Cát khô là trường hợp khó hiểu nhất trong ba kiểu hỏng hóc. Trên lý thuyết, nó trông giống như một môi trường tiếp địa hoàn hảo: tơi xốp, thoát nước tốt và dễ khoan. Tuy nhiên, kết quả đo bằng thiết bị bốn chân Wenner lại cho thấy điều khác. Cát sa mạc khô ở độ sâu 1 m thường có điện trở suất từ ​​3.000 đến 10.000 Ω·cm; cát cồn ở độ sâu 1,5 m có thể có điện trở suất trên 20.000 Ω·cm trong trường hợp xấu nhất. Nguyên nhân là do ion chứ không phải do cơ học: cát khô hầu như không có hàm lượng đất sét và hầu như không có khoáng chất hòa tan để dẫn điện ra khỏi bề mặt thanh tiếp địa.

Yếu tố làm thay đổi phép tính là độ ẩm trên bề mặt thanh. A thanh đất hóa họcCấu tạo của thanh thăm dò NEMA GR-1 bao gồm một lõi bọc đồng bên trong một vòng rỗng đường kính 100 mm, vòng rỗng này được lấp đầy bằng hợp chất lấp đầy hút ẩm (thường là bentonit trộn với magie sulfat). Hợp chất này hấp thụ độ ẩm từ đất và độ ẩm theo mùa, giữ ẩm trên bề mặt thanh thăm dò và từ từ giải phóng các ion vào thể tích đất xung quanh. Kết quả là, giao diện giữa thanh thăm dò và đất hoạt động giống như một loại đất có điện trở suất khoảng 200 Ω·cm ngay cả khi điện trở suất của đất xung quanh là 8.000 Ω·cm. Hình dạng hình học của thanh thăm dò NEMA GR-1 không thay đổi; điều thay đổi là sự tiếp xúc với đất.

Trong các lô hàng của chúng tôi đến Trung Đông từ năm 2020 đến năm 2025, điện trở suất trung bình của các tấm lót tiếp địa hóa học trong lớp cát có điện trở suất từ ​​2.000 đến 8.000 Ω·cm đạt 3,6 Ω so với mục tiêu thiết kế là 5 Ω, mà không cần chu kỳ tưới nước. Các hệ thống chỉ sử dụng thanh tiếp địa đóng cọc tại các địa điểm liền kề trong cùng lớp cát có điện trở suất từ ​​18 đến 42 Ω khi vận hành thử và đã được khoan lại trong vòng năm đầu tiên. Đường kính thanh tiếp địa là như nhau. Sự khác biệt nằm ở vật liệu lấp đầy.

2. Đất đá sỏi — Nút thắt cổ chai của lớp đá vôi kết tinh

Địa điểm ở Ả Rập Xê Út nơi cung cấp dữ liệu thực địa trong bài viết này có một lớp đá vôi cứng ở độ sâu 3,5 m tại góc tây nam của dãy điện cực. Thông số kỹ thuật ban đầu yêu cầu các thanh điện cực dài 2,4 m — điều này đã hoạt động trên 94% dãy điện cực. 6% còn lại nằm trên lớp đá vôi cứng quá nông để có thể xuyên qua và có điện trở quá cao để có thể bỏ qua. Sáu điểm tiếp xúc ở góc đó có điện trở trên 4,7 Ω khi vận hành thử nghiệm ngay cả khi thanh điện cực được kéo dài đến 3,0 m. Chúng tôi đã thực hiện hai việc: chuyển sang sử dụng điện cực đôi kiểu delta (hai thanh điện cực dài 2,4 m tạo thành hình tam giác xung quanh mỗi điểm tiếp xúc) và thêm...các mô-đun mặt đất bằng than chì cộttại các tấm đệm máy biến áp MV mắc song song. Kết quả kiểm tra lại sau 5 năm cho thấy điện trở suất tệ nhất là 4,7 Ω — nằm trong giới hạn thiết kế — vì các mô-đun đã mở rộng bề mặt đẳng thế theo chiều ngang tại vị trí đường dẫn thẳng đứng bị chặn.

