Почему подстанции используют камни гравий гальку и щебень

Почему в подстанциях используются камни, гравий, галька и щебень?

На подстанциях оборудование, такое как силовые и распределительные трансформаторы, линии электропередачи, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока и разъединители, требует заземления. Помимо заземления, мы сейчас подробно рассмотрим, почему гравий и щебень широко используются на подстанциях. Хотя эти камни кажутся обычными, они играют важную роль в обеспечении безопасности и функциональности.

В проектах заземления подстанций, особенно когда применяются различные методы заземления, по всей территории подстанции раскладывают щебень или гравий по нескольким ключевым причинам.

Основная цель раскладки гравия на территории подстанции — снизить повышение потенциала земли (GPR), также известное как шаговое напряжение и контактное напряжение, определяемые следующим образом:

• Повышение потенциала земли (GPR): максимальный электрический потенциал, который может достичь заземляющая решетка подстанции относительно удаленной точки земли, считающейся имеющей истинный нулевой потенциал. GPR равно произведению максимального тока короткого замыкания, входящего в решетку, и сопротивления решетки.

• Шаговое напряжение (Eₛ): максимальная разность потенциалов, которая может существовать между двумя ногами (обычно расположены на расстоянии 1 метра друг от друга) при прохождении тока короткого замыкания через систему заземления. Особый случай — переданное напряжение (Etransfer), где напряжение появляется между заземленной конструкцией внутри подстанции и удаленной точкой снаружи, часто оценивается на расстоянии 1 метра от металлических конструкций до точек поверхности земли.

• Контактное напряжение (Eₜ): максимальная разность потенциалов между заземленной металлической конструкцией (например, корпус оборудования) и точкой на поверхности земли, когда человек касается ее во время прохождения тока короткого замыкания.

Во время коротких замыканий как шаговое, так и контактное напряжения значительно увеличиваются. По сравнению с обычными материалами, такими как почва, трава или бетон, гравий и щебень имеют относительно высокое удельное сопротивление. Это высокое поверхностное удельное сопротивление ограничивает течение тока через тело человека, тем самым снижая риск поражения электрическим током при обслуживании или работе вблизи заряженного оборудования.

Таким образом, гравий и щебень намеренно используются на подстанциях для увеличения сопротивления поверхностного слоя, что эффективно снижает опасные шаговые и контактные напряжения, повышая безопасность персонала при заземлении.

В таблице ниже показано удельное сопротивление различных материалов, таких как камень, песок и т.д.

Причины применения камня на подстанциях и в электрических распределительных устройствах

Ниже приведены конкретные причины и факторы, обуславливающие применение камня вместо других материалов:

Трава и другие сорняки или мелкорослая растительность действительно могут вызывать проблемы. Во время дождя или при повышенной влажности рост растений делает поверхность скользкой, создавая потенциальные угрозы безопасности персонала и оборудования. Кроме того, сухая трава может воспламениться во время коммутационных операций или вызвать короткое замыкание, что негативно влияет на оборудование и надёжность энергосистемы. Поэтому на подстанциях, как правило, принимаются меры по контролю роста растительности для обеспечения безопасной и стабильной эксплуатации.

Применение камня в зоне распределительных устройств помогает предотвратить проникновение диких животных — таких как змеи, ящерицы, грызуны и другие мелкие животные — на территорию подстанции.

Гравийное покрытие предотвращает образование луж и застой воды в распределительном устройстве, что нежелательно для высоковольтного оборудования.

Галька и дроблёный камень обладают более высокой ударопрочностью по сравнению с травой или песком, что способствует гашению вибраций трансформаторов (вызванных магнитострикционными деформациями магнитопровода) и снижению смещений при сейсмических воздействиях.

Применение камня и гравия повышает удельное сопротивление поверхностного слоя, тем самым снижая опасность поражения электрическим током при прикосновении и шаговом напряжении. Кроме того, оно подавляет рост мелких растений и сорняков, наличие которых может снизить поверхностное сопротивление и увеличить риск поражения электрическим током во время планового технического обслуживания и эксплуатационных работ.

В целом, каменный материал, используемый в распределительных устройствах, улучшает условия труда, способствует стабильной эксплуатации и повышает эффективность существующей системы заземления в защите от поражения электрическим током.