ทำไมสถานีไฟฟ้าจึงใช้หินกรวดและหินบด

ทำไมสถานีไฟฟ้าจึงใช้หินกรวดและหินปูนบด?

ในสถานีไฟฟ้า อุปกรณ์ต่างๆ เช่น หม้อแปลงไฟฟ้าและระบบการกระจายพลังงาน สายส่งไฟฟ้า หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า และสวิตช์ตัดวงจร ทั้งหมดต้องมีการต่อพื้นดิน นอกจากการต่อพื้นดินแล้ว เราจะสำรวจอย่างลึกซึ้งว่าทำไมถึงใช้หินกรวดและหินปูนบดในสถานีไฟฟ้า แม้ว่าพวกมันจะดูธรรมดา แต่หินเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการรักษาความปลอดภัยและการทำงาน

ในการออกแบบการต่อพื้นดินของสถานีไฟฟ้า—โดยเฉพาะเมื่อใช้วิธีการต่อพื้นดินหลายวิธี—หินปูนบดหรือหินกรวดจะถูกโรยทั่วบริเวณสนามสำหรับเหตุผลหลักๆ บางประการ

วัตถุประสงค์หลักของการโรยหินกรวดในสนามสถานีไฟฟ้าคือ เพื่อลดการเพิ่มศักยภาพพื้นดิน (Ground Potential Rise - GPR) หรือที่เรียกว่า แรงดันขั้นตอน (step voltage) และแรงดันสัมผัส (touch voltage) ซึ่งมีคำจำกัดความดังนี้:

• การเพิ่มศักยภาพพื้นดิน (GPR): ศักยภาพไฟฟ้าสูงสุดที่ระบบต่อพื้นดินของสถานีไฟฟ้าอาจถึงเมื่อเทียบกับจุดอ้างอิงทางไกลที่ถือว่ามีศักยภาพเป็นศูนย์ GPR เท่ากับผลคูณของกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากข้อผิดพลาดสูงสุดที่เข้าสู่ระบบและแรงต้านทานของระบบ

• แรงดันขั้นตอน (Eₛ): ความแตกต่างของศักยภาพสูงสุดที่สามารถมีได้ระหว่างสองเท้า (โดยปกติห่างกัน 1 เมตร) เมื่อมีกระแสไฟฟ้าจากข้อผิดพลาดไหลเข้าสู่ระบบต่อพื้นดิน กรณีพิเศษคือ แรงดันถ่ายโอน (Etransfer) ซึ่งแรงดันปรากฏระหว่างโครงสร้างที่ต่อพื้นดินภายในสถานีไฟฟ้าและจุดอ้างอิงทางไกล—มักประเมินบนระยะทาง 1 เมตรจากโครงสร้างโลหะไปยังจุดบนพื้นผิว

• แรงดันสัมผัส (Eₜ): ความแตกต่างของศักยภาพสูงสุดระหว่างโครงสร้างโลหะที่ต่อพื้นดิน (เช่น ตัวเครื่อง) และจุดบนพื้นผิวเมื่อมีคนสัมผัสขณะที่มีกระแสไฟฟ้าจากข้อผิดพลาดไหลผ่าน

ในระหว่างเหตุการณ์ลัดวงจร แรงดันขั้นตอนและแรงดันสัมผัสจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อเทียบกับวัสดุทั่วไป เช่น ดิน หญ้า หรือคอนกรีต หินกรวดและหินปูนบดมีความต้านทานสูง การต้านทานพื้นผิวสูงนี้จำกัดการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านร่างกายมนุษย์ ทำให้ลดความเสี่ยงของการช็อกไฟฟ้าขณะบำรุงรักษาหรือปฏิบัติงานใกล้อุปกรณ์ที่มีไฟฟ้า

ดังนั้น หินกรวดและหินปูนบดจึงถูกใช้อย่างเจตนาในสถานีไฟฟ้าเพื่อเพิ่มความต้านทานของชั้นพื้นผิว ทำให้ลดแรงดันขั้นตอนและแรงดันสัมผัสที่เป็นอันตราย และเพิ่มความปลอดภัยให้กับบุคลากรในระหว่างข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นกับพื้นดิน

ตารางด้านล่างแสดงความต้านทานของวัสดุต่างๆ เช่น หิน ทราย ฯลฯ

เหตุผลในการใช้หินในสถานีไฟฟ้าและย่านสวิตช์ไฟฟ้า

ด้านล่างนี้คือเหตุผลและปัจจัยเฉพาะในการเลือกใช้หินแทนวัสดุอื่น ๆ:

หญ้าและพืชชนิดอื่น ๆ หรือพืชขนาดเล็กสามารถสร้างปัญหาได้ ในระหว่างฝนตกหรือสภาพอากาศชื้น การเจริญเติบโตของพืชอาจทำให้พื้นลื่น เป็นอันตรายต่อพนักงานและอุปกรณ์ นอกจากนี้ หญ้าแห้งอาจเกิดการลุกลามไฟในระหว่างการเปลี่ยนแปลงวงจรหรือทำให้เกิดการลัดวงจร ซึ่งส่งผลกระทบเสียหายต่ออุปกรณ์และการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้า ดังนั้น สถานีไฟฟ้ามักจะดำเนินมาตรการควบคุมการเจริญเติบโตของพืชเพื่อรับประกันความปลอดภัยและความมั่นคงในการทำงาน

การใช้หินรอบย่านสวิตช์ไฟฟ้าช่วยป้องกันสัตว์ป่า เช่น งู จิ้งจก สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก และสัตว์ขนาดเล็กอื่น ๆ จากการเข้าสู่พื้นที่สถานีไฟฟ้า

พื้นผิวด้วยหินกรวดช่วยป้องกันการสะสมของน้ำและแอ่งน้ำในย่านสวิตช์ไฟฟ้า ซึ่งไม่เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์แรงดันสูง

หินกรวดและหินแตกมีความทนทานต่อแรงกระแทกมากกว่าหญ้าหรือทราย ช่วยลดแรงสั่นสะเทือนจากหม้อแปลง (เนื่องจากการหดตัวของแม่เหล็ก) และลดการเคลื่อนไหวในระหว่างเหตุการณ์แผ่นดินไหว

การใช้หินและหินกรวดเพิ่มความต้านทานของชั้นพื้นผิว ทำให้ลดความเสี่ยงจากการสัมผัสและแรงดันขั้นตอน นอกจากนี้ยังช่วยยับยั้งการเจริญเติบโตของพืชขนาดเล็กและวัชพืช ซึ่งหากมีอยู่อาจลดความต้านทานของพื้นผิวและเพิ่มความเสี่ยงของการถูกไฟฟ้าช็อตในระหว่างการบำรุงรักษาและการทำงานประจำ

โดยรวมแล้ว วัสดุหินที่ใช้ในย่านสวิตช์ไฟฟ้าช่วยปรับปรุงสภาพการทำงาน สนับสนุนการดำเนินงานอย่างมั่นคง และเพิ่มประสิทธิภาพของระบบกราวด์ที่มีอยู่ในการป้องกันการถูกไฟฟ้าช็อต