Почему птиц на проводах не бьёт током? (15.07.2020 г.)
Для многих прохожих привычна картина линии электропередач, на проводах которой комфортно расположились птицы, их не бьет током. Чтобы разобраться в причинах столь необычного явления, нужно вернуться к школьным курсам физики и электротехники.
Законы физики
Физические законы объясняют происхождение тока в электрических сетях. Ток представляет собой движение заряженных частиц, возникающее из-за разницы потенциалов между точками. В области одной точки заряженных частиц много, а вокруг другой точки намного меньше. Законы природы заставляют уравнять количество зарядов в системе, поэтому возникает электрический ток.
В качестве точек между двумя потенциалами, как правило, выступают провода или провод и земля.
Для понимания физической природы образования электрического тока необходимо дополнительно помнить про сопротивление – препятствование проводника току и проводимость – обратное сопротивлению понятие.
Птица на проводах
Птица, садящаяся на провод, не может пострадать, так как между ней и проводом отсутствует точка, имеющая потенциал. Образованию этой точки препятствует воздух, воздушные массы являются диэлектриком и оберегают летуна от удара током.
Пернатые, сидящие на проводе, представляют собой резисторы, присоединенные проводником. Внутреннее сопротивление, создаваемое птицей, намного выше, чем у проводника, которого она касается лапками. Ороговевшие частички кожи на лапках дополнительно играют роль изоляторов.
Опасность электричества для пернатых
Речь идет о небольших птичках, они аккуратно приземляются на провода, чтобы передохнуть и осмотреться. Изолировав себя от электричества при помощи воздуха и собственных лапок, они остаются живы.
Теоретически крупные пернатые не застрахованы от поражения током. Для этого они должны распластаться на изоляторах, расправив крылья. В этих приборах, дающих высокое напряжение до 750 кВ, может образоваться электрическая цепь, в ней возникает межфазное замыкание, оно и убьет птицу.
Летуны хорошо чувствуют поля высокой интенсивности, поэтому облетают линии ЛЭП в сырую погоду. Хотя некоторые хищные птицы не боятся высокого напряжения и сидят на опорах и проводах в любую погоду. Орнитологи объясняют это индивидуальными особенностями пернатых.
Птичьи стаи и электричество
Несмотря на то, что многие замечают птичек, беспрепятственно летающих между проводами, статистика говорит о другом. Известно, что до 60% аварий на электроподстанциях связано с короткими замыканиями, вызванными действиями пернатых.
Электрики подтвердят, насколько часто им приходится снимать с опор обгорелые птичьи тельца. Опасность несут не только сами летуны, но и их экскременты, попадая на провода, они вызывают замыкание. Вред приносят и массовые посиделки небольших птичек на проводах, их одновременный подъем может привести к перехлестыванию проводов и также к замыканию.
Проблемы электрикам приносят попытки летунов свить гнезда на опорах ЛЭП. Сотрудникам электрохозяйств приходится принимать меры для их отпугивания, меры не всегда эффективны и не приветствуются экологами. Например, была осуществлена попытка установки стальных ежей, приспособления должны были отпугивать пернатых. Однако птицы сильно ранили себя, позже идея была отвергнута. Наиболее эффективным оказался проект оборудования на ЛЭП специальных площадок для гнезд.
Почему птиц не бьет током, когда они сидят на проводах
Наблюдая птиц, сидящих на линиях электропередач, каждый из нас хоть раз задавался вопросом, почему на пернатых летунов ток не действует. При этом более внимательные наблюдатели отмечают, что ЛЭП с классом напряжения от 220 кВ и более птицы не используют в качестве насеста. Чтобы объяснить причины этого мы напомним школьный курс физики, а за одно и основы электробезопасности. Это поможет понять, почему птиц не бьет током на проводах.
Теория
В первую очередь сделаем краткий экскурс в школьный курс физики, чтобы вспомнить, что такое электрический ток, напряжение и сопротивление. Электроток (принятое обозначение – I) это не что иное, как движение заряженных частиц (электронов, ионов и т.д.). Важным условием для их направленного движения зарядов является разность потенциалов (напряжение, принятое обозначение U) между двумя точками электрической цепи.
