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电力系统中超疏水材料的防覆冰应用

2019年07月11日 点击:

 1 引言

 

  随着超特高压输电线路的建设与联网,输电线路的安全与稳定越来越重要。覆冰的危害很大,会对实际的电力系统造成很大的影响,严重降低设备供电能力,影响用户的电力需求,甚至会发生危险的事故,这是实际生活中的一项重大安全隐患。覆冰对电力系统的影响不可忽视,电力设备不能安全的进行供电服务,不能满足生产中电力的供应。


  防止覆冰的问题在全世界都没有很好的解决办法,这是一个世界的难题,国内外学者对这个问题进做了大量的实验和研究,都没有很好的解决办法,研究出的成果很少,可以进行实际运用的技术就更少了,对电力系统覆冰的解决办法很有限。


  在这半个世纪以来,国内外的学者通过不懈的努力和研究,对电力系统的覆冰问题进行了大量的实验和理论的推敲,取得了很多让人满意的成果,提出了很多解决方案和新型技术,根据不同的处理冰面的方式,主要分成下列四类:(1)热力融冰法;(2)机械破冰法;(3)自然被动法;(4)其他法。


  这些方法目前已经在实际的电力系统中进行了使用,但是这些处理覆冰的方式有着很大的劣势,比如处理覆冰的速度很慢,并且需要消耗大量的能量,不能满足实际电力系统工作中对覆冰处理的需求,因此需要再进行覆冰技术的研究和改进,这对电力系统的发展至关重要。超疏水材料是如今的一种新型材料,作为目前的最有可能对覆冰技术有着巨大突破的材料,科研人员都在对这种材料进行着实验和开发,这种材料由于特殊的结构,能够降低水滴的附着力,从而减少覆冰的形成和积累,降低了水滴结成覆冰的速度,有效的对覆冰的形成造成了阻碍。


  2 超疏水表面简介

 

  防覆冰涂层是一种冰不容易附着的涂层,这种新型材料制作的涂层,对冰体的附着力进行了削弱,使得覆冰很轻易的就可以脱离涂层,从而达到除冰的目的,但是这种材料并不能彻底的隔离覆冰问题的干扰。水滴在凝结点时,会逐渐结冰,这种一种自然的物理过程,如果想要防止覆冰的形成,就需要让水滴尽可能快的脱离防冰涂层,防止水滴在表面进行覆冰的凝结,通过这种方式来防止覆冰的形成。


  3 超疏水材料的防水机理

 

  超疏水材料的研发灵感来源于自然,这是受到荷叶的疏水结构机制的灵感,经过科学的研究和分析可以得知,荷叶的表面有很多细小的组织结构,尺寸小到纳米级别,正是由于这种细小的结构存在,水滴难以在荷叶的表面停留,因为荷叶与水滴的接触很小,水滴的受到的阻力随之减小,这样就很容易使得水滴脱离荷叶。


  通过对超疏水材料涂层进行具体的实验可以得知,物体与表面的接触面积很小的话,受到的摩擦力就越小,这样就更容易从超疏水材料涂层表面脱离,因此水滴很难附着在这种材料上,同时在覆冰的情况下,这种材料可以延长水滴的结冰时间,这样有助于减少覆冰的积累。当水滴还没有达到结冰的条件时,就已经在超疏水材料涂层的表面脱离,从而减少了覆冰的形成和积累。


  4 超疏水表面在电力系统中的应用

 

  在如今的实际市场应用和生产中,已经有很多的电力设备运用了超疏水材料的涂层,通过这种涂层来进行减少覆冰的形成和积累,从而在很大程度上解决了覆冰难以处理的这一世界性的技术难题。


  4.1 输电导线

 

  目前国际上对于超疏水材料的实际应用的实验还不够多,所以缺乏这方面的数据,国外有科研人员对这种材料进行了电力设备涂层的实验,并且在不同外界环境下进行了测试,通过这种测试,与普通的电力设备表面进行比较可以发现,进行了涂层覆盖的表面对于冰面的附着更小,这样可以很好的减少冰面的积累。在实验中发现,实际应用中可能会因为外界力量的影响,这种情况,研究人员超疏水材料涂层的应用价值和发展前景有着很大的分歧,持有不同的看法。


  4.2 绝缘子

 

  超疏水在电力系统中覆冰应用的研究主要集中在绝缘子防覆冰。国内外很多研究机构和学者都在尝试制备适用于绝缘子串的超疏水涂料。特别是在覆冰初期,疏水性涂层对覆冰的重量和形貌都有很大的影响。因此超疏水涂料在绝缘子防覆冰中具有较强的应用潜力。


  4。3 发电风机

 

  高海拔的地区有着独特的地理优势,是风力发电机的理想安装位置,但是由于高海拔地区的低温环境,发电机的实际工作性能受到很大的环境影响,现在开展了很对应对这种特殊气候环境的超疏水材料涂层的科学研究。


  4。4 发电光伏板

 

  总结了光伏板超疏水表面防覆冰的研究现状,分析了涂料防冰能力的主要影响因素,同时也表明超疏水表面能够有效延缓覆冰,并且使表面具备自洁性。


  5 结语

 

  超疏水材料表面有着极高的市场价值,并且将来会在电力系统的防覆冰技术中广泛运用,如今很多的公司和科研机构都在对超疏水材料进行着结构的优化。根据目前市场的情况来看,超疏水材料的应用技术还不完善,所以不能大量的在工程上投入使用,并且由于材料自身的性质问题,需要进行性能的优化,目前主要是材料涂层的抗压力能力不足,在外力的作用下很容易变形受损,并且超疏水材料作为一种新型材料,制作费用较高,不容易得到推广。如果对材料进行优化和改进,超疏水材料在电气设备防覆冰的运用是非常让人期待的,也会有更广的应用价值和发展前景。


  【参考文献】


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  [2] 蹇馨。 超疏水材料在电力系统中的防覆冰应用分析[ J ] . 科技资讯,2016,14(22):31+33.


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