Các khu vực đá cứng được chia thành hai loại thực tế cho đội ngũ thu mua. Loại thứ nhất là đá nứt nẻ với các khe hở chứa đầy đất – có thể khoan được, nhưng mũi khoan chỉ tiếp xúc với phần đất chứ không phải phần đá gốc. Loại thứ hai là đá nguyên vẹn hoặc đá vôi kết dính (đất xi măng canxi cacbonat) ở độ sâu ngang hoặc gần độ sâu dự kiến ​​đặt điện cực, nơi việc đóng cọc trở nên không thể hoặc không kinh tế. Trung Đông và miền tây Hoa Kỳ thường gặp loại thứ hai; phần lớn Ả Rập Xê Út, Qatar và UAE có lớp đá vôi kết dính ở độ sâu từ 2 đến 4 m, vàThông tin đất đai thế giới của ISRICDanh mục này thể hiện cùng một đặc điểm địa hình trên khắp vùng Sahel và Sừng châu Phi, đặc biệt là ở các khu vực khô hạn theo mùa.

Để tìm hiểu sâu hơn về khía cạnh thu mua đối với các địa điểm nhiều đá,Trung tâm dữ liệu phân loại đất của FAOCho phép nhóm thu mua lấy bản đồ thổ nhưỡng khu vực trước khi nhà thầu địa kỹ thuật bắt đầu thi công — đây là cách tiết kiệm nhất để biết liệu địa điểm xây dựng nằm trên nền đá vôi cứng hay đá granit phong hóa.Tài liệu tham khảo về đất đai thế giới của FAOlà mã tham chiếu hiện trường cho tên các loại đất được ghi trên Phiếu Đánh Giá Hồ Sơ Dự Thầu (BES).

3. Đất Laterit — Vấn đề biến động theo mùa

Đất laterit là loại đất mà thanh dẫn điện tiêu chuẩn vượt qua giai đoạn vận hành thử nghiệm nhưng sau đó âm thầm không đáp ứng được ngưỡng điện áp tiếp xúc vào mùa khô. Đất laterit là loại đất tàn tích giàu sắt và nhôm, phổ biến ở vùng nhiệt đới châu Phi (Nigeria, Ghana, Kenya, Mozambique), Nam Á (phần lớn bán đảo Ấn Độ, Sri Lanka, một phần Bangladesh) và một phần Nam Mỹ (đông bắc Brazil, Guyana). Mặt cắt đất có khả năng thoát nước tốt và hàm lượng oxit sắt cao, đó là lý do tạo nên màu nâu đỏ đặc trưng của nó.

Vấn đề về điện nằm ở sự biến động theo mùa. Các khảo sát thực địa đã công bố về đất laterit ở Tây Phi thường báo cáo điện trở suất mùa mưa trong khoảng 200 đến 800 Ω·cm — hoàn toàn phù hợp với que đo tiêu chuẩn — và điện trở suất mùa khô trên 5.000 Ω·cm — nằm ngoài phạm vi phù hợp với cùng loại que đo đó. Que đo không thay đổi; chỉ có đất xung quanh nó thay đổi. Chu kỳ tưới nước 6 tháng có thể ổn định lại chỉ số đo mùa khô, nhưng vấn đề về kỷ luật tưới nước lại xuất hiện: một đội tưới nước không đến đúng thời điểm sẽ khiến khu vực đo nằm trong vùng nguy cơ hỏng hóc của cửa sổ điện áp tiếp xúc trong suốt phần còn lại của mùa khô.

Riêng đối với các khu vực đất laterit ở Đông Nam Á, logic theo mùa tương tự cũng được áp dụng với thời gian theo mùa hơi khác: mùa khô ở Indonesia và Philippines ngắn hơn nhưng dữ dội hơn mùa khô ở Tây Phi, điều này có nghĩa là sự biến động về sức cản bị thu hẹp lại trong một khoảng thời gian ngắn hơn. Mô hình hoạt động bằng hóa chất-đất-cọc – lấp đất giữ ẩm, không cần tưới nước – hoạt động hiệu quả trong cả hai trường hợp.

4. Nội dung của tài liệu đấu thầu

Đối với cả ba loại đất nêu trên, quyết định kỹ thuật đều giống nhau: thanh đóng cọc tiêu chuẩn không phải là sản phẩm phù hợp. Tài liệu mua sắm phải nêu rõ sản phẩm nào là phù hợp.

Ba yếu tố kiểm soát từ phía mua sắm tạo nên sự khác biệt giữa một bản đặc tả giải quyết được vấn đề và một bản đặc tả tạo ra vấn đề.

