이전의 접지 전위에 있던 새가 초기 "균등 충전"으로 인해 충분히 높은 전압으로 전력선에 착륙하여 감전 될 수 있습니까?

미국의 전형적인 가공 송전선의 전압 수준에서 새는 날개를 펼치고 낮은 전위에서 나무 나 다른 것을 만지는 것과 같은 일을하지 않는 한 하나에 착륙 할 수 있습니다.

그러나 훨씬 더 높은 전압 (수십 메가 볼트)에서 가상 전력선은 어떻습니까? 조류 가 지속 전류 회로를 완성 하지 못 하더라도 이러한 전력선에 치명적으로 충격을 줄 수 있습니까? (전기 아크가 불가능할만큼 거리가 충분하다고 가정하십시오.)

참고 : 새가 지구 물체에서 전력선으로 비행 할 때 발생하는 일에 대한 나의 이해는 (접점이 틀리면 수정하십시오) 전선에 접촉 할 때 전기 전위가 지구 전위에서 전력선 전위로 변경된다는 것입니다. 이를 위해 전력선에서 조류 로의 전기 에너지 (즉, 전하 흐름, 즉 전류의 흐름 )가 초기에 거의 순간적으로 발생하는 전위를 "균등화"시킵니다. 이것이 맞다면, 내 질문은 더 일반적으로 "균등화의 잠재적 차이가 충분히 높으면 치명적인 충격을 초래할 수있는 '등화 전하'가 될 수 있습니까?"

와이어와 접촉 할 때 조류가 여전히 지구 전위에 있다고 가정합니다 (즉, 조류가 극에서 바로 튀어 나온 경우).

이 문제에는 많은 미지의 것이 있지만, 우리가 인간에게 알고있는 데이터로 약간의 차이를 메우도록하겠습니다. 따라서 조류 전문의 인 EE 스택 교환기가 흥미로운 데이터를 보여줄 때까지 인간이 고전압 케이블에 매달려 날아갈 수 있다고 가정 해 봅시다.

모든 물체와 생물은 동등한 전기 용량을 갖습니다. 휴먼 바디 모델 (Human Body Model)은 인간이 그 측면에서 100pF 커패시터와 동등 함을 나타내는 규칙입니다 (지면에서 23 미터 높이까지 크게 줄이지 않고 최악의 시나리오라고 가정합니다). 이제 케이블과 그 커패시터의 기하학적 중심이 어디에 있든 접촉 저항이 3000Ohm이라고 가정합시다. 다른 스레드 에서 테이블의 "손 잡기 와이어"케이스에서 가져와 두 손 접촉을 위해 2로 나눈 것입니다. 그런 다음 등가 RC의 시간 상수의 5 배인 평형 전류의 총 지속 시간은 0.75 마이크로 초입니다.

생물을 통한 전류의 영향은 전류의 크기와 지속 시간에 달려 있습니다. 나는 심장 조직의 반응 시간이 3ms 인 것처럼 놀랍지 않은 10ms 미만의 데이터를 보여주는 연구 (예 : 위에서 인용 한 동일한 연구 )를 본 적이 없습니다 . 10ms 동안 돌이킬 수없는 효과를 생성하는 전류는 0.5A이며, 그 시점에서 (지속 시간에 거의 의존하지 않음) 확실히 3ms까지 안정화 된 것으로 보입니다. 그 시점을 지나면 심장 조직은 효과가없는 1 차 시스템처럼 행동하여 20dB / 10 년을 약화시킵니다. 유사한 효과에 필요한 전류는 20 * 4.25 = 90dB 더 높거나 15811A입니다. 위에서 사용 된 1500Ohms의 접촉 저항의 경우 케이블의 전압이 23GV 여야 함을 의미합니다!

화상은 전적으로 전달 된 에너지에만 의존하므로 이론적으로 고전압은 이러한 짧은 시간 동안 화상을 입을 수 있습니다. 그러나 얼마나 높습니까? 음, "전기 부상 : 공학, 의료, 법률 측면", 페이지 72 , 상태 :

피부의 작은 영역에서 눈에 띄는 1도 또는 2도 화상을 생성 할 수있는 예상 최저 전류는 1 초 동안 100A입니다.