Теперь рассмотрим такую физическую величину, как сопротивление (принятое обозначение R). Под ним подразумевается препятствование проводника к протеканию через него электрического тока. Обратным понятием к сопротивлению является проводимость. Она зависит от таких критериев, как длина, проводника, его сечения, а также удельного сопротивления материала. Рассчитать сопротивление проводника можно по формуле: R = ( l * p ) / S, l – длина, S – сечение, p – удельное сопротивление (табличная величина).
Этих теоретических выкладок будет достаточно для понимания, почему птиц не бьет током на проводах ЛЭП. Если возникли вопросы по теоретической части, получить более подробную информацию, можно с других публикаций на нашем сайте. Мы же перейдем, непосредственно, к рассмотрению феномена.
Что происходит с птицами на проводах?
Для решения задачи необходимо рассмотреть вводные условия. В данном случае они следующие:
- Провод ЛЭП, по которому происходит протекание электричества высокого напряжения.
- Диэлектрик в виде воздуха, окружающего высоковольтные провода и кабели.
- Птицы, спокойно сидящие на проводах и судя по всему, не ощущающие никакого дискомфорта.
Чтобы объяснить это, достаточно вспомнить, что электроток распространяется по пути наименьшего сопротивления. Птицу, сидящую на проводе, можно представить в качестве резистора, зашунтированного проводником. В результате внутреннее сопротивление тела птицы будет выше, чем у проводника, на который она опирается обеими лапами. Помимо этого на лапках летунов имеется слой ороговевших чешуек, играющих роль изоляторов в точках соприкосновения с проводами.
Сопротивление бесполезно
В результате, мы имеем резистор, сопротивление которого значительно выше, чем у шунтирующего проводника. Это не позволяет проходить электрическому току через тельце птицы, но при этом на нем образуется потенциал равный напряжению в линии электропередач.
Обратим внимание, что пернатые облетают стороной ЛЭП с классом напряжения 220,0 кВ и более, а в сырую погоду и линии 110,0 кВ. Это объясняется образованием электромагнитных полей высокой интенсивности и коронных разрядов на проводах воздушных линий. Исключение составляют некоторые хищные птицы, их можно наблюдать и на линиях 330,0 кВ. По мнению орнитологов, это объясняется наличием определенной устойчивости к воздействию интенсивных электромагнитных полей.
Образование коронных разрядов на высоковольтной ЛЭП.
Условия, при которых птицу ударит током и она погибнет
Как уже говорилось в теоретической части, для образования электротока необходима разность потенциалов. Поэтому, чтобы пернатого «дернуло» током, он должен прикоснуться к соседнему проводу (например, крыльями или клювом, поскольку птичьими лапками это будет сделать проблематично), что приведет к межфазному замыканию или КЗ на линию грозозащиты или нуля.
Естественно, такой «трюк» доступен только для крупных птиц, размаха крыльев которых будет достаточно, чтобы задеть соседний кабель. У воробья это вряд ли получится, но если на провод сядет ворона она вполне может дотянуться до другой фазы. В результате через ее тело станет течь ток, что приведет к гибели птицы.
Естественно, если в ВЛ используются изолированные провода, то не возникает разницы напряжений, а, следовательно, и ток разряда не проходит через тело птицы. Это связано с большим сопротивлением изоляции, которая является диэлектриком, не пропускающим как постоянный ток, так и переменное напряжение.
Проблема «птичьих» отключений
Пока большинство людей считает, что птицы не подвержены ударам тока на ВЛ, данные статистики говорят о других результатах. В частности, большинство электрокомпаний США (если быть точным около 87%) связывают многие отключения распредсетей с птицами. Заметим, что подобные проблемы в той или иной мере характерны и для России, причем в определенных регионах «птичьи» отключения требуют принятия радикальных мер.
Исследования, проведенные в Подмосковье, показали, что в среднем на каждые 10,0 км ЛЭП приходится около 150 обгорелых останков птиц. То есть их убивает током, так что рассказы о неуязвимости пернатых несколько преувеличены.
Следует заметить, что больший вред электрохозяйству приносят не сами птицы, а их экскременты. Попадая на изоляторы, и другое электрохозяйство, они могут вызвать короткое замыкание. Причем так отличиться могут и некрупные птицы, если соберутся в достаточном количестве.
