Kubrikov о заземлении

[Dmitriy40]

Kubrikov в сообщении #1259360 писал(а):

Еще говорят, что на проводах накапливается огромный заряд, как на обкладке лейденской банки (напряжение-то большое). А поскольку провода очень длинные, то площадь "обкладки" получается нехилая,

Вот уж таких "говорят" лучше не слушать. А взять вики и калькулятор в руки и посчитать реальную ёмкость проводов ЛЭП. Уж формула-то (ёмкости длинного провода) простая, даже не надо самому выводить.

Kubrikov в сообщении #1259360 писал(а):

Где-то слышал, что линии электропередач идут на тысячи километров по лесам-болотам, и в случае обрыва провода найти обрыв очень сложно. А так провод падает на землю, получается короткое замыкание, выбивает ближайший автомат - по его расположению сразу видно, на какой участок высылать вертолет.

Тоже слышали явно не там где нужно. "Ближайший автомат" может оказаться за сотни или тысячи километров, вертолётом не очень-то полетаешь. Уже более полувека как разработаны способы радиолокации места обрыва, прямо по уцелевшему куску провода, точно как в радарах, посылается импульс и ловится его отражение от места обрыва или замыкания. Даже художественный роман об этом был написан, в 1955г., "Искатели" Даниила Гранина.

Kubrikov в сообщении #1259360 писал(а):

Вот как раз если бы не заземление, безопасность была бы выше. Без заземления пришлось бы сунуть два пальца в ноль и фазу. А так достаточно коснуться только фазы, и уже побежал через тапочки ток.

Ну и тут уж отвечу, раз сами не нашли правильного ответа. Безопасность заземления корпусов приборов в другом: если вдруг внутри прибора произойдёт пробой изоляции и на корпусе появится фаза - человека не станет бить током при касании, а или сгорят предохранители в приборе, или сработает автомат, ну или просто весь ток будет уходить в землю мимо тела человека. В нормальных (не аварийных) условиях человек нигде никогда не должен иметь доступа к фазе. Как и разбирать поставленные на боевой взвод мины. Как и лезть в работающий ядерный реактор. Как и многое другое.

Бьёт же током при касании металлических корпусов прибором из-за отсутствующего заземления корпуса и при наличии внутри приборов защитных конденсаторов небольшого номинала, которые в отсутствии заземления корпуса создают на нём половину фазного напряжения. Просто для того чтобы на незаземлённом корпусе не накапливалось опасное по величине статическое электричество. Если бы вилки в розетках были не симметричные и гарантировали всегда и везде подключение заранее известного провода к нулю (скажем всегда левого) - можно было бы отказаться и от заземления и от тех конденсаторов и всегда сажать корпус на ноль. Хоть это и хуже заземления (а вот чем именно - не помню, почитайте нормальную литературу по электробезопасности), но хотя бы током не било. Однако вилки и розетки симметричные и ноль с фазой можно легко перепутать. Потому есть контакт заземления. При правильном использовании которого электробезопасность выше.
В общем учите матчасть.

[warlock66613]

Dmitriy40 в сообщении #1259440 писал(а):

Хоть это и хуже заземления (а вот чем именно - не помню

Как минимум, крайне нехорошими последстиями при обрыве нуля (а такое бывает).

[Dmitriy40]

(Обрыв нуля)

Ага, тоже фаза на корпусе, и уже без ограничения тока до миллиампер, понятно, спасибо.

[Kubrikov]

>>> посчитать реальную ёмкость проводов ЛЭП. Уж формула-то (ёмкости длинного провода) простая, даже не надо самому выводить.
Парень, работавший в свое время электриком, рассказывал, как на его глазах убило прыгнувшую на только что отключенные провода кошку. Что же это, если не статика?

Ну вот, теперь окончательно запутался. В упор не понимаю, зачем на электростанциях нулевую точку в землю-то зарывают?

Допустим фаза оборвалась и коснулась металлического корпуса, а человек к корпусу. Ну и что? У вас стоит заряженный до 400 вольт конденсатор - если вы касаетесь пальцем ОДНОЙ клеммы, то вас не ударит, потому что вторая клемма висит в воздухе. Если ее к ногам подсоединить, тогда да.