1. Báo cáo kiểm tra kiểu loại được đính kèm vào đơn đặt hàng.Cọc tiếp địa hóa học không chỉ đơn thuần là ống đồng – mà còn là thành phần hóa học bên trong nó. Nhà cung cấp phải gửi báo cáo kiểm tra bốn đặc tính: hệ số giảm điện trở suất ở độ ẩm tham chiếu, độ ổn định ion dài hạn ở 60 °C / 30 ngày, khả năng giữ ẩm sau 90 ngày sấy khô, và tuân thủ các quy định môi trường theo tiêu chuẩn ESIA. Chúng tôi đã mất một lô hàng năm 2019 do hỗn hợp natri clorua (clorua tấn công lõi đồng bên trong vỏ bọc), và lô hàng của nhà cung cấp năm 2022 đã không đạt bài kiểm tra độ ổn định ion ở mức giữ ẩm 65% – thấp hơn ngưỡng 80% nội bộ của chúng tôi – đó là lý do tại sao chúng tôi đã chứng nhận dây chuyền pha chế nội bộ. Nhà cung cấp nào không thể gửi báo cáo đó sẽ là nhà cung cấp xuất hiện vào cuối năm thứ hai với email “chúng tôi có một hợp chất mới được cải tiến”.
2. Chuẩn kết nối được cố định ở IEEE 837.Các kẹp cơ khí không vượt qua được bài kiểm tra dòng xung trongIEC 62561-1và không nên được sử dụng trong các dự án quy mô lớn. Tiêu chuẩn đầu nối là phần của thông số kỹ thuật bảo vệ tài sản trong suốt vòng đời thiết kế 25 năm.
3. Hình dạng thanh trên mỗiNEMA GR-1.Đường kính từ 17,2 mm đến 25,4 mm, độ dày lớp phủ đồng ≥ 254 µm. Độ dày lớp phủ có ảnh hưởng lớn nhất đối với tải dòng xung (đầu nối ESE, tấm MV) — lớp phủ mỏng sẽ bị hỏng trước.

5. Kết thúc — Những câu hỏi đầu tiên mà bên mua sắm cần đặt ra

Nhà máy điện mặt trời 150 MW của Ả Rập Xê Út được đề cập ở đầu bài viết này đã cho kết quả điện trở trung bình của tấm thu là 3,1 Ω so với mục tiêu thiết kế 5 Ω trong lần kiểm tra lại năm thứ năm, với tấm thu tệ nhất ở góc tây nam là 4,7 Ω, nơi lớp đá vôi cứng ngăn cản việc đóng cọc thẳng đứng. Không có con số nào trong số đó được sử dụng làm luận điểm trong quá trình đấu thầu khi nhà thầu EPC Madrid gửi email yêu cầu vào tháng 8 năm 2020 — chúng là kết quả của việc ghi thành phần hóa học vật liệu lấp đầy, tiêu chuẩn đầu nối, hình dạng thanh thu và trình tự sắp xếp lại mục tiêu đất vào cùng một tài liệu, rồi để đội lắp đặt thực hiện công việc.

Nếu bạn là chủ dự án ở Trung Đông, Châu Phi hoặc Đông Nam Á và tài liệu đấu thầu đang mở, câu hỏi quyết định liệu dự án có nằm trong phạm vi thiết kế trong 25 năm tới hay không không phải là “tôi nên mua loại que thăm dò nào” — mà là “điện trở suất của đất ở độ sâu điện cực dự kiến ​​là bao nhiêu, và chế độ hỏng hóc nào trong ba chế độ hỏng hóc nêu trên áp dụng cho trường hợp này”. Hãy tìm hiểu về điện trở suất của đất trước; câu hỏi về sản phẩm sẽ được đưa ra sau. Câu hỏi đấu thầu sau đó là nên chọn loại sản phẩm nào trong hai dòng sản phẩm —thanh đất hóa học or mô-đun mặt đất than chì cột(hoặc cả hai, tại những địa điểm khó khăn nhất) — phù hợp với loại đất và giới hạn độ sâu. Trang đầy đủ về danh mục tại/điện-tử-nối-tiếp-đất-hóa-tính/có các tùy chọn hình học vàTop 5 nhà sản xuất thanh tiếp địa ion điện phân hàng đầu năm 2025Blog này có danh sách rút gọn các nhà cung cấp.

Để có được bộ mẫu và báo cáo thử nghiệm bốn đặc tính cho một dự án cụ thể, cách nhanh nhất là...trang liên hệ với chúng tôiCác lô hàng mẫu cho các dự án ở Trung Đông, Châu Phi và Đông Nam Á thường được xuất xưởng trong cùng tuần, với phản hồi kỹ thuật trong vòng một ngày làm việc.