Perché le stazioni di trasformazione utilizzano pietre, ghiaia, ciottoli e macerie?
Nelle stazioni di trasformazione, apparecchiature come trasformatori di potenza e distribuzione, linee di trasmissione, trasformatori di tensione, trasformatori di corrente e interruttori di disconnessione richiedono tutti un'efficace messa a terra. Oltre alla messa a terra, esploreremo ora in profondità perché la ghiaia e le macerie sono comunemente utilizzate nelle stazioni di trasformazione. Sebbene possano sembrare comuni, queste pietre svolgono un ruolo critico per la sicurezza e la funzionalità.
Nel progetto di messa a terra delle stazioni di trasformazione - specialmente quando vengono impiegate diverse metodologie - viene spesso stesa della ghiaia o macerie nel cortile per diversi motivi chiave.
Lo scopo principale dello spargimento di ghiaia nel cortile di una stazione di trasformazione è ridurre l'aumento del potenziale di terra (GPR), noto anche come tensione passo e tensione di contatto, definite come segue:
Aumento del Potenziale di Terra (GPR): Il massimo potenziale elettrico che la griglia di messa a terra di una stazione di trasformazione può raggiungere rispetto a un punto di riferimento terrestre remoto, assunto essere a vero zero potenziale. Il GPR equivale al prodotto della corrente di guasto massima entrante nella griglia e la resistenza della griglia.
Tensione Passo (Eₛ): La massima differenza di potenziale che può esistere tra due piedi (tipicamente distanti 1 metro) quando la corrente di guasto fluisce nel sistema di messa a terra. Un caso speciale è la tensione trasferita (Etransfer), dove la tensione appare tra una struttura a terra all'interno della stazione di trasformazione e un punto esterno - spesso valutata su una distanza di 1 metro da strutture metalliche a punti sulla superficie del terreno.
Tensione di Contatto (Eₜ): La massima differenza di potenziale tra una struttura metallica a terra (ad esempio, il contenitore di un'apparecchiatura) e un punto sulla superficie del terreno quando una persona la tocca durante il flusso di corrente di guasto.
Durante gli eventi di cortocircuito, sia la tensione passo che quella di contatto aumentano significativamente. In confronto a materiali comuni come il terreno, l'erba o il cemento, la ghiaia e le macerie hanno una resistività relativamente alta. Questa alta resistività superficiale limita il flusso di corrente attraverso il corpo umano, riducendo così il rischio di shock elettrico durante la manutenzione o l'operazione vicino alle apparecchiature sotto tensione.
Pertanto, la ghiaia e le macerie vengono intenzionalmente utilizzate nelle stazioni di trasformazione per aumentare la resistenza del livello superficiale, mitigando efficacemente le tensioni passo e di contatto pericolose e migliorando la sicurezza del personale durante i guasti a terra.
La tabella sottostante mostra la resistività di vari materiali come pietra, sabbia, ecc.
| Materiale | Resistività (Ω·m) |
| Argilla e fango saturato | <100 |
| Argilla sabbiosa e limo umido | 100–250 |
| Sabbia argillosa e sabbia saturata | 250–500 |
| Sabbia | 500–1500 |
| Roccia alterata | 1000–2000 |
| Pietrisco franto | 1500–5000 |
| Ghiaia | 1500–10000 |
Motivi dell’uso della pietra nelle stazioni elettriche e nei cortili di manovra
Di seguito sono riportati i motivi specifici e i fattori che giustificano l’uso della pietra anziché di altri materiali:
L’erba e altre erbacce o vegetazione bassa possono effettivamente causare problemi. Durante le precipitazioni o in condizioni di umidità elevata, la crescita vegetale può rendere il terreno scivoloso, costituendo potenziali rischi per la sicurezza del personale e delle attrezzature. Inoltre, l’erba secca potrebbe infiammarsi durante le operazioni di manovra oppure provocare cortocircuiti, influenzando negativamente l’affidabilità delle apparecchiature e della rete elettrica. Pertanto, nelle stazioni elettriche vengono generalmente adottate misure per controllare la crescita della vegetazione al fine di garantire un funzionamento sicuro e stabile.
L’impiego di pietra nei cortili di manovra contribuisce a impedire l’ingresso di fauna selvatica—quali serpenti, lucertole, roditori e altri piccoli animali—nell’area della stazione elettrica.
Una superficie ghiaiosa evita la formazione di pozzanghere e l’accumulo di acqua nel cortile di manovra, condizione indesiderabile per le apparecchiature ad alta tensione.
Ciottoli e pietrisco offrono una maggiore resistenza agli urti rispetto all’erba o alla sabbia, contribuendo ad attenuare le vibrazioni provenienti dai trasformatori (causate dalla magnetostrizione del nucleo) e a ridurre i movimenti durante eventi sismici.
L’uso di pietra e ghiaia aumenta la resistività dello strato superficiale, riducendo così i rischi connessi alle tensioni di contatto e di passo. Inoltre, tale soluzione inibisce la crescita di piccole piante ed erbacce, le quali, qualora presenti, potrebbero abbassare la resistività superficiale e accrescere il rischio di scossa elettrica durante le attività di manutenzione ordinaria e le operazioni correnti.
Nel complesso, il materiale lapideo impiegato nei cortili di manovra migliora le condizioni di lavoro, supporta un funzionamento stabile e potenzia l’efficacia del sistema di messa a terra esistente nella protezione contro le scosse elettriche.