편집 : 100A가 상당히 높다는 점에 유의하십시오. 저자가 피부의 작은 부위에 1도 화상을 어떻게 정의하는지는 확실하지 않지만 1 인치보다 큰 부위가 모든 표피와 진피를 태울 것이라고 생각합니다. 그들이 껍질을 벗기도록 세포.

따라서 750nanoseconds에는 133MA가 필요합니다! 위에서 1500Ohms 저항을 다시 사용하면 와이어가 199GV에 있어야한다는 것을 의미합니다. 화상이 나타나기 전에 다른 불쾌한 효과가있을 수 있지만 가까운 시일 내에 23GV 또는 199GV 사운드는 발생하지 않습니다. J. 가 논평에서 제기 한 바와 같이 , 23GV 케이블은 7.6km 이내에 지구 전위의 어떤 것도 자발적으로 아크하므로 엄청난 양의 절연이 필요합니다.

충분하지 않은 것처럼, 위의 최대 전류가 평형 전류의 전체 지속 시간 동안 적용되는 반면 실제로는 감쇠 지수입니다 ...이 지속 시간의 평균 전류는 실제로 0.2입니다 이 값은 115GV와 995GV 여야합니다!

경고 : 이는 고전압 라인에서 뛰어나와 매달리는 것이 안전하다는 것을 의미하지는 않습니다. 이는 대략적인 데이터 추정 및 모델링을 통한 빠른 분석이며 사용자의 행동에 대한 정당화로 간주되어서는 안됩니다.

나는 Andy Aka의 설명에 주로 동의합니다. 그래도 더 자세한 이론을 제시 할 것입니다 (물론 뭔가 간과 할 수도 있습니다).

본체에는 항상 커패시터의 "두 번째 판"이 필요하기 때문에 자체적으로 정전 용량이 없습니다. 접지에 대한 인간은 접지 위에 서있을 때는 절연 된 정전 용량을 가지며 접지가 더 멀기 때문에 비행 할 수있는 경우 (가능한 경우) 다른 정전 용량을 갖게됩니다.

새의 간단한 모델은 다음 다이어그램의 것일 수 있습니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

새가 다가올수록 라인 C1은 증가하고 C2는 감소합니다. 이것은 커패시터 분배기이며 조류의 잠재력은 고전압 (HV) 라인 1에 접근합니다.

C1이 조류의 발이 선에 닿기 직전에 C2의 100 배인 C2라고 가정하면, 조류와 HV 선 사이의 전위차는 HV의 1 %에 불과합니다. 마지막으로 새의 발이 선에 닿습니다. C1은 "단락"되고 충전 할 수있는 유일한 정전 용량은 C2입니다 (새와지면 사이의 용량,지면이 멀어 질수록 매우 작음). 신체 전위는 이미 HV의 99 %이며 접지에 대한 정전 용량이 매우 작기 때문에 조류를 통과하는 전류는 실제로 작습니다.

참고 : 조류가 지구 물체에서 전력선으로 비행 할 때 발생하는 일에 대한 나의 이해는 (잘못된 경우 저를 정정하십시오) 전선에 접촉하면 전기 전위가 지구 전위에서 전력선 전위로 변경된다는 것입니다.

여기에 문제의 요점이 있습니다. 새가 전선 방향으로지면 방향을 떠나면서 점진적인 전위 변화를 얻습니다. 만약 그것이 있었다면, 새는 착륙 한 순간에 현재 충격을 경험할 것이기 때문에 이것은 즉각적인 변화가 아닙니다.

따라서, 그것은 즉각적으로 발생하지 않으며, 더 큰 와이어 전압 = 더 큰 거리로 인해 해당 와이어에 도달하는 데 더 오랜 시간이 걸리며, 수학에 들어 가지 않고 조류가 경험하는 작은 인식 할 수없는 전류는 동일합니다.

편집-다음은 접지와 "핫"와이어 사이의 거리에 따라 전압 레벨이 변경되는 방식을 보여주는 그림입니다.-

이것은 상당히 고전적인 전기장 분석입니다. 중앙에서 나오는 (고전압 지점이라고 가정) 검은 전기장 라인입니다. 이들은 전선에서 모든 방향으로 빠져 나와 직각으로 "지상"을칩니다. 만약 당신이 E- 필드 라인들 중 어느 것도 그 길이의 10 %만큼지면에서 "이동"한다면 열선의 10 % 인 전압을 얻을 것입니다.