Коллективные сидки опасны также тем, что вес стаи может сильно оттянуть силовые линии ЛЭП. Когда пернатые одновременно покинут ВЛ, ее провода могут при выпрямлении перехлестнуться, что спровоцирует КЗ. Избежать этого можно усилив ВЛ путем установки двойного провода.
Не так часто встречаются и более экзотические причины «птичьих» отключений, например, дятлы, разрушающие деревянные опоры или пернатые, поедающие ребра изоляторов, изготовленных на полимерной основе.
Не меньшую проблему создают попытки гнездования на опорах. При постройке гнезд птицам попадаются не только ветки, а и куски провода, которые принесенные в гнездо могут зашунтировать изоляторы или вызвать межфазное замыкание.
Гнездо на опоре
Даже если в гнездах не будет проводов или других токопроводящих элементов, такая конструкция, намокнув во время дождя, может создать угрозу замыкания.
Борьба с «птичьими» отключениями
В ПУЭ есть пункт, посвященный данной проблеме (п.5.7.10). В нем сказано, что в местах большого скопления птиц, образующих интенсивные загрязнения пометом изоляторов, а также в зонах гнездовий необходимо производить установку специальных отпугивающих устройств, не наносящих урон пернатым. Поскольку более подробная информация в Правилах об отпугивающих устройствах отсутствует, обратимся к опыту других стран.
В частности, в США, чтобы не допустить задевания крупными птицами фазных проводов, увеличивают размеры верхних стоек опор. Их высота увеличена по сравнению со стандартными моделями на 40,0 см, а длина со стороны траверсы на 30,0 см.
Что касается проблемы массовых гнездований на электроопорах, то единственным эффективным решением остается установка специальной площадки, где имеется «заготовка» гнезда. Сбрасывание гнезд (в период их покидания) не дает результатов, на следующий год гнезда будут восстановлены. Попытки лишить пернатых материала для постройки, также оказались бесполезными.
Одно время в местах посадки и гнездований устанавливались специальные стальные «ежи». Способ оказался эффективным, но был запрещен экологами ввиду высокой вероятности ранения птицы при попытке посадки. Замена стальных прутьев на пластиковые дала обратный эффект, птицы стали перекусывать прутья и использовать их в качестве материалов для гнезд. По итогу электрокомпаниям пришлось вернуться к установке специальных площадок для гнезд.
Заметим, что гнездованием можно бороться путем установки, генерирующей в течение ночи световые вспышки в случайном порядке.
Для защиты от птичьего помета помогает установка специального «зонтика» над гирляндой изоляторов. Сейчас многие производители выпускают различные модели полимерных изоляторов, у которых верхнее ребро существенно больше, чем у остальных изоляторов.
Полимерные изоляторы: 1) – обычный; 2) с защитным зонтиком
Диаметр такого верхнего ребра около 45,0-50,0 см, что является отличной защитой, как от дождевых капель, так и помета.
Заметим, что попытки отпугивания птиц при помощи специальных устройств и макетов, имитирующих хищные виды, нужный эффект оказывался непродолжительное время. Через несколько недель пернатые привыкли к репеллентам и перестали их замечать.
Почему птиц и электриков не бьет током, когда они сидят на проводах? И могут ли они трогать друг друга
Птицы — странные существа: они умеют выживать даже на высоковольтных линиях, не топорща при этом перья. Может, у них диэлектрические лапы и потому ток на них не влияет? Не будем рассуждать на тему электронов, хотя именно они замешаны в этом странном деле, а попробуем человеческим языком рассказать, почему птицы не получают разряд, когда сидят на проводах, и что будет, если пернатые потрогают друг друга.
Ранее, напомним, мы ответили на вопрос, будут ли светить фары на скорости света, а также рассмотрели возможность борьбы со ржавчиной с помощью кока-колы. Продолжаем серию коротких ответов на, казалось бы, простые вопросы.
Не только птицы умеют выживать, передвигаясь по высоковольтным линиям, — мелкие животные наподобие белок также сохраняют там здоровье и трезвость ума. Даже человек на это способен, однако придется выполнить непростые условия (электрики знают об этом). Птицы мелкие, и им проще добраться до кабеля, потому мы редко видим бегущего по проводам лося или медведя (хотя при желании и они бы смогли).
