Моделирование тепловых процессов при плавке гололеда на линии электропередачи

Выполнен анализ проблемы образования гололеда на проводах линий электропередачи, проведен обзор работ в области плавки гололеда на различных линиях.

Отмечены существующие достижения и проблемы. Одной из причин низкой оснащенности линий автоматизированными системами плавки является необходимости перевода линии из рабочего состояния в режим плавки. Одним из способов решения проблемы является совмещение этих режимов с помощью загрузки линии дополнительными токами без увеличения пропускаемой мощности потребителям.

Рассмотрен комплекс вопросов по моделированию тепловых процессов в ледяной оболочке проводов линии электропередачи во время плавки гололеда. Ограничение мощности тепловыделения в проводах приводит к необходимости построения достаточно точной математической модели для гарантированного расплавления при различных значениях скорости ветра и температуры.

Проведено исследование процессов нагрева проводов с помощью моделей стационарной и нестационарной теплопроводности.

Предложен алгоритм решения тепловой задачи при проплавлении нагретым проводом ледяной оболочки, основанный на имитации перемещения границы раздела твердой и жидкой фаз воды.

Описаны особенности моделирования процесса плавления и кристаллизации численным методом. При переходе льда в расплавленное состояние отражено изменение плотности и образование воздушной прослойки, сопровождающееся значительным уменьшением тепловых потоков в нижнюю область ледяной оболочки.

Представлены результаты численного моделирования процесса проплавления ледяной оболочки проводом при разных значениях коэффициента конвективного теплообмена. При анализе результатов моделирования выявлены условия для возникновения недопустимого перегрева провода, освобожденного ото льда.

Предложены различные варианты построения системы управления процессом плавки, позволяющие исключить перегрев провода.