길이의 다른 백분율로 모든 E- 필드 라인에 대해이 생각 실험을했다면, 등전위의 모든 라인을 그릴 수 있으며 이것이 바로 빨간색 라인입니다.

알 수 있듯이 작은 물체가 돌기에서 "핫"와이어로 올라갈 수있는 가능성은 매우 선형입니다.

이 질문에 대해 많은 정보를 얻지 못하고 순위가 높은 답변을 보는 것이 유감입니다. 그래서 수년간 숨어 지낸 후에 마침내 계정을 열고 기여하기로 결정했습니다. :)

전력 전송을 보는 한 가지 방법은 와이어를 통과하는 전류입니다. 내부의 입자 (전자)의 운동 에너지로 모델링됩니다. 그러나 특히 AC 설치에서 전자기 에너지를 모델링하는 경우 (맥스웰 방정식을 통해) 도체 사이와 주변의 공간에서 전달되는 전력을 볼 수 있습니다.

따라서 전선 가까이에있는 물체는 EM 위험이 있습니다. 그 수준은 주어진 버드 라인 시스템의 전체 힘-긴장과 강도에 달려 있습니다!

https://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1341 에서 찾은이 정량적 답변은 다음과 같습니다.

Q : 조류가 왜 정적 충격을 느끼지 않습니까? 새들은 땅으로가는 길을 제공하지 않기 때문에 정상 상태의 전류를 전달하지 않습니다. 그러나 그들이 처음 착륙했을 때 조류의 용량을 충전 할 전류가 있습니까? 정적 충격이 약 10kV에서 고통 스럽다는 것을 읽었습니다. 이 전력선은 수백 kV를 운반하므로 전력선의 정적 충격이 그다지 고통스럽지 않습니까? 감사합니다, Ted-Ted (26 세) 미국 캘리포니아 주 스탠포드

A : 그렇습니다. 전류가 전혀 없을 것입니다. 조류가 있지만 실제로는 작으며 착륙에만 국한되지 않습니다. 아마도 가장 무시할만한 것은 습한 공기가 완벽한 절연체가 아니기 때문에 새의 몸에서 손실이있을 것입니다. 그러나 당신도 지적했듯이, 조류는 무한히 멀리 떨어져 있고 전위가 0 인 두 번째 껍질을 가진 (거의 구형) 커패시터로 간주 될 수 있습니다. 따라서 전력선은 DC가 아닌 AC를 운반하기 때문에 조류는 f = 60Hz (유럽에서는 50Hz)로 충전 및 방전됩니다.

새를 20cm 직경의 구체로 간주하여 대략적인 계산을 수행하면 커패시턴스 C는 ~ 10pF 여야합니다. rms 전류는 2πfVrmsC f입니다. 전선에 100kV가 있다고 가정하면,이 파라미터는 rms 전류에 대해 약 400µA를 제공합니다. 비교를 위해, 약 10의 인간 AC 전류에 대한 위험되기 시작 MA. ( https://en.wikipedia.org/wiki/Electric_shock )는 조류의 경우, 다소 낮은 전류는 아마도 위험 할 수 있습니다. 고전압 라인에서도 들리는 것처럼 보이지만 순수한 정전 용량 전류는 큰 문제가 아닙니다.

Tunc + Mike W.

내 이해는 HV 선이 AC 선이기 때문에 와이어의 전위가 50Hz에서 1/100 초마다 접지 전위와 접지 전위 아래에서 번갈아 가며 조류의 원래 전위는 의미가 없다는 것입니다 상태. 조류의 발과 접촉 할 때 접지 전위에 대한 전위가 매초마다 1/100의 매우 가까운 접지 전위 일 수있는 가능성도 동일합니다.

