Por que o arco quando ligado durante reparos de alta tensão?

Ao trabalhar em linhas elétricas de alta tensão via helicóptero, o técnico "liga" com uma varinha de aço chamada hot-stick. Durante esse processo, um arco é conduzido da linha para a varinha. Agora, como o helicóptero está flutuando literal e eletricamente, por que existe algum potencial entre a linha e a varinha?

Meu palpite é que, devido à corrente elétrica alternada na linha de energia, existe, portanto, um campo magnético alternativo em expansão e em colapso presente nas proximidades do helicóptero. Isso configura uma polarização de carga na estrutura do helicóptero 180 graus fora de fase com a corrente e, portanto, ocorre uma atração elétrica que produz um potencial elétrico.

Se isso for verdade, mesmo que os elétrons não estejam livres para se mover em um pássaro (como estão na estrutura de helicóptero de metal), eles são capazes de girar e ainda configurar uma polarização de carga (como um balão carregado gruda na parede) e, portanto, quando um pássaro "se apega" a um fio, você não acha que ele se sente um pouco formigado no início?

Mais uma coisa É verdade que, em virtude do circuito do helicóptero ser isolado, eles podem se conectar a qualquer uma das linhas e essa linha será a referência de terra para o solo do circuito de helicóptero?

Esta questão está um pouco relacionada à sua.

O fenômeno não tem nada a ver com campos magnéticos. Existe um campo elétrico intenso em torno de qualquer fio de alta tensão (CA ou CC), e a intensidade é inversamente proporcional à distância do fio. A distâncias muito próximas, a intensidade excede o limite de quebra do próprio ar.

A presença do helicóptero condutor (e o técnico com seu traje de malha de metal) distorce esse campo, concentrando-o ainda mais no espaço entre o fio e o helicóptero. Quando a tira de ligação se aproxima o suficiente, um arco se forma. A corrente neste arco é limitada pela capacitância geral do helicóptero.

Após a conexão, o helicóptero e o traje de malha têm todos o mesmo potencial que a própria linha. O campo elétrico ainda está distorcido, mas agora as áreas concentradas são afastadas do técnico e da conexão entre o fio e o helicóptero.

E com relação aos pássaros, quando você viu um pássaro sentado em uma dessas linhas de transmissão de alta tensão?

Até objetos flutuantes têm capacitância. Por exemplo, nuvens com grande capacidade e corrente de equalização de carga (raios nuvem a nuvem) podem ser >> 10KA, dependendo da resistência do caminho de ionização. Mas ser heli um pássaro relativamente "grande" conduzirá uma quantidade razoável de corrente para atingir o mesmo potencial que a linha UHV, seja CA ou CC. Uma vez "colados", os trajes de malha extremamente baixa de 50 / 60Hz e malha protegem os operadores. Como um aparte, os campos elétricos altos de DC ou ELF (extra baixo) não têm efeitos prejudiciais sobre os seres humanos, diferentemente da RF de arco contínuo.

* adicionado Li da ABB que custa entre US $ 10 mil e US $ 20 mil para treinar um operador para manutenção de fio elétrico com 2 anos de experiência anterior em níveis mais baixos. Portanto, a informação não está disponível gratuitamente. Eles costumavam usar conexões manuais ao vivo desde 1989 com um traje Faraday, mas agora usam as hastes de fibra de vidro com condutores especiais para conectar e desconectar. Eles não especificam detalhes ou diferenças entre os serviços ao vivo, dizem as linhas de 400 kVac vs UHVDC a 800 kVdc. Suspeito que a manutenção do HVDC tenha a vantagem de ter apenas as correntes do arco de carga / descarga inicial e vazamento de corrente contínua determinados por poeira e umidade, por isso suspeito que a manutenção seja limitada quando o risco de chuva for 0%. No entanto, as linhas CA podem ter mais vazamentos devido à capacitância para o espaço livre do helicóptero. Como os comprimentos de onda são extremamente longos, não há muita diferença nos campos elétricos, mas como Dave disse, gradientes altos antes do contato. como existe corrente de fuga devido à capacitância em série da haste à capacitância do corpo do Heli.

