Физические прогрессы образования гололедных отложений на проводах воздушных линий электропередачи

Выявлены наиболее опасные виды отложений на проводах ЛЭП. Атмосферные воздействия рассматриваются как термодинамический процесс в гомогенных и гетерогенных средах. Описаны механизмы конденсации и десублимации пара на провод, выводятся выражения для определения точки росы и точки десублимации. Установлено, что наиболее плотные и опасные виды отложений возникают на вывод о наличии десублимации и конденсации. Дождь или мокрый снег не влияют на вывод о наличии десублимации или конденсации, так как является частными случаями пересыщенного пара в воздухе. Наличие дождь или мокрого снега влияют только на интенсивность процесса. Наличие или отсутствие десублимации и кондиции однозначно определяются температурой провода, а так же влажностью и температурой воздухе.

Гололедные отложения на проводах подразделяются на следующие виды: гололед, зернистая и кристаллическая изморозь, замерзшие отложения мокрого снега, сложные отложения (смеси). Классификация обледенения проводов по группам проведена в табл.1.

Из табл. 1 следует, что гололед кристаллическая изморозь и зернистая изморозь образуется при замерзании переохлажденной воды из влажного воздуха. Под влажным воздухом поднимается гетерогенная смесь, состоящая из сухого воздуха, водяного пара и находящихся во взвешенном состоянии капель воды, а при температуре t_н <0,01 ºС и давлении p_н < 0,61 кПа – кристаллов льда.

Если во влажном воздухе отсутствуют капли воды и кристаллы льда, то влажный воздух являются гомогенной парогазовой смесью.

Влажный воздух может находиться в шести состояниях (табл.2). влажный воздух в первом, втором и третьем состояниях является гомогенной системой и в области нормальных давлений и в области температура от минус 50ºС до плюса 50ºС может рассматриваться как смесь идеальных газов, а воздух по третьему и пятому состоянию – гетерогенная система.

Поскольку в атмосфере влага, входящая в состав воздуха, может находится во всех трех агрегатных состояниях (газовом – водяной пар, жидком – вода, твердом - лед), влажный воздух рассматривается как гетерогенная двухкомпонентная смесь сухого воздуха и влаги.

Согласно законом термодинамики, для определение состояние двухкомпонентной смеси необходимо знать три независимых термодинамических параметра - давление, температуру и состав смеси. За термодинамический параметр (состав смеси) принимается относительная воздуха-RH.

Как было отмечено выше, кристаллизация воды на гололеда, может происходить при понижении температуры поверхности мокрого провода ниже нуля. Понижение температуры провода возможно лишь при понижении температуры окружающего его воздуха ниже нуля. В этом случае парообразование замедляется, и практически вся влага на проводе затвердевает. Конденсироваться водяной водяной пар на поверхности провода может с влажного воздуха, находящегося в первом, втором, третьем или четвертом состояниях. Так же провод могут осаждаться капли воды, если воздух находится в четвертом или шестом состояниях, и кристаллы льда, если воздух находится в пятом или шестом состояниях.(2)