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電力系統(tǒng)中超疏水材料的防覆冰應(yīng)用

2018-03-29 10:38:27 作者：涂港來(lái)源：《信息記錄材料》分享至：

　　1 引言

　　隨著超特高壓輸電線路的建設(shè)與聯(lián)網(wǎng)，輸電線路的安全與穩(wěn)定越來(lái)越重要。覆冰的危害很大，會(huì)對(duì)實(shí)際的電力系統(tǒng)造成很大的影響，嚴(yán)重降低設(shè)備供電能力，影響用戶的電力需求，甚至?xí)l(fā)生危險(xiǎn)的事故，這是實(shí)際生活中的一項(xiàng)重大安全隱患。覆冰對(duì)電力系統(tǒng)的影響不可忽視，電力設(shè)備不能安全的進(jìn)行供電服務(wù)，不能滿足生產(chǎn)中電力的供應(yīng)。

　　防止覆冰的問(wèn)題在全世界都沒有很好的解決辦法，這是一個(gè)世界的難題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)做了大量的實(shí)驗(yàn)和研究，都沒有很好的解決辦法，研究出的成果很少，可以進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用的技術(shù)就更少了，對(duì)電力系統(tǒng)覆冰的解決辦法很有限。

　　在這半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者通過(guò)不懈的努力和研究，對(duì)電力系統(tǒng)的覆冰問(wèn)題進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和理論的推敲，取得了很多讓人滿意的成果，提出了很多解決方案和新型技術(shù)，根據(jù)不同的處理冰面的方式，主要分成下列四類：（1）熱力融冰法；（2）機(jī)械破冰法；（3）自然被動(dòng)法；（4）其他法。

　　這些方法目前已經(jīng)在實(shí)際的電力系統(tǒng)中進(jìn)行了使用，但是這些處理覆冰的方式有著很大的劣勢(shì)，比如處理覆冰的速度很慢，并且需要消耗大量的能量，不能滿足實(shí)際電力系統(tǒng)工作中對(duì)覆冰處理的需求，因此需要再進(jìn)行覆冰技術(shù)的研究和改進(jìn)，這對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展至關(guān)重要。超疏水材料是如今的一種新型材料，作為目前的最有可能對(duì)覆冰技術(shù)有著巨大突破的材料，科研人員都在對(duì)這種材料進(jìn)行著實(shí)驗(yàn)和開發(fā)，這種材料由于特殊的結(jié)構(gòu)，能夠降低水滴的附著力，從而減少覆冰的形成和積累，降低了水滴結(jié)成覆冰的速度，有效的對(duì)覆冰的形成造成了阻礙。

　　2 超疏水表面簡(jiǎn)介

　　防覆冰涂層是一種冰不容易附著的涂層，這種新型材料制作的涂層，對(duì)冰體的附著力進(jìn)行了削弱，使得覆冰很輕易的就可以脫離涂層，從而達(dá)到除冰的目的，但是這種材料并不能徹底的隔離覆冰問(wèn)題的干擾。水滴在凝結(jié)點(diǎn)時(shí)，會(huì)逐漸結(jié)冰，這種一種自然的物理過(guò)程，如果想要防止覆冰的形成，就需要讓水滴盡可能快的脫離防冰涂層，防止水滴在表面進(jìn)行覆冰的凝結(jié)，通過(guò)這種方式來(lái)防止覆冰的形成。

　　3 超疏水材料的防水機(jī)理

　　超疏水材料的研發(fā)靈感來(lái)源于自然，這是受到荷葉的疏水結(jié)構(gòu)機(jī)制的靈感，經(jīng)過(guò)科學(xué)的研究和分析可以得知，荷葉的表面有很多細(xì)小的組織結(jié)構(gòu)，尺寸小到納米級(jí)別，正是由于這種細(xì)小的結(jié)構(gòu)存在，水滴難以在荷葉的表面停留，因?yàn)楹扇~與水滴的接觸很小，水滴的受到的阻力隨之減小，這樣就很容易使得水滴脫離荷葉。

