УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ НА АТМОСФЕРУ Российский патент 2003 года по МПК H05F3/00 

Устройство относится к области защиты окружающей среды, а именно к активным воздействиям на атмосферу, и может быть использовано в интересах сельского хозяйства и города. Известно, что при работе высоковольтных линий электропередач происходит ионизация воздуха вблизи токонесущих проводов, в результате чего часть ионов уходит в атмосферу.

Известно и то, что ионы в атмосфере являются центрами конденсации молекул воздуха [1] в том числе и пара. Известно также, что при отсутствии центров конденсации в атмосфере водяной пар не превращается в аэрозольные жидкие частицы. При конденсации пара на центрах конденсации образуются и увеличиваются в размерах атмосферные аэрозольные частицы, при этом выделяется тепло конденсации, разогревающее воздух. Тепло конденсации пара в жидкий аэрозоль составляет, как известно, примерно половину всего тепла, греющего атмосферу [2].

В последние годы начала успешно применяться технология воздействия ионами на атмосферу с целью вызывания осадков [3, 4].

В ее основу положено представление об ионах как о главных центрах конденсации в атмосфере и вытекающая из этого связь вертикального электрического тока атмосферы I с потоком тепла ее нагрева

где m - максимальная масса аэрозольной частицы, вырастающей на ионе за счет конденсации, е - элементарный заряд, R - удельное тепло конденсации пара.

Из соотношения (1) следует, что поступление тепла в атмосферу и ее температура прямо пропорциональны протекающему через нее вертикальному току и, следовательно, искусственное увеличение тока, такое как ток утечки с поверхности проводов высоковольтных линий электропередач (в дальнейшем ЛЭП), увеличивает нагрев атмосферного воздуха.

При наличии электрического потенциала на токонесущих проводах ЛЭП возникает ток утечки в атмосферу из-за ионизации воздуха вблизи поверхности проводов. При этом в атмосферу уходят ионы, знак которых совпадает со знаком потенциала на проводе относительно земли. В ЛЭП переменного тока в атмосферу уходят отрицательные ионы вследствие более низкого потенциала начала коронирования при его отрицательном значении [5] и неравенства нулю потока ионов с проводов в среднем. Униполярные ионы, стекающие с проводов ЛЭП, способны существовать длительное время и, конденсируя на себе атмосферный аэрозоль, создают искусственный приток тепла в атмосферу, в районе пролегания ЛЭП создаются условия для повышения температуры и понижения относительной влажности, а также для рассеяния облачности и снижения количества осадков.

До настоящего времени тепловой эффект воздействия ионами от ЛЭП на атмосферу не учитывался из-за существующего много лет мнения о невозможности конденсационного роста аэрозолей на ионах в атмосфере (Альтернативное мнение и уравнение (1) впервые опубликованы в 1997 г. в работе [3]. Ввиду этого работы по защите атмосферы от непреднамеренного воздействия ЛЭП ионами не проводились и современные высоковольтные линии электропередач, в наибольшей степени воздействующие на атмосферу, не снабжены устройствами для устранения этого негативного явления).

Наиболее близким по своей конструкции к заявляемому устройству является устройство для защиты токонесущих проводов высоковольтных ЛЭП от грозовых разрядов. Это устройство принимается за прототип. Устройство состоит из дополнительного провода, натянутого между опорами ЛЭП выше токонесущих проводов, соединенного с землей через проводящие заземленные части опор. Ввиду непосредственного контакта провода с опорами и через них с землей его электрический потенциал всегда равен потенциалу земли. Данное устройство помимо основной функции частично защищает атмосферу от воздействия ЛЭП ионами, т.к. между ним и токонесущими проводами устанавливается разность потенциалов, благодаря чему часть ионов, распространяющихся от линии, оказывается захваченной. Вместе с тем это устройство не обеспечивает полной защиты атмосферы от воздействия ионами ЛЭП, особенно при наличии ветра. В итоге, работа высоковольтной ЛЭП сопровождается непреднамеренным воздействием ионами на атмосферу, что приводит к повышению среднесуточных температур воздуха, к снижению количества осадков и к учащению засух в районах пролегания линии.

Описанное воздействие высоковольтных ЛЭП на атмосферу устраняется с помощью заявляемого устройства. Устройство состоит из дополнительного провода, натянутого между опорами ЛЭП, как в устройстве прототипе, и отличается от прототипа тем, что между проводом устройства и опорами ЛЭП расположены изоляторы, а провод соединен с источником напряжения.

Устройство изображено на чертеже. На чертеже: 1 - опоры ЛЭП, 2 - токонесущие провода, 3 - изоляторы токонесущих проводов, 4 - провод заявляемого устройства, 5 - изоляторы заявляемого устройства, 6 - источник напряжения заявляемого устройства.

Устройство работает следующим образом. На провод заявляемого устройства 4, изолированный в отличие от устройства прототипа от земли изоляторами 5, с помощью источника напряжения 6 подают потенциал, не равный потенциалу земли, и подбирают его величину и знак такими, чтобы у поверхности провода заявляемого устройства генерировался ток в атмосферу, противоположный току ионов с токонесущих проводов. Таким образом, суммарный ток ионов от ЛЭП в отличие от устройства прототипа может регулироваться и, в частности, может быть сведен к нулю. В итоге воздействие ЛЭП на окружающую среду может быть сведено к минимуму.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Стыро Б.И., Орлова Н.В. Об определении размеров частиц аэрозолей, полученных в сухом обеспыленном воздухе при распаде радона. Физика атмосферы и океана, 1971, т.YII, 8, 917.

2. Будыко М.И. Атмосфера Земли. Физическая Энциклопедия, т. 1, Москва, "Советская энциклопедия", 1988, с.133.

3. Pokhmelnykh L. A. Theoretical problems of weather modification by ions. Proc. Of the WMO Workshop on Measurements of Cloud Properties for Forecasts of Weather and Climate. Mexico City, June 1997, WMP Report No 30.

4. Pokhmelnykh L.A. & Biciacchi G. Precipitationes provocadas en Sonora. "Teorema" No. 20, 1999, 36-37. (Mexico).

5. Sabert Oglesby Jr & Grady b. Nicholas. Electrostatic precipitation. Marce Dekker Inc., New York and Basel, 29-30.

Устройство предназначено для снижения негативных последствий непреднамеренного воздействия высоковольтных воздушных линий электропередач ионами на атмосферу. Устройство состоит из натянутого между опорами линии дополнительного изолированного провода, на который подается электрический потенциал. 1 ил.

Устройство для ослабления воздействия воздушной линии электропередач ионами на атмосферу, состоящее из дополнительного провода, натянутого между опорами линии, отличающееся тем, что между этим проводом и опорами имеются изоляторы, а провод соединен с источником напряжения, с помощью которого на провод подают потенциал, не равный потенциалу земли.