Есть у вас в розетке два провода, вы касаетесь одного, второго не касаетесь, вас убить не должно. Убивает из-за того, что какой-то умник вторую клемму воткнул в землю, и через грязный пол и ноги ток до вас добрался (как показал вчерашний эксперимент с мокрым полом).

Значит заземляют по каким-то соображениям более эффективной эксплуатации ЛЭП. И эти соображения экономически более оправданы, чем безопасность людей. Что же это за соображения такие?
В старой ветке писали - чтобы увеличить расстояние между фазными проводами и нулевой точкой, чтобы высокое напряжение искрой не пробивало. Ну так на межфазных проводах напряжение в √3 раз больше, между ними должно пробить намного легче. А они висят себе спокойненько рядом.

[Евгений Машеров]

Именно ради безопасности. Просто если возникает противоречие между безопасностью многих умных людей и отдельных идиотов - выбирают в пользу умных. Обрыв провода и его падение на землю порождает возможность поражения шаговым напряжением. При этом находящиеся там люди могут и не знать, что провод оборван. И поэтому принимаются меры для скорейшего отключения при таком обрыве. Для этого высоковольтные линии (более 35 кВ) и делаются с заземлением (глухозаземлённой или эффективно заземлённой нейтралью). Мотивы заземления нейтрали в низковольтных сетях (бытовой 220/380В, скажем), несколько иные. Там это защита на случай обрыва нейтрального провода, превращающего 220 вольт фазного в 380 линейного, хотя и автоматы отключения тоже есть. Ценой безопасности для случайных прохожих или добросовестных обывателей в своём дому является повышение риска для работающих на неотключённой аппаратуре без защитных средств. Ну, Дарвин божество благое, но жертв требующее...

[Евгений Машеров]

Остаётся объяснить, почему для линий среднего напряжения (скажем, 10 кВ) всё же изолированная нейтраль.

Трансформатор 10 кВ/0.4 кВ, видно, что 10 киловольт по трёхпроводной линии, а 220/380 по четырёхпроводной, четвёртый нейтральный и он заземляется на обоих концах.

В случае изолированной нейтрали замыкание цепи происходит через емкостную проводимость между другими, кроме оборванного, фазными проводами и землёй. Ёмкость (на единицу длины) цилиндра радиуса R на высоте h над бесконечным проводником равна

$C=\frac {2\pi\varepsilon}{\operatorname{arch}\frac h R}$

Для линий 10 кВ она составляет от 0.025 до 0.035 мкФ/км, а так как линии такого напряжения, распределяющие между магистральными ЛЭП и потребителями в городах и сёлах, имеют не слишком большую длину, для определённости возьмём 10 км, частота сети 50 Гц или 314 рад/с, примерно мегаоом на километр или сто тысяч ом на линию, что даст ток 0.1 А. Он, разумеется, опасен, если протекает через человека, но опасное шаговое напряжение создаст лишь в самом месте падения, и есть надежда, что умный человек совсем близко подходить не станет. Для высоковольтных линий расстояние от земли выше, но больше и диаметр проводов, так что ёмкостное сопротивление для 220 кВ-500 кВ порядка 300 кОм/км, а так как линии такого напряжения в десятки раз длиннее, чем 10 кВ, то и сопротивление может быть ниже на два порядка, так что ток вырастет на три порядка и более, и вместе с ним радиус поражения шаговым напряжением.
Вероятно, в этом причина того, что нейтраль заземляют при меньших и больших напряжениях сети, а при средних используют изолированную нейтраль. Возможно, учитывается и проводимость ионная, при коронном разряде (но это на самых высоковольтных линиях) и утечка заряда, переносимого водой в случае дождя, но вклад их, по-видимому, меньше.

[Евгений Машеров]

Kubrikov в сообщении #1259653 писал(а):

Парень, работавший в свое время электриком, рассказывал, как на его глазах убило прыгнувшую на только что отключенные провода кошку. Что же это, если не статика?

Это не статика. Это байка. Не в смысле род ткани, и не самка мотоцикла. А жанр устного фольклора.

