为什么变压器下必须铺石头?背后的原理是什么?

百科   2024-12-16 12:02   湖南  

变压器下面铺石头这事,很多人以为只是为了“好看”或者“施工方便”,但事实上,这一层石头大有讲究,它既能保护设备,还能提升安全性,甚至能救命。今天我们就聊聊这些石头到底有啥大作用!

一、石头能防水、排水、防锈


变压器一般都装在室外,风吹雨打那是家常便饭。
如果地面积水,问题就来了:

生锈烂设备:底座长期受潮,金属腐蚀严重,设备寿命大打折扣。

接地“短路”:
接地电阻下降,导致故障电流增大,增加系统风险。

环境污染:漏油若混入积水,不仅扩散更快,还可能污染地下水资源!


碎石透水性好,雨水直接通过石头缝流到地面以下,地面就不会积水。

铺碎石能解决什么?

碎石还能“架空”变压器底座,避免金属直接接触潮湿的土壤。

普通土壤的排水速度通常只有 3~5 L/分钟·m²,但碎石层的排水速率可以达到 10~20 L/分钟·m²,轻松应对暴雨天气。


二、石头能救命,防跨步电压


跨步电压是地面电位差造成的电击风险,尤其在雷击或接地故障时尤为危险。
站在变压器附近,双脚之间的电位差可能通过人体导电,造成触电伤害。

跨步电压的公式:U=I故障 ⋅Rg ⋅ΔL

I故障流入地面的故障电流,通常几十到上百千安。

Rg:地表电阻率,单位 Ω⋅m

ΔL:步距,通常为 0.8~1米。


碎石层如何防护?

提升电阻率:碎石层能显著增大地表电阻率,使地面电流扩散受阻,人体所承受的电流大幅减少。

降低触电风险:虽然跨步电压数值可能更高,但电流流经人体的比例大幅下降,风险反而降低。

举例:

普通土壤(Rg=50 Ω·m)时,U步 = 1,500,000 V,触电风险极高。因为地表电阻率低,电流扩散迅速,人体可能承受较大的跨步电流。

碎石层(Rg=2000 Ω·m)时,跨步电压:U步=60,000,000V。虽然跨步电压更高,但由于地表电阻率显著增加,电流扩散受阻,人体流经的电流显著减少,触电风险大幅降低。

三、防草防火,保护设备


碎石层能抑制杂草生长,避免草丛堆积引发火灾。

同时,草丛阻碍空气流通,可能导致变压器散热不良,碎石层有效解决这些问题。


四、油浸变压器“环保卫士”


变压器运行时间长了,难免有些地方会漏油。如果直接漏在泥土里,污染范围可能很大,甚至会渗透到地下水。


为了应对这种问题,碎石层在环保方面也能大显身手。

一般碎石下面还会铺设防油膜或设计集油坑,把漏出的油集中起来,便于后续清理。碎石能吸收初期的漏油(约 5~10 L/m²),减少油污扩散速度。


五、施工规范:非随意铺设

1、石头的规格

粒径:40~70 mm 的碎石最佳,粒径太小容易堵塞排水,太大则铺设效果不佳。

材质:花岗岩或石英岩等耐用材料,避免易风化的石灰石。

2、铺设厚度与范围

厚度:碎石层通常铺设 200~300 mm 厚。

范围:碎石层覆盖面积要超出变压器基座四周至少 500 mm,确保雨水和漏油能顺畅排出。

3、配套设施

在碎石下方布设排水管和集水坑,同时安装防油膜,进一步提升排水和环保性能。


总结:
铺设碎石不仅是防护性设计,更是电力运行中的核心技术手段。它在排水、防护、防火、环保等方面发挥多重作用,是保障变压器稳定运行和安全的重要组成部分。这些石头,确实是“隐形英雄”。

文章来源:电力学习网原创,作者:JACKERY;未经授权禁止转载,违者必究!

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