Явления при стекании тока в землю

[HuanCarlos]

Помогите разобраться. Почему, когда например, при обрыве провода воздушной ЛЭП, он находится в контакте с землей, говорят что ток стекает в землю. Объясните, как замыкается контур, охватывающий провод и землю по которому путешествует ток.

[e2e4]

Как это понимаю я:
На обоих концах ЛЭП стоят трансформаторы, у которых обмотки, соединяемые с линиями ЛЭП собраны по схеме "звезда". Средние точки этих трансформаторов явным образом соединяются с землей (устраивается специальное заземление средней точки трансформаторов). Дальше все ясно - обравается фаза (или рабочий ноль) ЛЭП, падает на землю, на которой потенциал средней точки трансформатора. Начинает протекать ток с учетом всех импедансов (средняя точка трансформатора->место котакта разорванного провода с землей; импеданс линии ЛЭП от трансформатора до разрыва; импеданс обмотки трансформатора ну и прочие импедансы если есть).

Учитывая, что в точке контакта разорванного провода с землей будет практически потенциал разорванной фазы (принимаем сопротивление земли значительно большим, чем сопротивление проводника ЛЭП), и что поверхность земли весьма распределена, возможно, надо еще учитывать емкостные токи между поверхностью земли под ЛЭП и рабочими проводниками. Но учитывается ли это на практике - не знаю, возможно эти явления пренебрежимо малы.

Лично я практически не работал с сетями 100+ kV, там свои особенности.

[HuanCarlos]

Спасибо. То как вы понимаете суть явление очень даже похоже на правду. Только если линия, например, километров 100, и обрыв строго посередине (т.е. току придется проделать большой путь в земле до нейтрали тр-ра) ток доберется до нейтрали тр-ра? Или у грунта очень большая проводимость? И еще. Если взять сеть с изолированной нейтралью, или обмотки тр-ра соеденины треугольником? Тогда ток будет ли протекать? Ведь для него не будет замкнутого контура. Но даже если ток не будет течь, шаговое напряжение возникнет в месте контакта провода с землей?

[Ales]

Ток не течет по земле.
Но земля обладает сверхъемкостью и поэтому забирает заряд и переменный ток на себя.
При обрыве провода и коротком заземлении энергия уходит на сопротивление земли.
Ток течет только по проводу - это фаза.
Провода с нулем идут к конечному потребителю и идут они от глубокого заземления возле трансформатора низкого напряжения.
ЛЭП не имеют проводов с нулем, это лишний бессмысленный расход провода.

Никакого замыкания в обычном понимании плюс-минус нет.
Переменный ток замыкается на емкость земли.

-- Пт фев 04, 2011 00:23:30 --

Написал сначала, что земля обладает сверхиндуктивностью, может быть это тоже что и емкость, а может и нет. Не знаю.

-- Пт фев 04, 2011 00:31:13 --

Нет все же так: индуктивность это магнитное поле, а емкость - заряд. И это совсем разные вещи.
Земля берет любой заряд и это емкость. А катушка трансформатора и линия передачи - индуктивность.

-- Пт фев 04, 2011 00:35:26 --

А вообще-то потребителю не нужен ноль. Он всегда может пустить ток по цепи фаза-прибор-заземление.
Но наверное, ноль всегда подводят для того, чтобы от доморощенного заземления никого током не ударило.

[Ales]

Еще подумал:
наверное, при обрыве провода и заземлении не происходит потеря энергии,
но просто мощность падает на линии.
Я конечно, не электрик.

[e2e4]

HuanCarlos писал(а):

Только если линия, например, километров 100, и обрыв строго посередине (т.е. току придется проделать большой путь в земле до нейтрали тр-ра) ток доберется до нейтрали тр-ра? Или у грунта очень большая проводимость?

Электрический ток никуда не добирается. Некорректно говорить об электрическом токе, как о физическом объекте, он по сути есть некая абстракция, более-менее точно описываемая формулами, и проявляющая себя косвенно (закон Ампера, например).

Что касается Вашего вопроса, то длина пути здесь непричем, имеет значение только импеданс цепи, частота и амплитуда напряжения. Величина тока установится согласно этим параметрам.

HuanCarlos писал(а):

Или у грунта очень большая проводимость?

Имеет значение прежде всего сопротивление в месте контакта провода и грунта. У самого же грунта цифр я не назову, но знаю (читал где-то), что например в деревне с глухозаземленной нейтралью трансформатора подстанции вполне реально, вкопав на пару метров ведро, и подключив к нему нулевой проводник (фазу взять, ессесно, со счетчика), подключить нагрузку около 1 кВт без существенного (до 30В) падения входного напряжения 220В.
Червяки, шахтеры и соседи при этом, конечно, охреневают :). Такое подключение - по сути и есть падение проводника на землю, протевиречит технике безопасности, на всякий случай предупреждаю.

