Hvorfor bruger understationer sten, grus, kile og knust sten?
I understationer kræver udstyr som strøm- og distributionstransformatorer, transmissionslinjer, spændingstransformatorer, strømtransformatorer og afbrydere jordforbindelse. Ud over jordforbindelsen vil vi nu dybere undersøge, hvorfor grus og knust sten ofte anvendes i understationer. Selvom de ser almindelige ud, spiller disse sten en vigtig sikkerheds- og funktionsrolle.
I designet af jordforbindelser i understationer - især når flere jordmetoder anvendes - lægges knust sten eller grus ud over området af flere nøglegrunde.
Den primære grund for at sprede grus på en understationsplads er at reducere jordpotentialets stigning (GPR), også kendt som trinspænding og berøringspåvirkning, defineret som følger:
Jordpotentialets stigning (GPR): Det maksimale elektriske potentiale, som et understations jordnet kan nå i forhold til et fjern jordreferencepunkt, der antages at være ved nulpotentiale. GPR er lig produktet af den maksimale fejlstrøm, der indgår i nettet, og nettets resistens.
Trinspænding (Eₛ): Den maksimale potentialdifferens, der kan findes mellem to fødder (typisk placeret 1 meter fra hinanden), når fejlstrøm strømmer ind i jordsystemet. Et specialtilfælde er overførselspåvirkning (Etransfer), hvor spænding optræder mellem en jordet konstruktion inde i understationen og et punkt udenfor - ofte evalueret over en 1-meter afstand fra metalstrukturer til jordoverfladepunkter.
Berøringspåvirkning (Eₜ): Den maksimale potentialdifferens mellem en jordet metalstruktur (f.eks. udstyrsbehuving) og et punkt på jordoverfladen, når en person rører ved det under en fejlstrøm.
Under kortslutninger øges både trin- og berøringspåvirkningen betydeligt. I sammenligning med almindelige materialer som jord, græs eller beton har grus og knust sten relativt høj resistivitet. Denne høje overfladeresistivitet begrænser strømstrømmen gennem menneskekroppen, hvilket reducerer risikoen for elektrisk chok under vedligeholdelse eller drift nær energiforsynet udstyr.
Derfor bruges grus og knust sten bevidst i understationer for at øge overfladens resistivitet, hvilket effektivt mildner farlige trin- og berøringspåvirkninger og forbedrer personales sikkerhed under jordfejl.
Tabellen nedenfor viser resistiviteten for forskellige materialer såsom sten, sand osv.
| Materiale | Specific elektrisk resistens (Ω·m) |
| Lejr og mættet ler | <100 |
| Sandet lejr og våd silt | 100–250 |
| Sandet sand og mættet sand | 250–500 |
| Sand | 500–1500 |
| Væreret klippe | 1000–2000 |
| Krosset sten | 1500–5000 |
| Grus | 1500–10000 |
Årsager til brug af sten i understations- og elektriske switchyards
Nedenfor er de specifikke årsager og faktorer for at bruge sten i stedet for andre materialer:
Græs og andre ukrudt eller små planter kan virkelig forårsage problemer. Under regn eller fugtige forhold kan plantevækst gøre jorden glat, hvilket udgør potentielle sikkerhedsrisici for personale og udstyr. Desuden kan tørt græs tænde under skiftoperationer eller forårsage kortslutninger, hvilket negativt påvirker udstyr og netreliabilitet. Derfor implementerer understationer typisk foranstaltninger til kontrol af plantevækst for at sikre sikkert og stabil drift.
Brug af sten omkring switchyards hjælper med at forhindre vilde dyr – som slanger, øgle, gnagere og andre små dyr – i at komme ind i understationsområdet.
En grusoverflade forhindrer puddler og vandakkumulering i switchyard, hvilket er uønsket for højspændingsudstyr.
Pebblesten og knust sten er mere stødmodstandsdygtige end græs eller sand, og det hjælper med at dempe vibrationer fra transformatorer (forårsaget af kernet magnetostrinktion) og mildne bevægelser under seismiske hændelser.
Brugen af sten og grus øger overfladens resistivitet, hvilket reducerer berørings- og trin-spændingsfarer. Desuden undertrykker det væksten af små planter og ukrudt – hvis til stede, kunne dette nedsætte overfladens resistivitet og øge risikoen for elektrisk stød under rutinemæssig vedligeholdelse og operationer.
I alt forbedrer stenmaterialet, der anvendes i switchyards, arbejdsvilkår, understøtter stabil drift og forbedrer effektiviteten af den eksisterende jordningsanlægs beskyttelse mod elektriske stød.
