स्टेप पोटेन्सियल, टच पोटेन्सियल र ग्राउन्ड प्रतिरोध न्यूनीकरण

काठमाडौँ । ऊर्जा खबरले हरेक शुक्रबार प्रकाशन गर्दै आएको ज्ञानवर्द्धक स्तम्भ ‘ऊर्जा ज्ञान’ अन्तर्गत यो साता हामीले मनमोहन प्राविधिक विश्वविद्यालय तथा पूर्वाञ्चल विश्वविद्यालयका इलेक्ट्रिकल इन्जिनियरिङ विषयका लेक्चरर इन्जिनियर विनोद घिमिरेले लेख्नुभएको ‘स्टेप पोटेन्सियल, टच पोटेन्सियल र ग्राउन्ड प्रतिरोध न्यूनीकरण’ शीर्षकको प्राविधिक तथा ज्ञानवर्द्धक जानकारी प्रस्तुत गरेका छौँ :

विद्युत् प्रणालीमा स्टेप पोटेन्सियल र टच पोटेन्सियल गम्भीर जोखिमहरू हुन्, जुन लाइन टू ग्राउन्ड फल्टको अवस्थामा उत्पन्न हुन्छन् । यी जोखिमहरू कम गर्न ग्राउन्ड प्रतिरोध (Resistance to Ground) न्यूनीकरण महत्त्वपूर्ण छ । विशेषगरी वर्षातको समयमा यस्ता जोखिम देखा पर्छन्, जसले मानवीय जीवन र सम्पत्तिलाई ठूलो क्षति पुर्‍याउन सक्छ । नेपालमा यस्ता घटनाहरूबाट बच्न जनचेतना र प्राविधिक उपायहरूको आवश्यकता बढ्दो छ ।

स्टेप पोटेन्सियल के हो ?

स्टेप पोटेन्सियल भनेको विद्युतीय फल्टको अवस्थामा जमिनमा फैलिएको भोल्टेजको अन्तरले दुई खुट्टाबीच उत्पन्न हुने खतरनाक भोल्टेज हो । जब कुनै विद्युतीय तार वा उपकरण जमिनमा जोडिन्छ, त्यसको वरिपरि भोल्टेज ग्रेडियन्ट (Voltage Gradient) सिर्जना हुन्छ । यदि कुनै व्यक्तिको दुई खुट्टाले भिन्न भोल्टेज भएको बिन्दुहरू छुन्छ भने शरीरमा करेन्ट बग्दछ, जसले हृदयघात वा मृत्यु निम्त्याउन सक्छ । 

उदाहरण

मानौँ, एउटा उच्च भोल्टेज टावरमा फल्ट हुँदा ५,००० एम्पियर करेन्ट जमिनमा प्रवाह हुन्छ । यदि माटोको प्रतिरोध (Soil Resistivity) १०० ओम-मिटर छ र ग्राउन्ड सिस्टमको प्रतिरोध १० ओम छ भने, ग्राउन्ड पोटेन्सियल राइज (GPR) हुन्छ:

GPR = करेन्ट × प्रतिरोध = ५,००० × १० = ५०,००० भोल्ट

यस्तो अवस्थामा, यदि कुनै व्यक्तिको दुई खुट्टा १ मिटरको दूरीमा छन् र भोल्टेज ग्रेडियन्ट १,००० भोल्ट/मिटर छ भने, स्टेप पोटेन्सियल १,००० भोल्ट हुन्छ । यो भोल्टेजले हृदयलाई फाइब्रिलेसन (Fibrillation) गराउन सक्छ, जुन मृत्युको कारण बन्न सक्दछ ।

टच पोटेन्सियल के हो ?

टच पोटेन्सियल तब हुन्छ, जब कुनै व्यक्ति विद्युत् प्रवाह भएको धातुको वस्तु (जस्तै, टावरको खम्बा वा ट्रान्सफर्मर) छुन्छ र उसको खुट्टा जमिनमा टेकेको हुन्छ। विद्युत् प्रवाह हातबाट शरीर हुँदै खुट्टामार्फत जमिनमा जान्छ, जसले गम्भीर चोट वा मृत्यु निम्त्याउँछ । टच पोटेन्सियल गणनामा सामान्यतः १ मिटरको पहुँच दूरी प्रयोग गरिन्छ । यदि दुई वस्तुहरू छोइएको छ भने २ मिटरको दूरी मानिन्छ ।