[Alex-Yu]

Евгений Машеров в сообщении #1259848 писал(а):

Вероятно, в этом причина того, что нейтраль заземляют при меньших и больших напряжениях сети,

При низких напряжениях используют глухозаземленную нейтраль из соображений безопасности (такие сети непосредственно питают станки и т.п.). При КЗ фазы на землю возникает такой огромный ток, что срабатывает автомат отключения. При более высоких напряжениях, на магистральных линиях, хотелось бы использовать изолированную нейтраль, так как при этом замыкание одной из фаз на землю хотя и приводит к "лишним" токам (через емкость), но полностью линию не "вырубает". Однако при совсем больших напряжениях возникает другая проблема: если нейтраль изолирована, то при замыкании одной фазы на землю напряжение относительно земли на остальных фазах возрастает от фазного до линейного (в 1.7 раза), изоляторы может пробить (а они дорогие при высоких напряжениях). Поэтому здесь используется компромисс: эффективно заземленная нейтраль (через сопротивление, обычно реактивное), когда напряжение при замыкании фазы на землю возрастает, но не более чем в 1.4 раза. При глухозаземленной оно вообще не возрастает. А здесь возрастает, но не так сильно.

[Slav-27]

Евгений Машеров в сообщении #1259842 писал(а):

Мотивы заземления нейтрали в низковольтных сетях (бытовой 220/380В, скажем), несколько иные. Там это защита на случай обрыва нейтрального провода

Каким образом заземление нейтрального провода может служить защитой от его обрыва?

Насколько я понимаю, принципиально тут возможны такие случаи:
1) Корпус прибора заземлён независимо от нейтрального провода -- система TT. Эта система в России до недавнего времени была запрещена.
2) Корпус не заземлён и не занулён. Тогда если на корпус попадёт фаза, а человек прикоснётся к корпусу и заземлится, то будет плохо.
3) Отдельного защитного провода нет (т. е. в квартиру идут 2 провода, фаза и ноль), корпус прибора занулён -- система TN-C. Тогда при попадании фазы на корпус происходит короткое замыкание, срабатывает система защиты и всё отключается. Но: если оборвался нейтральный провод, то вместо нуля появляется фаза, таким образом, корпус приобретает высокий потенциал относительно земли, и если человек прикоснётся к корпусу и заземлится, то будет плохо.
4) Нейтральный провод (на подстанции) разделяется на рабочий и защитный (т. е. в квартиру идут 3 повода), корпус прибора соединяется с защитным нейтральным проводом -- система TN-S.

Насколько я знаю, в России в городских жилых домах обычно имеет место 2-й или 3-й случай. Единственное достоинство по сравнению с 4-м -- проводов меньше (дешевизна). Но в случае обрыва нейтрального провода заземление исчезает, и как раз-таки всё становится плохо. Поэтому заземление нейтрального провода -- это защита на случай попадания фазы на корпус, а не на случай обрыва нуля.

Напутал чего-то?

[ex-math]

Если обрыв нуля произошел дальше от потребителя, чем сделано заземление, то поражения током не будет. В прочих случаях можно надеяться на УЗО.

[Kubrikov]

Значит все-таки основная мотивация втыкать нейтраль в землю - обрыв высоковольтного провода на ЛЭП и падение его на землю.
А часто обрывы бывают? Ну там ветер или обледенение?

[Theoristos]

Для иллюстрации добавлю этих гаррипоттеров:
https://www.youtube.com/watch?v=oBJyyEAw-6g
https://www.youtube.com/watch?v=DPNK7bc2qvM
https://www.youtube.com/watch?v=9tzga6qAaBA
Емкостные токи там вполне впечатляющие текут. Но руки не голые
https://www.youtube.com/watch?v=6MXMJ_7mGxQ
https://www.youtube.com/watch?v=S_bjyFbEJaA

[Kubrikov]

Ну перчатки на руках скорее от ржавчины и колючих проводов. Вряд ли они помогут от десятков киловольт, будь там хоть резина несколько миллиметров.

[Dmitriy40]

Kubrikov в сообщении #1260772 писал(а):

Вряд ли они помогут от десятков киловольт, будь там хоть резина несколько миллиметров.

Обоснуйте. С цифрами в руках.

[wrest]

Kubrikov в сообщении #1260772 писал(а):

Вряд ли они помогут от десятков киловольт, будь там хоть резина несколько миллиметров.

Если пробьет мимо перчаток, прямо в лоб, то конечно, не помогут.