Bakit Gumagamit ng Bato, Gravel, Pebbles, at Crushed Rock ang mga Substation?
Sa mga substation, ang mga kagamitan tulad ng power at distribution transformers, transmission lines, voltage transformers, current transformers, at disconnect switches ay nangangailangan ng pag-ground. Sa labas ng pag-ground, susuriin natin nang mas malalim kung bakit karaniwang ginagamit ang gravel at crushed stone sa mga substation. Bagama't tila ordinaryo lang sila, ang mga bato na ito ay gumaganap ng mahalagang papel sa seguridad at pagpupunyagi.
Sa disenyo ng pag-ground sa substation—lalo na kapag maraming paraan ng pag-ground ang ginagamit—nilalagyan ng crushed rock o gravel ang buong lupa ng substation dahil sa ilang pangunahing kadahilanan.
Ang pangunahing layunin ng paglalatag ng gravel sa lupa ng substation ay upang bawasan ang Ground Potential Rise (GPR), kilala rin bilang step voltage at touch voltage, na inilalarawan sa ibaba:
Ground Potential Rise (GPR): Ang pinakamataas na electrical potential na maaaring abutin ng grounding grid ng isang substation sa relasyon sa isang remote earth reference point na inaasumang nasa tunay na zero potential. Ang GPR ay katumbas ng produkto ng pinakamataas na fault current na pumapasok sa grid at ang resistance ng grid.
Step Voltage (Eₛ): Ang pinakamataas na potential difference na maaaring umiral sa pagitan ng dalawang paa (karaniwang may layo na 1 metro) kapag ang fault current ay pumapasok sa grounding system. Isang espesyal na kaso ang transferred voltage (Etransfer), kung saan ang voltage ay lumilitaw sa pagitan ng isang grounded structure sa loob ng substation at isang remote point sa labas—madalas na sinusuri sa layong 1 metro mula sa metal structures hanggang sa mga puntos sa ibabaw ng lupa.
Touch Voltage (Eₜ): Ang pinakamataas na potential difference sa pagitan ng isang grounded metallic structure (halimbawa, equipment casing) at isang punto sa ibabaw ng lupa kapag ang isang tao ay humawak nito habang may fault current flow.
Sa panahon ng short-circuit events, ang step at touch voltages ay lubhang tumataas. Sa paghahambing sa mga karaniwang materyales tulad ng lupa, damo, o concrete, ang gravel at crushed stone ay may relatibong mataas na resistivity. Ang mataas na surface resistivity na ito limita ang pagtumakbo ng kuryente sa katawan ng tao, na sa pamamaraang nagbabawas ng panganib ng electric shock habang nagko-conduct ng maintenance o operasyon malapit sa mga energized equipment.
Kaya, ang gravel at crushed stone ay intensionally ginagamit sa mga substation upang taasan ang surface layer resistance, na epektibong nagbawas ng mapanganib na step at touch voltages at nagpapatibay ng seguridad ng mga tao sa panahon ng ground faults.
Ang talahanayan sa ibaba ay nagpapakita ng resistivity ng iba't ibang materyales tulad ng bato, buhangin, atbp.
| Materia | Resistivity (Ω·m) |
| Lupain at napakang lupa | <100 |
| Lupain na may kahalumigmigan at basa na silt | 100–250 |
| Buhangin na may lupain at napakang buhangin | 250–500 |
| Buhangin | 500–1500 |
| Bato na napatay na | 1000–2000 |
| Tinadtad na bato | 1500–5000 |
| Gravel | 1500–10000 |
Mga Dahilan para sa Paggamit ng Bato sa mga Substation at Electrical Switchyards
Narito ang mga tiyak na dahilan at kadahilanan para sa paggamit ng bato kaysa sa iba pang materyales:
Ang damo at iba pang mga weeds o maliliit na halaman ay talagang maaaring magdulot ng problema. Sa panahon ng ulan o mainit na kondisyon, ang paglago ng halaman ay maaaring gawing madulas ang lupa, na nagpapahamak sa mga tao at kagamitan. Bukod dito, ang matutuyo na damo ay maaaring mag-ignite sa panahon ng switching operations o maging sanhi ng short circuits, na nagpapahamak sa kagamitan at reliabilidad ng grid. Kaya't karaniwang ipinapatupad ng mga substation ang mga hakbang upang kontrolin ang paglago ng halaman upang mapanatili ang ligtas at matatag na operasyon.
Ang paggamit ng bato sa paligid ng switchyards ay tumutulong upang maiwasan ang pagsisipsip ng mga hayop—tulad ng mga ahas, mga butiki, mga daga, at iba pang maliliit na hayop—sa lugar ng substation.
Ang isang ibabaw ng bato ay nagpapahintulot na hindi mag-accumulate ang tubig sa switchyard, na hindi nais na kondisyon para sa high-voltage equipment.
Ang mga pebbles at crushed stone ay mas handa sa impact kaysa sa damo o buhangin, na tumutulong upang mabawasan ang mga vibration mula sa mga transformer (dahil sa core magnetostriction) at mabawasan ang paggalaw sa panahon ng seismic events.
Ang paggamit ng bato at bato ay nagpapataas ng resistivity ng ibabaw, na sa pamamaraang ito ay nagbabawas ng mga panganib ng touch at step voltage. Bukod dito, ito ay nagsusuppress sa paglago ng mga maliliit na halaman at weeds—na kung naroroon, maaaring mabawasan ang resistivity ng ibabaw at tumaas ang panganib ng electric shock sa panahon ng routine maintenance at operasyon.
Sa kabuuan, ang materyal na bato na ginagamit sa switchyards ay nagpapabuti ng mga kondisyong paggawa, sumusuporta sa matatag na operasyon, at nagpapataas ng epektividad ng umiiral na grounding system sa pagprotekta laban sa electric shock.