HuanCarlos писал(а):

Если взять сеть с изолированной нейтралью, или обмотки тр-ра соеденины треугольником? Тогда ток будет ли протекать? Ведь для него не будет замкнутого контура.

Нет, не будет, за исключением емкостных явлений, о которых я написал. Являются ли они значимыми - не знаю, погуглите, и напишите пожалуйста в этой теме, если найдете.

HuanCarlos писал(а):

Но даже если ток не будет течь, шаговое напряжение возникнет в месте контакта провода с землей?

Если ток не течет по земле, соответственно, между ногами не будет разности потенциалов из-за падения напряжения на импедансе почвы, соответственно не будет шагового напряжения. Опять таки, могут существовать емкостные явления.

[HuanCarlos]

Не понятно как-то.

Цитата:

Но земля обладает сверхъемкостью

Что вы вкладываете в понятие сверхъемкость? Кроме того, земля, грунт - вещество. Вещество не обладает емкостью, как я понимаю. Вы говорите о емкости мнимого конденсатора фаза-воздух-земля?

Цитата:

ЛЭП не имеют проводов с нулем, это лишний бессмысленный расход провода.

А как же ЛЭП 0,4 кВ?

Цитата:

Но наверное, ноль всегда подводят для того, чтобы от доморощенного заземления никого током не ударило.

Ноль подводят чтобы: 1. можно было получить фазное напряжение. 2. чтобы не допустить появления несимметричных режимов (что достаточно просто в сетях 0,4 кВ из-за разброса нагрузок по величине, статическим и динамическим характеристикам) 3. в некоторых типах сетей нулевой проводник совмещен с защитным.
Остальное в вашем посте еще более не понятно. В любом случае спасибо за высказанное мнение.

-- Пт фев 04, 2011 12:44:34 --

Цитата:

Что касается Вашего вопроса, то длина пути здесь непричем, имеет значение только импеданс цепи

Это и имелось ввиду мною. Разве импеданс не будет зависеть от длины пути тока (как в формуле для расчета сопротивления проводника)?

Цитата:

Имеет значение прежде всего сопротивление в месте контакта провода и грунта. У самого же грунта цифр я не назову, но знаю (читал где-то), что например в деревне с глухозаземленной нейтралью трансформатора подстанции вполне реально, вкопав на пару метров ведро, и подключив к нему нулевой проводник (фазу взять, ессесно, со счетчика), подключить нагрузку около 1 кВт без существенного (до 30В) падения входного напряжения 220В.
Червяки, шахтеры и соседи при этом, конечно, охреневают :)

Очень интересно. А релейная защита не должна в таком случае срабатывать? И что касается червяков, соседей и шахтеров - речь идет о шаговом напряжении или еще о каких-то явлениях от которых они охреневают?

Цитата:

Если ток не течет по земле, соответственно, между ногами не будет разности потенциалов из-за падения напряжения на импедансе почвы, соответственно не будет шагового напряжения.

То есть шаговое напряжение, а точнее распределение потенциалов на поверхности земли зависит именно от падения напряжения на импедансе почвы? И еще. В сетях с изолированной нейтралью замыкание на землю является безопасным пока, стоя на земле, не дотронешься до "здоровой" фазы?

[Ales]

HuanCarlos в сообщении #408892 писал(а):

Что вы вкладываете в понятие сверхъемкость? Кроме того, земля, грунт - вещество. Вещество не обладает емкостью, как я понимаю. Вы говорите о емкости мнимого конденсатора фаза-воздух-земля?

Наверное, емкость получается в результате контакта провода и земли: на конце провода может накапливаться сколь угодно большой заряд. То есть, сама земля не емкость, но провод на земле - емкость.

А если провод удалить от земли то емкость упадет и на конце провода не будет накапливаться заряд и переменный ток по такому проводу не течет.

Цепь переменного тока состоит из катушки индуктивности -провода, емкости для заряда - конденсатора и прибора потребителя.
У нас есть провод фазы, смотанный в катушку трансформатора, один конец провода фазы закопан в землю, вместо конденсатора, другой конец фазы идет к потребителю, который замыкает его на прибор, второе замыкание прибора - провод ноль, этот провод идет до трансформатора и там тоже закопан в землю.
Получается цепь из одного провода с катушкой, на который навешаны полезные сопротивления, два конца этого одного провода закопаны в землю и играют роль двух больших емкостей.
Энергия подводится к цепи через индуктивность катушки трансформатора.