 उदाहरण

मानौँ, एउटा टावरमा फाल्ट हुँदा ५०,००० भोल्टको GPR उत्पन्न हुन्छ । यदि कुनै व्यक्ति टावरको खम्बा छुन्छ र उसको खुट्टा १ मिटर टाढा जमिनमा छ भने टच पोटेन्सियल लगभग ५०,००० भोल्ट हुन सक्छ । यदि टावर र जमिनको बिन्दुबीचको भोल्टेज अन्तर ४०,००० भोल्ट छ भने यही भोल्टेज व्यक्तिको शरीरमा प्रवाह हुन्छ, जुन अत्यन्त खतरनाक हुन्छ ।

माटोको प्रतिरोधकता र फल्ट समय

माटोको प्रतिरोधकता (Soil Resistivity) ले स्टेप र टच पोटेन्सियलको स्तर निर्धारण गर्छ । उच्च प्रतिरोधकता भएको माटो (जस्तै, सुख्खा माटो: १,००० ओम-मिटर) मा स्टेप भोल्टेज बढी हुन्छ । यदि माथिल्लो तहमा उच्च प्रतिरोध र तल्लो तहमा कम प्रतिरोध (जस्तै, १०० ओम-मिटर) छ भने, ग्राउन्ड इलेक्ट्रोड नजिक स्टेप भोल्टेज उच्च हुन्छ ।

उदाहरण

•    माटोको प्रतिरोधकता: १,००० ओम-मिटर (माथिल्लो तह), १०० ओम-मिटर (तल्लो तह)
•    फाल्ट करेन्ट: ५,००० एम्पियर
•    स्टेप भोल्टेज (१ मिटर दूरीमा): ~१,५०० भोल्ट (इलेक्ट्रोड नजिक)

फल्ट समय (Fault Clearing Time) पनि महत्वपूर्ण छ । यदि फल्ट ०.५ सेकेन्डसम्म रह्यो भने, हृदय फाइब्रिलेसनको जोखिम बढ्छ । धेरै विद्युत् कम्पनीहरूले स्वचालित रि-क्लोजर प्रयोग गर्छन्, जसले फल्टपछि विद्युत् बन्द र पुनः चालु गर्छ । यसले स्टेप पोटेन्सियलको जोखिमलाई थप बढाउन सक्छ ।

स्टेप र टच पोटेन्सियल न्यूनीकरण

जब Rise of Earth Potential (ROEP) अध्ययनले जोखिमहरू पहिचान गर्दछ, त्यसपछि विशेषज्ञ विद्युत् अर्थिङ सल्लाहकारले विभिन्न आवश्यक उपायहरू अपनाउन सक्दछन् । स्टेप र टच पोटेन्सियल घटाउन विधिवत ग्राउन्डिङ र बन्डिङ गर्नु अत्यावश्यक हुन्छ, जसले जमिनको विभिन्न भागहरूबीचको पोटेन्सियल बराबरी गर्न मद्दत गर्छ तर चुनौती भनेको यी उपायहरूलाई कसरी मिलाएर, समायोजन गरेर कार्यान्वयन गर्ने भन्ने कुरामा हुन्छ । सतहको भोल्टेज नियन्त्रित गर्न सक्ने र मानवीय शरीर (विशेष गरी मुटु) को लागि अनुमति योग्य सीमा ननाघोस् भन्ने सुनिश्चित गर्ने कुरामा ध्यान दिनु चुनौतीपूर्ण छ । साथै, यी सबै उपायहरू एक व्यावहारिक बजेटभित्र रहनुपर्दछ ।

स्टेप र टच पोटेन्सियलको जोखिम घटाउने केही उपायहरू:

१. उचित ग्राउन्डिङ र बन्डिङको व्यवस्था गर्नु: यसले जमिनका विभिन्न स्थानहरूबीचको पोटेन्सियल बराबरी गर्न मद्दत गर्छ र विद्युतीय झट्काको जोखिम घटाउँछ ।
२. कम प्रतिरोध भएको ग्राउन्डिङ प्रणालीको प्रयोग गर्नु: माटोको अवस्था स्टेप र टच पोटेन्सियलको परिमाणमा ठूलो असर पार्दछ । त्यसैले, उच्च प्रतिरोध भएका माटोहरूमा कम प्रतिरोध भएका ग्राउन्डिङ प्रणाली प्रयोग गर्नु उचित हुन्छ ।
३. सुरक्षात्मक उपायहरूको कार्यान्वयन गर्नु: विद्युतीय उपकरणहरूको वरिपरि इन्सुलेटेड अवरोध राख्ने वा इन्सुलेटेड म्याटहरूको प्रयोग गरी कामदारलाई सुरक्षित राख्ने उपायहरू अपनाउनु पर्छ ।
४. सुरक्षित दूरी बढाउनु: मानिसहरू र विद्युतीय उपकरणबीचको दूरी बढाउँदा इलेक्ट्रिक फिल्डको प्रभाव घट्छ र जोखिम पनि कम हुन्छ ।
५. उपकरणहरूको नियमित मर्मत तथा निरीक्षण गर्नु: ग्राउन्डिङ प्रणाली र विद्युतीय उपकरणहरूको नियमित जाँच तथा मर्मतले सम्भावित समस्याहरू समयमै पत्ता लगाउन र समाधान गर्न मद्दत गर्छ ।
६. कर्मचारीलाई उचित तालिम दिनु: स्टेप र टच पोटेन्सियलका जोखिमहरूबारे जागरूकता बढाउने र सुरक्षाका उपायहरूबारे जानकारी दिने तालिमले दुर्घटनाको सम्भावना कम गर्न सकिन्छ ।

