Kwa Nini Viwanda vya Umeme Husatumia Mawe Kichwa Kidogo Kivuli na Mawe Vinavyovunjika?

Kwa Nini Mstatio wa Nishati Huatumia Michororo, Mchanga, Michororo Madogo na Michororo Iliyovunjwa?

Katika mstatio wa nishati, vifaa kama vile transforma za umeme na usambazaji, mistari ya usambazaji, transforma za voltaji, transforma za sasa na vichapishi vya kujitenga vinahitaji kuunganishwa na ardhi. Kupita juu ya uunganisho na ardhi, sasa tutafurahia kuchunguza kina kwa nini mchanga na michororo iliyovunjwa huatumika mara kwa mara katika mstatio wa nishati. Ingawa yanaonekana rahisi, michororo hii hushirikisha jukumu muhimu la usalama na kazi.

Katika ubunifu wa mfumo wa kuunganisha mstatio wa nishati—hasa unapoitumia njia nyingi za kuunganisha na ardhi—michororo iliyovunjwa au mchanga huvaliwa kote katika eneo la mstatio kwa sababu kadhaa muhimu.

Lengo kuu la kuvalea mchanga katika eneo la mstatio wa nishati ni kupunguza Kilele cha Potensheli ya Ardhi (GPR), pia inajulikana kama voltaji ya hatua (step voltage) na voltaji ya mguu (touch voltage), kama ifuatavyo:

• Kilele cha Potensheli ya Ardhi (GPR): Potensheli elektriki kikubwa ambacho mfumo wa kuunganisha mstatio wa nishati unaweza kufikia kuhesabika kwa upande wa kituo cha mrefu cha ardhi kinachokwamwa kuwa katika potensheli sahihi ya sifuri. GPR inalingana na bidhaa ya sasa kubwa ya kushindwa (fault current) inayopinga mfumo na upinzani wa mfumo.

• Voltaji ya Hatua (Eₛ): Tofauti kubwa ya potensheli ambayo inaweza kuwepo kati ya miguu miwili (kawaida yana umbali wa mita 1) unapoitoka sasa ya kushindwa (fault current) ndani ya mfumo wa kuunganisha na ardhi. Hali maalum ni voltaji uliohamishwa (Etransfer), ambapo voltaji hutokea kati ya kifaa kilichounganishwa na ardhi ndani ya mstatio na kituo cha mrefu nje ya mstatio—mararaba hutathminiwa kwa umbali wa mita 1 kutoka kifaa cha chuma hadi vituo vya uso wa ardhi.

• Voltaji ya Mguu (Eₜ): Tofauti kubwa ya potensheli kati ya kifaa cha chuma kilichounganishwa na ardhi (k.m.f. kipengele cha nje cha vifaa) na kituo kwenye uso wa ardhi unapoitoka mtu anapomwagilia wakati sasa ya kushindwa inapoflow.

Wakati wa matukio ya short-circuit, voltaji za hatua na mguu zinazidisha kwa kiasi kikubwa. Kulingana na vifaa vingine vya kawaida kama vile udongo, mchezo au betoni, mchanga na michororo iliyovunjwa yana upinzani wa juu. Upinzani huu wa juu wa uso huzuia mgandamizo wa sasa kupitia mwili wa mtu, kwa hiyo hupunguza hatari ya ukamasi wa umeme wakati wa usimamizi au uendeshaji karibu na vifaa vilivyopakana na umeme.

Kwa hiyo, mchanga na michororo iliyovunjwa huwekwa kwa makusudi katika mstatio wa nishati ili kupanda upinzani wa kiandiko cha juu, kwa namna hiyo kudumisha hatari za voltaji za hatua na mguu na kuboresha usalama wa wafanyakazi wakati wa kushindwa kwenye ardhi.

Jedwali lifuatalo linazoonyesha upinzani wa vifaa mbalimbali kama vile michororo, mchanga, nk.

Sababu za Kutumia Mawe katika Vifungo na Maeneo ya Kuswitcha Umeme

Hapa chini kuna sababu maalum na viwango vya kutumia mawe badala ya vifaa vyengine:

Nyasi na mazao mengine yasiyofaa au mimea madogo zinaweza kuwasilisha matatizo. Wakati wa mvua au hali ya ukiwa, uzalishaji wa mimea unaweza kufanya ardhi ikawa inayovunjika, kuleta hatari ya usalama kwa wafanyakazi na vifaa. Zaidi nyingi, nyasi yenye ukoma anaweza kupata moto wakati wa kuswitcha au kusababisha upindelezi, kudhibiti vifaa na uhakika ya mtandao wa umeme. Kwa hiyo, vifungo hususan huweka hatua za kudhibiti uzalishaji wa mimea ili kuhakikisha usalama na uendeshaji wa amani.

Kutumia mawe pamoja na maeneo ya kuswitcha yanaweza kuzuia wanyama wa asili—kama vipofu, nyoka, ndege madogo, na mazao mengine ya kiwango kidogo—kutoka kuingia katika eneo la vifungo.

Mkawa wa mawe unaokosa kuvuta maji na kujaza kwenye maeneo ya kuswitcha, ambayo ni isiyopendekezwa kwa vifaa vya kiwango cha juu cha umeme.

Mawe na mawe machafu yanaweza kubaki kwa nguvu zaidi kuliko nyasi au mchanga, kusaidia kurekebisha magonjwa kutokana na muundo wa transforma (kutokana na magnetostriction) na kudhibiti mzunguko wa ardhi wakati wa majanga ya ardhi.

Tumia mawe na mawe machafu huchangia kwa kutosha sana rizumu ya uwiano wa ardhi, kwa hivyo kukurutia hatari za umeme wa tangulia na kusimamia. Pia, hii inawezesha kuzuia uzalishaji wa mimea madogo na nyasi—ambayo ikiwepo, inaweza kupunguza rizumu ya uwiano wa ardhi na kuongeza hatari ya kupata moto wa umeme wakati wa huduma ya kawaida na utaratibu.

Jumla, vifaa vya mawe vilivyotumiwa katika maeneo ya kuswitcha yanaweza kuboresha masharti ya kufanya kazi, kusaidia uendeshaji wa amani, na kuboresha ufanisi wa mfumo wa kusimamia umeme wa kijiji katika kuzingatia dhidi ya kupata moto wa umeme.