[e2e4]

Цитата:

Это и имелось ввиду мною. Разве импеданс не будет зависеть от длины пути тока (как в формуле для расчета сопротивления проводника)?

Будет естественно.

Цитата:

А релейная защита не должна в таком случае срабатывать?

Только если на подстанции стоит дифавтомат. Если честно, я таковых на силовых подстанциях не встречал, хотя и не работал с ними (подстанциями) особо. А без него все нормально - автоматические выключатели никакого превышения допустимого тока не заметят, трансу тоже все равно - так или иначе, но закон Кирхгофа-то соблюдается.

Цитата:

И что касается червяков, соседей и шахтеров - речь идет о шаговом напряжении или еще о каких-то явлениях от которых они охреневают?

О шаговом напряжении.

Цитата:

То есть шаговое напряжение, а точнее распределение потенциалов на поверхности земли зависит именно от падения напряжения на импедансе почвы?

Конечно. Собственно, как и любое напряжение - разница потенциалов двух точек. А потенциалы на поверхности земли вокруг упавшего провода изменяются - можно даже построить эквипотенциальные линии - они будут иметь сложные замкнутые контуры, "выпячиваясь" в сторону направления на подстанцию.
Важно учитывать, что это падение напряжения будет только при условии протекания тока, если тока нет - потенциал везде будет равен потенциалу упавшего провода.

Цитата:

В сетях с изолированной нейтралью замыкание на землю является безопасным пока, стоя на земле, не дотронешься до "здоровой" фазы?

Так точно. Ну или до нуля, тряхнет меньше, но тряхнет.
В специальных случаях (не на гражданских объектах), допускается не землить ноль, в частности для того, чтобы сохранить работоспособность комплекса при попадании одной фазы на землю. Но это "не земление" должно быть хорошо обосновано.

P.S. Фактически, заземление нуля подразумевает, что тряхнет в любом случае, если схватиться за фазу, только напряжение будет в $\sqrt 3$ раз меньше линейного, если схватиться за фазу, стоя на земле. Заземленный ноль позволяет диагностировать КЗ фазы на землю с помощью относительно простых автоматических выключателей и отключить сеть, а также позволяет применить дифавтоматы для защиты человека и противопожарной.

В случае с изолированной нейтралью можно хвататься за фазу, стоя на земле, без последствий. Однако попадание одной фазы на землю не диагностируется, и схватившийся за другую фазу человек при уже попавшей другой фазе на землю получает полное линейное напряжение. КЗ возможно диагностировать только при попадании двух и более фаз (или нуля и фазы) на землю, дифавтоматы при такой схеме неприменимы.

Конечно, я имею ввиду по диагностированию КЗ на землю случай, когда например фаза падает на стально пол, явно соединенный с нулем, или на корпус прибора. Если фаза падет на почву, то сопротивление почвы в общем случае слишком велико для срабатывания защитного автомата.

[Ales]

Ales в сообщении #408900 писал(а):

А как же ЛЭП 0,4 кВ?

Наверное, это линия рабочего напряжения и к ней подключаются напрямую.

-- Пт фев 04, 2011 13:36:35 --

e2e4 в сообщении #408902 писал(а):

В случае с изолированной нейтралью можно хвататься за фазу, стоя на земле, без последствий.

Что-то не вериться в это.

[e2e4]

Ales писал(а):

Что-то не вериться в это.

Все. Буду занудствовать. Предложение отвечает на вопрос "что делает", поэтому надо писать "верится"!!! Как же надоела безграмотность в письменной речи! Стыдно, товарищ!

По существу: при заземленной нейтрали Вы и так касаетесь одного из проводников сети - нулевого. Какие-то раздражающие явления испытываете? А межде тем напряжение между фазой и нулем всего в 1,7 реза меньше, чем между фаза-фаза. И еще - это вопрос не веры, а знаний.

P. S. На остальные Ваши сообщения не отвечаю, т.к. слабо из понимаю, что Вы имеете ввиду (то ли Вы сами путаетесь, то ли написать внятно не можете). Из того, что понял, у Вас есть кое-где очевидные ошибки.

[Xey]

Интересно бы узнать сопротивление земли на расстоянии 100 км, при отличном заземлении (например зарыты листы меди размером 1 км на 1 км)
И сопротивление места контакта провода с поверхностью земли , например 100 м провода лежит на траве.

(Летом видел замыкание провода лэп (на высоких стальных опорах) через березку , растущую в кустах под лэп . На верху потрескивание разряда, длинной около метра. Березка живая. На червяков конечно не пошел смотреть.
Опасно ли было подходить к березке?)

