Per què les subestacions utilitzen pedres, gravíl·la, piuladures i roca trencada?
A les subestacions, equips com transformadors de potència i distribució, línies d'alta tensió, transformadors de tensió, transformadors de corrent, i interruptors de desconnectar, tots requereixen un aparatge a terra. Més enllà de l'aparatge a terra, ara explorarem en profunditat per què el gravíl·la i la roca trencada s'utilitzen sovint a les subestacions. Tot i que semblin ordinàries, aquestes pedres juguen un paper crític de seguretat i funcional.
En el disseny d'aparatge a terra de les subestacions—especialment quan es fan servir múltiples mètodes d'aparatge—a la zona es col·loca gravíl·la o roca trencada per diverses raons clau.
El propòsit principal de l'extensió del gravíl·la a la zona de la subestació és reduir l'Augment de Potencial al Sòl (APS), també conegut com a tensió de pas i tensió de contacte, definits a continuació:
Augment de Potencial al Sòl (APS): La màxima potencial elèctric que la xarxa d'aparatge a terra d'una subestació pot assolir respecte a un punt de referència remot de terra assumit com zero veritable. L'APS és igual al producte de la màxima corrent de fallada que entra a la xarxa i la resistència de la xarxa.
Tensió de Pas (Eₛ): La màxima diferència de potencial que pot existir entre dos peus (normalment separats 1 metre) quan la corrent de fallada flueix cap al sistema d'aparatge. Un cas especial és la tensió transferida (Etransfer), on apareix una tensió entre una estructura a terra dins la subestació i un punt remot fora—sovint es valora sobre una distància de 1 metre des d'estructures metàl·liques fins a punts de la superfície del terra.
Tensió de Contacte (Eₜ): La màxima diferència de potencial entre una estructura metàl·lica a terra (per exemple, la carcassa d'un equipament) i un punt de la superfície del terra quan algú la toca durant un flux de corrent de fallada.
Durant els esdeveniments de curto-circuit, tant la tensió de pas com la tensió de contacte augmenten significativament. Comparat amb materials comuns com el sòl, l'erba, o el formigó, el gravíl·la i la roca trencada tenen una resistivitat relativa alta. Aquesta alta resistivitat superficial limita el flux de corrent pel cos humà, reduint així el risc d'electrocutació durant manteniments o operacions proper a equips energitzats.
Així, el gravíl·la i la roca trencada s'utilitzen intencionadament a les subestacions per augmentar la resistència de la capa superficial, mitigan efectivament les tensions de pas i de contacte perilloses i millorant la seguretat del personal durant les falls a terra.
La taula següent mostra la resistivitat de diversos materials com la pedra, la sorra, etc.
| Matèria | Resistivitat (Ω·m) |
| Argila i fang saturat | <100 |
| Argila sàndia i silt humit | 100–250 |
| Sorra argilosa i sorra saturada | 250–500 |
| Sorra | 500–1500 |
| Roca alterada | 1000–2000 |
| Pedra trencada | 1500–5000 |
| Grava | 1500–10000 |
Rasons per utilitzar pedra en les subestacions i els parcs de commutació elèctrica
A continuació es presenten les raons específiques i factors per utilitzar pedra en lloc d'altres materials:
L'erba i altres malherbes o vegetació petita poden causar problemes. En condicions de pluja o humitat, el creixement de les plantes pot fer que el terra es torni lliscós, posant riscos de seguretat al personal i l'equipament. A més, l'erba seca pot encedir durant les operacions de commutació o causar curts circuits, afectant negativament l'equipament i la fiabilitat de la xarxa. Per tant, les subestacions solen implementar mesures per controlar el creixement de la vegetació per assegurar una operació segura i estable.
Utilitzar pedra al voltant dels parcs de commutació ajuda a prevenir que la fauna, com serps, llagartes, roents i altres petits animals, entren a l'àrea de la subestació.
Una superfície de gravill evita la formació de flagues i l'acumulació d'aigua al parc de commutació, cosa que no és desitjable per l'equipament d'altes tensions.
Les pedres i la pedra trencada són més resistentes als impactes que l'erba o la sorra, ajudant a atenuar les vibracions dels transformadors (causades per la magnetostricció del nucli) i a mitigar el moviment durant esdeveniments sísmics.
L'ús de pedra i gravill augmenta la resistivitat de la capa superficial, reduint així els perills de tensió de contacte i pas. A més, suprimeix el creixement de petites plantes i malherbes, que, si estan presents, podrien reduir la resistivitat superficial i augmentar el risc d'electrocussió durant la manteniment i les operacions rutinàries.
En general, el material de pedra utilitzat en els parcs de commutació millora les condicions de treball, suporta l'operació estable i augmenta l'eficàcia del sistema de puesta a tierra existent en protegir contra l'electrocussió.