저는 전문가는 아니지만 이것이 맞다고 생각합니다. 전선은 도체입니다. 전류가 흐르고 있습니다. 새는 해를 입지 않을 것입니다. 전류가 한쪽 다리로 흐르고 다른 쪽 다리로 흐르지 만 와이어는 훨씬 더 나은 도체이므로 전류가 작아집니다. 반면에 조류가 거대한 Van Der Graaf 발전기처럼 전류가 흐르지 않고 고전압 소스에 착륙하면 정전기 반발로 깃털이 터질 수 있습니다.

이러한 전압에서 코로나 방전으로 손실 된 전력이 와이어 저항으로 손실 된 전력보다 크기 때문에 10 초의 메가 볼트에서 가정 된 공기 절연 HV 라인은 존재하지 않습니다. 전압이 상승함에 따라 전류는 비례 적으로 감소하지만 특정 지점을 지나면 코로나 방전 전력 손실이 I 제곱 R 손실보다 큽니다.

"확실한 지점"은 도체의 직경에 따라 달라지며, 이는 모든 고전압 도체 (특히 1KV +에서)가 인위적으로 팽창 된 직경을 갖는 이유 중 하나입니다.

전압 기울기가 공기의 항복 전압 기울기보다 크면 코로나 방전이 발생합니다. 이는 습도 및 공기 보존 (및 오염) 및 전선의 표면 평활도에 따라 다릅니다.

다른 답변에 표시된 등전위 선은 잘못되었습니다. 그것들은 전선 근처에서 훨씬 더 가까이 있어야하며,지면 근처에서 훨씬 멀리 떨어져 있어야합니다. 실제 측정 된 예는 다음과 같습니다. https://www.nms.org/Portals/0/Docs/FreeLessons/PHYS_Equipotential%20Lines%20and%20Electric%20Fields.pdf

8V-10V 갭과 4V-2V 갭의 차이점에 유의하십시오. 좁은 와이어 근처에서, 필드 분포는 격리 된 점 전하와 유사하며, 전압 기울기는 "무한하게 얇은"와이어에 대해 "무한"에 빠르게 접근합니다.

HV 선 근처에서 전기장 구배에 대한 실제 수치를 찾을 수 없습니다. 더 나쁜 경우에는 3.4MV / m 미만일 것으로 예상되거나 고장이 발생합니다. 비교하면, 인간은 약 0.01MV / m에서 실패하고 인간의 피부는 약 500V에서 실패합니다. 이것은 나에게 HV 라인에 걸려있는 사람에 대한 많은 안전 계수가 없다는 것을 제안합니다. 당신은 걱정하기 시작할 이온화 잠재력에 충분히 가까울 것입니다.

일반적인 조류는 인간보다 훨씬 작거나 짧기 때문에 전선에 착륙 할 때 훨씬 작은 전압 스트레스에 노출됩니다. 큰 새는 사람과 크기가 비슷할 수 있지만 일반적으로 전선에 앉지는 않습니다. 타워가 항상 와이어보다 높기 때문에 큰 새는 일반적으로 와이어가 아닌 전송 타워에 퍼집니다. HV 와이어에 착륙하려고 할 때 큰 새가 전압 기울기 불편을 느끼는지에 대한 정보는 없습니다.

나는 내 경험의 영역을 벗어 났으며 모든 수정을 환영합니다.

전력선과 새를보고 무슨 일이 일어나는지 보는 것은 흥미 롭습니다.

새는 일반적으로 100kV 이하의 저전압 전력선에 앉는 경향이 있습니다.

조류는 일반적으로> 200kV의 고전압 전력선에 앉지 않는 경향이 있습니다.

(전적으로 그럴듯하다고 생각되는) 추측은 고전압 전력선에서 발생하는 코로나 때문입니다. 그렇기 때문에 단일 도체가 아닌 전선 다발을 사용하여 전기장의 기울기를 줄입니다. 부드러운 도체에서 뾰족한 물체가 튀어 나와 있으면 코로나 손실이 증가합니다.

전력선에있는 새는 '비트 튀어 나옴'과 같은 역할을하며 코로나 방전을 악화시킵니다. 중요한 코로나 전류 위에서 조류는이 불편 함을 발견하고 떠납니다. 이것은 선에 근접하여 날아가는 새에 의해 느껴질 것이며, 착륙하기 전에도 새는 전기장을 왜곡시키고 코로나 전류를받을 것입니다.