१. ग्राउन्ड प्रतिरोध न्यूनीकरण

ग्राउन्ड प्रतिरोध कम गर्नाले GPR र स्टेप/टच पोटेन्सियल कम हुन्छ ।

उदाहरण
•    प्रारम्भिक प्रतिरोध: १० ओम, फाल्ट करेन्ट: ५,००० एम्पियर → GPR = ५०,००० भोल्ट
•    प्रतिरोध ५ ओममा झारियो, फाल्ट करेन्ट ७,००० एम्पियर → GPR = ३५,००० भोल्ट

उपायहरू

•    गहिरा ग्राउन्ड रड वा ग्रिड प्रयोग (जस्तै, १० मिटर गहिराइ)।
•    कम प्रतिरोधक सामग्री (जस्तै, बेन्टोनाइट, प्रतिरोधकता ~२.५ ओम-मिटर) ।
•    नियमित ग्राउन्ड सिस्टम जाँच ।

२. ग्राउन्ड कन्डक्टरको सही स्थान

ग्राउन्ड कन्डक्टरहरू धातुको वस्तु वरिपरि २/० AWG तामाको तारले लूप बनाएर ३ फिट टाढा र १८ इन्च गहिराइमा गाडिन्छ ।

उदाहरण

•    कन्डक्टर सतह नजिक (६ इन्च) राख्दा: टच पोटेन्सियल ~१,००० भोल्ट, स्टेप पोटेन्सियल ~१,५०० भोल्ट ।
•    कन्डक्टर ३ फिट गहिराइमा: टच पोटेन्सियल ~५०० भोल्ट, स्टेप पोटेन्सियल ~८०० भोल्ट ।
माटोको प्रतिरोधकताको आधारमा कन्डक्टरको गहिराइ समायोजन गर्नुपर्छ ।

३. प्रतिरोधी सतह तह

• क्रस्ड रक: प्रतिरोधकता ~३,००० ओम-मिटर, करेन्ट प्रवाह ५०% ले कम ।
• एस्फल्ट: प्रतिरोधकता ~१०,००० ओम-मिटर, झारको समस्या शून्य।
• इलेक्ट्रिक ह्याजार्ड जुत्ता: सुख्खा अवस्थामा प्रतिरोध ~१० लाख ओम, भिजेमा ~१०० ओम ।

वर्षा ऋतुमा झनै जोखिम

वर्षा हुने समयमा जमिन भिजेकाले गर्दा माटोको प्रतिरोध (resistance) अत्यन्तै घट्दछ। यसले विद्युत् करेन्टलाई सजिलै जमिनमा फैलिन सहयोग पुर्‍याउँछ। यस्तो अवस्थामा स्टेप र टच पोटेन्सियलको प्रभाव धेरै टाढासम्म पुग्न सक्छ।

विशेषतः ग्रामीण क्षेत्रमा रहेका नगाभिएका पोल, खुलेआम ट्रान्सफर्मर र जमिनमा छरिएका नाङ्गा तारहरू वर्षातका समयमा अझ खतरनाक बन्न सक्छन् । मानिसले पानीबाट बच्न पोल, रुख, वा फलामे संरचनामा टेक्न सक्छन्, जसले करेन्टको शिकार बनाउँछ ।

के गर्न सकिन्छ ?

• विद्युत् पोल, ट्रान्सफर्मर वा भिजेको जमिनमा रहेका तारहरूबाट टाढा रहनुहोस् ।
• वर्षातमा नाङ्गो खुट्टा वा चप्पल लगाएर हिँड्नु जोखिमपूर्ण हुन्छ ।
• झनै खतरामा रहेका ठाउँहरूमा चेतावनी बोर्ड राख्नुपर्ने आवश्यकता छ ।
• स्थानीय निकायले ट्रान्सफर्मर, पोल आदिलाई सही ग्राउन्डिङ (Earthing) गर्न र नियमित जाँच गर्नुपर्छ ।