Почему птиц не бьет током на проводах?
В чем же причина? Провод внутри силового кабеля состоит из материала с высокой проводимостью, обычно это медь. Воздух — отвратительный проводник, как, в общем-то, и птица, поэтому все эти электроны продолжают свой путь по проводам. С технической точки зрения пернатое существо, став параллельным соединением, получает свою порцию «заряда бодрости», однако он остается незамеченным из-за незначительности и высокого в сравнении с кабелем сопротивления живого организма.
Ситуацию можно «исправить», если между лапами птички быстро и незаметно установить какой-нибудь гигаомный резистор. В этом случае току придется найти новый путь, а если сопротивление условного голубя окажется меньше, чем у резистора, случится сверкающая неприятность.
А могут ли птицы на одном проводе трогать друг друга и что им за это будет?
Если посмотреть на фотографии с птицами на высоковольтных проводах, найти снимки, где теплокровные жмутся друг к другу и проявляют другие виды симпатии, очень сложно. Но вовсе не потому, что они боятся проскочившей между ними искры, а лишь из желания обеспечить себе личное пространство, оставаясь при этом в обществе. Если же какаду Шерхан захочет ободряюще похлопать жако Аристарха, сидящего на том же проводе, ничего драматичного не случится: их вольтаж отличается минимально.
Все меняется, если птицы разместились на разных проводах под напряжением — в таком случае быть беде. То же касается и ситуации, если неосторожный орел вдруг раскинет крылья, дотронувшись до соседнего кабеля, — короткого замыкания не миновать. Нельзя птичкам трогать и заземленные элементы линий электропередач: в этом случае «круг замкнется», и последует удар током. Именно такие случаи то и дело попадают на видео (по этическим причинам мы не будем публиковать подобные ролики).
А что с человеком?
Аналогичным образом избежать удара током может и человек (а также лось, медведь и кто угодно еще): от него требуется лишь не «заземляться» и не «замыкаться» на соседние высоковольтные провода (такие обычно не имеют внешней оплетки) — например, повиснуть на двух руках.
Также существует мнение, что птицы все же остерегаются отдыхать на «очень» высоковольтных линиях. При определенном напряжении (источники не пришли к консенсусу по этому вопросу, поэтому озвучиваются значения от 100 до 200 кВ) вокруг кабеля возникает некомфортное для птиц электромагнитное поле, отпугивающее их. А при более высоком напряжении возможно появление (при определенных обстоятельствах) электрической дуги, но таких птицы обычно избегают.
По словам одного из электриков, обслуживающих высоковольтные линии передач, он постоянно видит птиц, отдыхающих на 132-киловольтных линиях, но никогда — на 330-киловольтных. Очевидно, что пернатые не лыком шиты.
Ну а инженеры, которым по долгу службы необходимо возиться с проводами, используют особое оборудование и спецодежду. Благодаря им ток не видит в человеке достойный проводник и продолжает течь по проводам. Еще один лайфхак — стать птицей, для чего в особенных случаях применяют вертолет, с которого десантируется электрик. Правда, он одет в «кольчугу» (которая является клеткой Фарадея) с небольшим вольтажом, которая и становится «силовым полем».
К слову, подобраться к проводам в аналогичном обмундировании можно и без участия вертолета, но с винтокрылой машиной — зрелищнее.
И да, при определенном напряжении инженер, не облаченный в костюм (но высадившийся с соблюдением других обязательных мер предосторожности), может дотронуться до провода без ущерба для здоровья. Но в этом случае он будет чувствовать, скажем так, некоторый дискомфорт.
Мы настоятельно рекомендуем не проверять законы физики и не экспериментировать, так как это смертельно опасно, и много ампер не потребуется.
Почему птиц на проводах не бьет током
Во время наблюдения за тем, как разбрелись по проводам стаи птиц, возникает невольный вопрос: а как так получается, что людям притрагиваться к проводам нельзя, а птицы спокойно ходят по проводам, находящимся под напряжением? В чем здесь секрет — мы и попытаемся разобраться в нашей статье.
