Защо трансформаторните станции използват камъни, гравий, калъдари и дробени камъни?
В трансформаторните станции, оборудване като трансформатори за енергия и разпределение, линии за пренос, напреженчески трансформатори, токови трансформатори и включващи-изключващи ключове, всички изискват заземяване. Освен заземяването, ще разгледаме по-задълбочено защо гравий и дробени камъни са често използвани в трансформаторните станции. Въпреки че изглеждат обикновени, тези камъни играят важна роля за безопасността и функционалността.
В дизайна на заземяването на трансформаторната станция - особено когато се използват множество методи за заземяване - дробени камъни или гравий се покриват в двора поради няколко ключови причини.
Основната цел от разпространяването на гравий в двора на трансформаторната станция е да намали Потенциала на Земята (GPR), известен още като стъпково напрежение и контактно напрежение, дефинирани по следния начин:
Потенциал на Земята (GPR): Максималното електрическо потенциално напрежение, което мрежата за заземяване на трансформаторната станция може да достигне спрямо отдалечената референтна точка, приета за истински нулев потенциал. GPR е равно на произведението от максималния фалшив ток, влизащ в мрежата, и съпротивлението на мрежата.
Стъпково напрежение (Eₛ): Максималната потенциална разлика, която може да съществува между две крака (обикновено разположени на 1 метър разстояние) при наличието на фалшив ток в системата за заземяване. Специален случай е преференциалното напрежение (Etransfer), когато напрежението се появява между заземена конструкция в трансформаторната станция и отдалечена точка извън нея - често оценявано на 1 метър разстояние от метални конструкции до точки на повърхността на земята.
Контактно напрежение (Eₜ): Максималната потенциална разлика между заземена метална конструкция (например, корпус на оборудване) и точка на повърхността на земята, когато човек я докосне при наличие на фалшив ток.
По време на събития с краткосрочно замыкание, както стъпковото, така и контактното напрежение се увеличават значително. В сравнение с обикновени материали като почва, трева или бетон, гравий и дробени камъни имат относително висока съпротивителност. Тази висока повърхностна съпротивителност ограничава протичането на ток през човешкото тяло, като по този начин намалява риска от електрически удар по време на поддръжка или операция близо до заредени устройства.
Така, гравий и дробени камъни се използват намерено в трансформаторните станции, за да се увеличи съпротивлението на повърхностния слой, като по този начин се намаляват опасните стъпково и контактно напрежения и се подобрява безопасността на персонала по време на земни фалове.
Долния таблица показва съпротивителността на различни материали като камък, пясък и т.н.
| Материал | Съпротивление (Ω·м) |
| Глина и насятена кал | <100 |
| Песчана глина и влажен сilt | 100–250 |
| Пясъчен песок и наситен пясък | 250–500 |
| Пясък | 500–1500 |
| Издраскан скален материал | 1000–2000 |
| Дробени камъни | 1500–5000 |
| Щебене | 1500–10000 |
Причини за използване на камък в подстанции и електрически периметри
По-долу са конкретните причини и фактори за използване на камък вместо други материали:
Травата и другите бурени или малки растения наистина могат да причинят проблеми. По време на дъжд или влажни условия, растежът на растенията може да направи почвата хлъзгава, което представлява потенциални опасности за безопасността на персонала и оборудването. Освен това сухата трева може да запали по време на операции за превключване или да предизвика краткосрочни замыкания, което неблагоприятно влияе върху оборудването и надеждността на мрежата. Ето защо, подстанциите обикновено прилагат мерки за контрол на растителния растеж, за да осигурят безопасна и стабилна работа.
Използването на камък около периметрите помага да се предотврати влизането на диви животни – като змии, ящерици, гризачи и други малки животни – в областта на подстанцията.
Повърхност от гравий предотвратява формирането на локви и натрупване на вода в периметъра, което е нежелателно за високонапрегнатото оборудване.
Камъчетата и дробесто камъче са по-устойчиви на ударите от трева или пясък, което помага да намали вибрациите от трансформаторите (причинени от магнетострикцията на ядрото) и да ограничи движението по време на сейсмични събития.
Използването на камък и гравий увеличава удържаемостта на повърхностния слой, което намалява опасността от контактни и стъпкови напрежения. Освен това, то спира растежа на малки растения и бурени – които, ако съществуват, могат да намалят удържаемостта на повърхността и да увеличиш риска от електрически шок по време на редовни поддръжки и операции.
В цяло, материалът от камък, използван в периметрите, подобрява работните условия, подкрепя стабилната работа и подобрява ефективността на съществуващата система за заземяване в защита срещу електрически шок.
