Форум кафедры Техники и Электрофизики Высоких Напряжений

Онлайн-сообщество ТВНщиков
Гостям форума:

Добро пожаловать на форум по технике высоких напряжений!
Для получения доступа ко всем разделам необходимо зарегистрироваться


Текущее время: 12 дек 2019, 14:13

Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 3 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Протекание тока в земле
СообщениеДобавлено: 07 сен 2013, 00:19 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 19 сен 2011, 00:38
Сообщения: 139
Откуда: Г-101
Меня давно волнует такой вопрос.
Допустим, имеется симметричная трехфазная сеть. В ней генератор и нагрузка соединены по схеме "звезда". Так как напряжения нейтральных точек генератора и нагрузки одинаковы и равны 0 относительно земли, справедлива однолинейная схема замещения - фазные нагрузки подключаются к соответствующим фазным ЭДС генератора и цепь оказывается замкнута - ток идет от вывода генератора к нагрузке и через "землю" обратно к нейтральной точке. Но на самом деле ток замыкается через другие фазы, что иллюстрирует следующая анимация
Изображение

При несимметричности нагрузки происходит перекос фаз. Для избежания повышения напряжения на потребителях других фаз вводят нулевой провод, соединяющий нейтральные точки нагрузки и генератора, по которому начинает течь уравнивающий ток. Токи нулевой последовательности и гармоники, кратные 3, получается, также протекают по нему.
Изображение

А вот теперь если взять ЛЭП 110 кВ и выше. Они выполняются трехпроводными (нулевого проводника нет) с заземленной нейтралью.
Изображение

Теперь получается, что уравнительный ток (ток КЗ, кстати, тоже) протекает сквозь землю.
В модели, когда земля идеальная - получается простой контур с заменой земли на обратный провод. Модель с учетом потерь в земле намного сложнее. Дмоховская и Базуткин приводят упрощенную схему замещения земли - n-ое количество "проводников-слоев", по которым растекается ток. Упоминается сечение в земле, по которому распространяется ток, и эквивалентная глубина залегания (для промышленной частоты 660 м). Так и не удалось понять, глубина залегания - это глубина эквивалентного одиночного обратного провода?
Физическая подоплека этого явления для меня остается загадкой. Каким образом ток замыкается, пройдя порой сотни километров сквозь толщу земли? Кое-где отсылают к явлению блуждающих токов, однако это тема остается малоизучена. Блуждающие токи фиксировались порой в десятках километров в сторону от ж/д путей и объяснения этому явлению нет.

Кроме того существуют ЛЭП постоянного тока. Обычно они биполярные, но есть и униполярные с одним проводом и заземлением-нулем. Известен случай передачи до 1200 А по такой линии сквозь землю. И у этих линий есть свой недостаток - на пути прохождения тока гибнет рыба в водоемах, корродируют коммуникации, поэтому они не получили распространения.

Вот. Получилось в стиле РЕН-ТВ, простите за возможные упущения в ТОЭ. Хотелось бы окончательно разобраться, есть ли ответ на этот вопрос, гугл не помог. Мучил выпускников ЭЭС, тоже никто не смог объяснить, некоторые вспоминают про блуждающие токи и что они не изучены...

_________________
"Mathematics is the art of giving the same name to different things." - Jules Henri Poincare


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: Протекание тока в земле
СообщениеДобавлено: 07 сен 2013, 15:06 
Не в сети
Site Admin

Зарегистрирован: 03 сен 2008, 16:09
Сообщения: 4290
Откуда: Д-3
Цитата:
Так и не удалось понять, глубина залегания - это глубина эквивалентного одиночного обратного провода?

Да, эквивалентная в смысле равенства индуктивностей петли "провод-земля" и петли "провод-провод" (Hэкв). Индуктивность двухпроводной системы логарифмически зависит от расстояния между проводами, поэтому Hэкв оказывается весьма большой. Эквивалентирование – математический прием, не имеющий физического смысла.