[Ales]

e2e4 в сообщении #408910 писал(а):

По существу: при заземленной нейтрали Вы и так касаетесь одного из проводников сети - нулевого.

Объясните подробнее. Чего и как касаемся?

e2e4 в сообщении #408910 писал(а):

Из того, что понял, у Вас есть кое-где очевидные ошибки.

Укажите подробнее, пожалуйста.
Я только могу догадываться как устроены сети, и поэтому могу написать какую-то чепуху.
Но определенно знаю, что ток по земле не течет - это физика.

-- Пт фев 04, 2011 14:28:36 --

e2e4 в сообщении #408910 писал(а):

Все. Буду занудствовать.

Лучше писать "не верица".

[e2e4]

Цитата:

Объясните подробнее. Чего и как касаемся?

Посмотрите схему соединения обмотки трансформатора в звезду. Найдите, что фазное напряжение в этом случае (между концами обмоток тр-ра, или, при звезде - между точкой A и N, B и N, C и N, где N - как раз и есть средняя точка тр-ра, она же - нейтраль) = Линейное напряжение (между A и B, B и C, C и A - выбирайте любое, в первом приближении)/ $\sqrt 3$.
Теперь, посмотрите: именно эту среднюю точку, т.е. проводник N со стороны тр-ра мы и землим, причем землим явно, т.е. намеренно и надежно.. Т.е. на земле получается потенциал этой точки (под землей я подразумеваю не только почву, но и металлокнструкции здания, корпуса электроприборов и пр.). Таким образом, в схеме с заземленной нейтралью человек всегда касается (прямо, или опосредованно - через ботинки, коврики и т.п.) этой точки. Вот одного потенциала (проводника, называйте как хотите), гальванически связанного с сетью, мы и касаемся. Осталось коснуться второго - фазы, и долбанет.

Цитата:

Укажите подробнее, пожалуйста.
Я только могу догадываться как устроены сети, и поэтому могу написать какую-то чепуху.

Указывать тяжело, т.к. Ваш текст трудночитаем и труднопонятен. Вы плаваете в электротехнике. Начните с основ - погуглите "трехфазная сеть". Вот, например. И далее по ссылкам. Будут конкретные вопросы - пишите.

Цитата:

Но определенно знаю, что ток по земле не течет - это физика.

Аргументируете?

[HuanCarlos]

Цитата:

Если фаза падет на почву, то сопротивление почвы в общем случае слишком велико для срабатывания защитного автомата.

Ну а релейная защита как я понимаю, в таком случае должна отрабатывать? Ведь таким образом устроены сети 110 и выше?

Цитата:

По существу: при заземленной нейтрали Вы и так касаетесь одного из проводников сети - нулевого.Объясните подробнее. Чего и как касаемся?

Ну видимо, само по себе соприкосновение с человека землей тождественно прикосновению человека к нулевому проводу, так как этот самый нулевой провод заземлен. Т.е. потенциал нулевого проводника и земли должен быть одинаков. Поправьте, если не прав.

Цитата:

В случае с изолированной нейтралью можно хвататься за фазу, стоя на земле, без последствий.

Здесь тоже поясните пожалуйста. Например, в сети 0,4 кВ я взялся рукой за провод с потенциалом $220e^j0^o$. Ноги мои находятся на земле. Чтобы не было последствий потенциалы земли и проводы должны быть или одинаковы или очень близки. Т.е. земля должна быть тоже под потенциалом в $220e^j0^o$? (Для упрощения можно опустить комплексную фазу и рассуждать только со значениями потенциалов по модулю).

Цитата:

Интересно бы узнать сопротивление земли на расстоянии 100 км, при отличном заземлении (например зарыты листы меди размером 1 км на 1 км)

Получается сопротивление земли зависит от заземления? И как геометрическая форма заземлителя влияет на заземление?

Цитата:

Летом видел замыкание провода лэп (на высоких стальных опорах) через березку , растущую в кустах под лэп . На верху потрескивание разряда, длинной около метра. Березка живая. На червяков конечно не пошел смотреть.
Опасно ли было подходить к березке?)

Я думаю, что здесь имеет значение класс напряжения линии, и режим ее нейтрали. Если нейтраль глухозаземленная, то должна была сработать автоматика и обесточить поврежденную цепь, следовательно на червяков можно было посмотреть не опасаясь за свою жизнь. А вот если нейтраль изолированная, тогда не могу сказать наверняка. Думаю что тоже безопасно, т.к. если это был искровой разряд, то он пробил воздушный промежуток, попал в землю, там как-то растекся (честно, не представляю как это происходит) и на этом все.