Как получается, что птиц не бьет током на проводах
Для того, чтобы разобраться в этом вопросе, нам необходимо знание элементарных основ физики и электротехники. Поэтому без краткого экскурса в теорию не обойтись, но мы постараемся сделать его максимально простым и понятным.
Краткий экскурс в физику
Электроэнергия характеризуется множеством величин, но для ответа на вопрос: почему птицу не бьет током на проводах? — нам важны две из них – это напряжение и ток. Ведь ответ на вопрос кроется в самом вопросе. А если ток?
Для начала определимся, что такое электрический ток. Ток — это направленное движение заряженных частиц. Для того, чтобы эти заряженные частицы пришли в движение, нам необходимо создать разность потенциалов.
Как известно, разностью потенциалов между двумя точками называют электрическое напряжение. Упрощенно можно сказать, что напряжение — это разность между двумя точками, в одной из которых заряженных частиц много, а в другой мало.
Закон природы требует уравнять количество заряженных частиц в этих двух точках. Именно процесс перемещения заряженных частиц из одной точки в другую и называют эклектическим током.
Подытоживая все вышесказанное, приходим к выводу, что ток возникает между двумя точками с разным напряжением. Обычно этими точками выступают либо два провода, либо провод и земля. Ведь землю принято считать идеальной точкой с потенциалом в «0».
Что происходит с птицами на проводах
Для ответа на вопрос: почему птиц не убивает током на проводах, давайте рассмотрим весь процесс поэтапно:
У нас имеется провод под напряжением. В нашем случае величина этого напряжения не столь существенна. И у нас имеется птица, которая парит в воздухе. Воздух считается диэлектриком, то есть материалом, не проводящим электрические заряды.
Птица садится на провод! И ничего не происходит. А не происходит потому, что у нас нет электрического тока между проводом и птицей. Сев на провод под напряжением (или потенциалом), птица сама приобрела потенциал. Но для возникновения тока необходима другая точка с меньшим потенциалом, а птицу окружает воздух, который является диэлектриком.
Если же к вопросу подойти чисто теоретически, то птицу может ударить током на проводах. Только это должна быть очень большая птица, которая сядет не на провод, а на изоляторы, которые прикрепляют провод к опоре. При этом большая птица должна не просто сесть, а расправить крылья и лечь на изоляторы. Тогда, возможно, на линиях с высоким классом напряжения 330, 500, или 750кВ сможет образоваться электрическая цепь, которая убьет птицу.
Не очень часто птицы становятся причиной отключения линий электропередач. Порывшись в сети интернет, вы наверняка найдете видео, где птицы, несущие в клюве куски проволоки или другие проводящие материалы, вызывали короткие замыкания на линиях. В этом случае проволока, которую держит в клюве птица, выступает в роли мостика. При ее соприкосновении с одним из проводов и другим проводом или опорой, начинается протекание тока, которое часто называют коротким замыканием.
Человек на проводах
По тем же причинам, почему птиц на проводах не убивает током, и человек может прикасаться к проводам. Только в отличие от птиц мы не можем подлететь к проводу, поэтому используется специальная техника.
Такие работы очень опасны, поэтому на каждом энергопредприятии есть отдельная инструкция выполнения работ под напряжением.
Обратите внимание! Для человека считается смертельным ток в 0,1А. Для сравнения, в электрической лампочке на 100Вт протекает ток примерно 0,5А. Протекание такого тока более чем 0,5 секунды может привести к нарушению действия сердечных мышц и смерти.
В сети интернет вы могли видеть множество роликов о приземлении парашютистов на провода линий электропередач. При правильном поведении их не било током, и дождавшись отключения линии, они могли спокойно спуститься на землю.
Данное правило распространяется не только на провода линий электропередач. Выполняя ремонт домашней проводки, тоже иногда используют метод выполнения работ под напряжением. Своими руками делать этого не следует, а вот специалисты иногда его используют.
Зная, почему птиц не бьет током на проводах, у вас может появиться предвзятое отношение к электричеству. Действительно, теоретически, изолировав себя от земли, можно выполнять работы практически под любым классом напряжения.
Но даже специалисты, много лет проработавшие в области энергетики, не решаются чинить проводку дома под напряжением. Ведь цена ошибки велика, а преимущества такого ремонта весьма сомнительны.