Цитата:
Физическая подоплека этого явления для меня остается загадкой. Каким образом ток замыкается, пройдя порой сотни километров сквозь толщу земли?
В земле возникает электрическое поле, которое движет заряды. Так возникают все токи проводимости. Что Вас здесь смущает - то, что он замыкается или то, что проходит сотню километров?

В случае идеальной земли ток течет в бесконечно тонком поверхностном ее слое, куда выносятся заряды. Если начать уменьшать проводимость грунта, то продольное электрическое поле начнет проникать в землю, и ток будет течь все в более и более глубоком поверхностном слое (схему Вы видели у Дмоховской). Где здесь противоречие?

Что касается блуждающих токов, то они вполне себе изучены, просто их никто не рассчитывает, так как недостаточно исходных данных и не очень-то и востребовано. Блуждающие токи появляются тогда, когда под линией проложены хорошие проводники, которые на каком-то отрезке направлены вдоль линии, а потом уходят в сторону от нее. Линия своим полем наводит в них ток и он утекает дальше по проводникам. Физически это чисто полевое явление – возникают волны, которые убегают от ВЛ по проводникам в земле (или над землей). Сами проводники являются для волн направляющими структурами, так же как и провода ВЛ.


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: Протекание тока в земле
СообщениеДобавлено: 13 сен 2013, 15:55 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 19 сен 2011, 00:38
Сообщения: 139
Откуда: Г-101
dmatveev писал(а):
Да, эквивалентная в смысле равенства индуктивностей петли "провод-земля" и петли "провод-провод" (Hэкв). Индуктивность двухпроводной системы логарифмически зависит от расстояния между проводами, поэтому Hэкв оказывается весьма большой. Эквивалентирование – математический прием, не имеющий физического смысла.

Спасибо за пояснение! Ответ на этот вопрос был в книге, невнимательность подвела.

dmatveev писал(а):
В земле возникает электрическое поле, которое движет заряды. Так возникают все токи проводимости. Что Вас здесь смущает - то, что он замыкается или то, что проходит сотню километров?

То что электрическое поле в земле движет заряды вроде бы понятно. Но откуда оно берется? Обратный ток течет строго вдоль линии в обратном направлении? Каким образом он приходит, допустим, из точки КЗ к нулю генератора? :oops:
На физических форумах видел такое объяснение - что земля это "конденсатор", в нулевой точке нагрузки заряд втекает в землю, а в нулевой точке генератора - вытекает, такая типа "компенсация". Но ведь земля у нас проводник и это объяснения вообще не в тему, я так понимаю.

dmatveev писал(а):
В случае идеальной земли ток течет в бесконечно тонком поверхностном ее слое, куда выносятся заряды. Если начать уменьшать проводимость грунта, то продольное электрическое поле начнет проникать в землю, и ток будет течь все в более и более глубоком поверхностном слое (схему Вы видели у Дмоховской). Где здесь противоречие?

В случае с идеальной землей задача получается одномерная, земля - это провод. А если уменьшить проводимость и посмотреть поперечный разрез линии. Как будет выглядеть распределение тока в этом случае?

dmatveev писал(а):
Что касается блуждающих токов, то они вполне себе изучены, просто их никто не рассчитывает, так как недостаточно исходных данных и не очень-то и востребовано. Блуждающие токи появляются тогда, когда под линией проложены хорошие проводники, которые на каком-то отрезке направлены вдоль линии, а потом уходят в сторону от нее. Линия своим полем наводит в них ток и он утекает дальше по проводникам. Физически это чисто полевое явление – возникают волны, которые убегают от ВЛ по проводникам в земле (или над землей). Сами проводники являются для волн направляющими структурами, так же как и провода ВЛ.

Спасибо, с этим разобрался! В случае, например, рельсового транспорта блуждающий ток - часть обратного тягового тока, утекшего с рельсов и на каком-то участке текущем по проводникам под ними, затем вновь втекающего в рельсы.

:oops:

_________________
"Mathematics is the art of giving the same name to different things." - Jules Henri Poincare


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 3 ] 

Часовой пояс: UTC + 3 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Перейти:  
Создано на основе phpBB® Forum Software © phpBB Group
Русская поддержка phpBB