　　通過(guò)對(duì)超疏水材料涂層進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)可以得知，物體與表面的接觸面積很小的話，受到的摩擦力就越小，這樣就更容易從超疏水材料涂層表面脫離，因此水滴很難附著在這種材料上，同時(shí)在覆冰的情況下，這種材料可以延長(zhǎng)水滴的結(jié)冰時(shí)間，這樣有助于減少覆冰的積累。當(dāng)水滴還沒有達(dá)到結(jié)冰的條件時(shí)，就已經(jīng)在超疏水材料涂層的表面脫離，從而減少了覆冰的形成和積累。

　　4 超疏水表面在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　在如今的實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用和生產(chǎn)中，已經(jīng)有很多的電力設(shè)備運(yùn)用了超疏水材料的涂層，通過(guò)這種涂層來(lái)進(jìn)行減少覆冰的形成和積累，從而在很大程度上解決了覆冰難以處理的這一世界性的技術(shù)難題。

　　4.1 輸電導(dǎo)線

　　目前國(guó)際上對(duì)于超疏水材料的實(shí)際應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)還不夠多，所以缺乏這方面的數(shù)據(jù)，國(guó)外有科研人員對(duì)這種材料進(jìn)行了電力設(shè)備涂層的實(shí)驗(yàn)，并且在不同外界環(huán)境下進(jìn)行了測(cè)試，通過(guò)這種測(cè)試，與普通的電力設(shè)備表面進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行了涂層覆蓋的表面對(duì)于冰面的附著更小，這樣可以很好的減少冰面的積累。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)因?yàn)橥饨缌α康挠绊?，這種情況，研究人員超疏水材料涂層的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景有著很大的分歧，持有不同的看法。

　　4.2 絕緣子

　　超疏水在電力系統(tǒng)中覆冰應(yīng)用的研究主要集中在絕緣子防覆冰。國(guó)內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者都在嘗試制備適用于絕緣子串的超疏水涂料。特別是在覆冰初期，疏水性涂層對(duì)覆冰的重量和形貌都有很大的影響。因此超疏水涂料在絕緣子防覆冰中具有較強(qiáng)的應(yīng)用潛力。

　　4.3 發(fā)電風(fēng)機(jī)

　　高海拔的地區(qū)有著獨(dú)特的地理優(yōu)勢(shì)，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的理想安裝位置，但是由于高海拔地區(qū)的低溫環(huán)境，發(fā)電機(jī)的實(shí)際工作性能受到很大的環(huán)境影響，現(xiàn)在開展了很對(duì)應(yīng)對(duì)這種特殊氣候環(huán)境的超疏水材料涂層的科學(xué)研究。

　　4.4 發(fā)電光伏板

　　總結(jié)了光伏板超疏水表面防覆冰的研究現(xiàn)狀，分析了涂料防冰能力的主要影響因素，同時(shí)也表明超疏水表面能夠有效延緩覆冰，并且使表面具備自潔性。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　超疏水材料表面有著極高的市場(chǎng)價(jià)值，并且將來(lái)會(huì)在電力系統(tǒng)的防覆冰技術(shù)中廣泛運(yùn)用，如今很多的公司和科研機(jī)構(gòu)都在對(duì)超疏水材料進(jìn)行著結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。根據(jù)目前市場(chǎng)的情況來(lái)看，超疏水材料的應(yīng)用技術(shù)還不完善，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質(zhì)問(wèn)題，需要進(jìn)行性能的優(yōu)化，目前主要是材料涂層的抗壓力能力不足，在外力的作用下很容易變形受損，并且超疏水材料作為一種新型材料，制作費(fèi)用較高，不容易得到推廣。如果對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，超疏水材料在電氣設(shè)備防覆冰的運(yùn)用是非常讓人期待的，也會(huì)有更廣的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。

　　【參考文獻(xiàn)】

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