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Mais informações ... O EMI afeta os seres humanos aproximadamente proporcional a f até você chegar aos comprimentos de onda infravermelhos, depois ele começa novamente a partir dos raios UV e continua a ficar ainda mais sensível aos comprimentos de onda dos raios gama. Não tenho os últimos periódicos revisados ​​por pares sobre riscos não ionizantes, mas pode haver muitos relatórios de assustador. Os engenheiros de microondas são extremamente cautelosos em relação ao projeto das torres celulares, a fim de minimizar os riscos para os seres humanos, desde a dispersão até a radiação no solo próximo ao campo e o espaçamento entre apartamentos. A exposição contínua a geradores de Tesla com arcos de alta corrente não é boa. Considerando que as bolas de plasma de baixa corrente são inofensivas. Os operadores da linha de energia são extremamente cuidadosos com a limpeza de suas hastes de segurança de aterramento que podem reduzir a força dielétrica.

Lembro-me de uma história da Popular Electronics há décadas, que alertou as pessoas sobre os painéis de energia CA perto dos quartos, causando câncer em casa. Lembro-me de ouvir por volta do ano 2000 que era "fraude" e o criminoso. "cientista" foi acusado de fraudar o governo de conceder dinheiro. Estudos semelhantes foram realizados em vacas. Mas os enormes comprimentos de onda EM criam pouco risco potencial para as pessoas (linhas trocadas) de alta tensão estão restritas ao desenvolvimento de propriedades na maioria das áreas devido ao clima extremo na segurança de linhas caídas de gelo, tornados ou furacões. Você não precisa se preocupar com os campos HV ELF, mas com campos de arco contínuo que contêm RF, que, se mantidos, podem causar olhos vermelhos ou piores cérebros fritos no caso de operadores de tanques durante a Segunda Guerra Mundial com transmissores de alta potência atrás do cérebro, causando-lhes desmaie em segurança abaixo do convés.

Então, quanta corrente é necessária para carregar a conexão? Eu acho que isso dependeria da altitude e umidade relativa e a capacitância de acoplamento do ar dielétrico à área da superfície da capacitância flutuante "pássaro" é o outro fator. Portanto, não é verdadeiramente "flutuante", a menos que você seja realmente um pássaro minúsculo, sem "asas" rotativas, que também cria cargas DC tribo-elétricas.

O efeito da altitude é relativo ao solo. À medida que o helicóptero se aproxima do solo <100 pés, a capacitância aumenta rapidamente a partir dos valores de "espaço livre", assim como V = Q / C, a carga Q resulta em uma rápida diminuição da tensão à medida que C aumenta. De qualquer forma, os pés de aterrissagem tocam primeiro para descarregar o pássaro e nunca ouvi falar em arco ao pousar, mas isso é outra pergunta, mas esse efeito reduz o risco.

É sobre carga acumulada. Enquanto o próprio helicóptero pode acumular carga (rotores passando pelo ar) e os cabos de alta tensão possivelmente tiverem uma tensão CC (os transformadores não passam em CC). Há um fator adicional que você talvez não saiba: as linhas de transmissão de tensão muito alta podem ser CC.

As espoletas de proximidade aérea nas rodadas antiaéreas trabalham com esses princípios. À medida que a carcaça se aproxima da aeronave, é detectável o diferencial de carga, expresso no campo elétrico. Quando um certo limite é atingido, a bomba explode.

No que diz respeito aos helicópteros que descarregam quando pousam:

A passagem das asas rotativas ("pás") pelo ar é suficiente para que elas acumulem uma carga estática substancial por atrito com as moléculas de ar e, somente por esse motivo, se um helicóptero pairar cair uma linha, é aconselhável permitir que ele atinja o chão antes de tocá-lo.

Sabe-se que o pessoal de resgate descuidado é derrubado pela descarga, mas não é tanto um problema no tempo chuvoso (por razões óbvias)

O mesmo ocorre em aeronaves de asa fixa, e é por isso que muitos têm fios de descarga corona na borda traseira de suas asas, para quando as cargas atingem níveis extremos.

A descarga coronal no espaço livre também é conhecida como "St Elmo's Fire" e pode ser bastante prejudicial para a estrutura da aeronave.

Consulte http://www.google.co.uk/patents/US3260893 , que fornece muito mais detalhes sobre o fenômeno e sua mitigação.

O arco visível durante a ligação é uma simples equalização do potencial DC entre o helicóptero e a linha (geralmente é o helicóptero com maior potencial, tendo em mente que, para as linhas CA, o potencial médio das linhas é "no nível do solo"). Não é particularmente perigoso (apenas alguns mA envolvidos), mas quando você está tão alto, você não quer que nada aconteça, o que pode fazer com que a equipe da linha solte o que quer que esteja segurando, caso solavanco.

(Se você acha que o trabalho helicóptero é selvagem, algumas equipes de manutenção Reino Unido especializar em escalar torres e, em seguida, subir ao longo dos isoladores Onto ao vivo fios!)