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.
В этой статье:
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.
Птицы, облюбовавшие провода
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.
