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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)定越來越重要。覆冰的危害很大，會對實際的電力系統(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)生危險的事故，這是實際生活中的一項重大安全隱患。覆冰對電力系統(tǒng)的影響不可忽視，電力設(shè)備不能安全的進行供電服務(wù)，不能滿足生產(chǎn)中電力的供應(yīng)。

　　防止覆冰的問題在全世界都沒有很好的解決辦法，這是一個世界的難題，國內(nèi)外學(xué)者對這個問題進做了大量的實驗和研究，都沒有很好的解決辦法，研究出的成果很少，可以進行實際運用的技術(shù)就更少了，對電力系統(tǒng)覆冰的解決辦法很有限。

　　在這半個世紀(jì)以來，國內(nèi)外的學(xué)者通過不懈的努力和研究，對電力系統(tǒng)的覆冰問題進行了大量的實驗和理論的推敲，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）機械破冰法；（3）自然被動法；（4）其他法。

　　這些方法目前已經(jīng)在實際的電力系統(tǒng)中進行了使用，但是這些處理覆冰的方式有著很大的劣勢，比如處理覆冰的速度很慢，并且需要消耗大量的能量，不能滿足實際電力系統(tǒng)工作中對覆冰處理的需求，因此需要再進行覆冰技術(shù)的研究和改進，這對電力系統(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覆冰技術(shù)有著巨大突破的材料，科研人員都在對這種材料進行著實驗和開發(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，有效的對覆冰的形成造成了阻礙。

　　2 超疏水表面簡介

　　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，對冰體的附著力進行了削弱，使得覆冰很輕易的就可以脫離涂層，從而達到除冰的目的，但是這種材料并不能徹底的隔離覆冰問題的干擾。水滴在凝結(jié)點時，會逐漸結(jié)冰，這種一種自然的物理過程，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，防止水滴在表面進行覆冰的凝結(jié)，通過這種方式來防止覆冰的形成。

　　3 超疏水材料的防水機理

　　超疏水材料的研發(fā)靈感來源于自然，這是受到荷葉的疏水結(jié)構(gòu)機制的靈感，經(jīng)過科學(xué)的研究和分析可以得知，荷葉的表面有很多細小的組織結(jié)構(gòu)，尺寸小到納米級別，正是由于這種細小的結(jié)構(gòu)存在，水滴難以在荷葉的表面停留，因為荷葉與水滴的接觸很小，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。

　　通過對超疏水材料涂層進行具體的實驗可以得知，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，同時在覆冰的情況下，這種材料可以延長水滴的結(jié)冰時間，這樣有助于減少覆冰的積累。當(dāng)水滴還沒有達到結(jié)冰的條件時，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

　　在如今的實際市場應(yīng)用和生產(chǎn)中，已經(jīng)有很多的電力設(shè)備運用了超疏水材料的涂層，通過這種涂層來進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

　　目前國際上對于超疏水材料的實際應(yīng)用的實驗還不夠多，所以缺乏這方面的數(shù)據(jù)，國外有科研人員對這種材料進行了電力設(shè)備涂層的實驗，并且在不同外界環(huán)境下進行了測試，通過這種測試，與普通的電力設(shè)備表面進行比較可以發(fā)現(xiàn)，進行了涂層覆蓋的表面對于冰面的附著更小，這樣可以很好的減少冰面的積累。在實驗中發(fā)現(xiàn)，實際應(yīng)用中可能會因為外界力量的影響，這種情況，研究人員超疏水材料涂層的應(yīng)用價值和發(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。國內(nèi)外很多研究機構(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的應(yīng)用潛力。

　　4.3 發(fā)電風(fēng)機

　　高海拔的地區(qū)有著獨特的地理優(yōu)勢，是風(fēng)力發(fā)電機的理想安裝位置，但是由于高海拔地區(qū)的低溫環(huán)境，發(fā)電機的實際工作性能受到很大的環(huán)境影響，現(xiàn)在開展了很對應(yīng)對這種特殊氣候環(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

　　超疏水材料表面有著極高的市場價值，并且將來會在電力系統(tǒng)的防覆冰技術(shù)中廣泛運用，如今很多的公司和科研機構(gòu)都在對超疏水材料進行著結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。根據(jù)目前市場的情況來看，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)問題，需要進行性能的優(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，制作費用較高，不容易得到推廣。如果對材料進行優(yōu)化和改進，超疏水材料在電氣設(shè)備防覆冰的運用是非常讓人期待的，也會有更廣的應(yīng)用價值和發(fā)展前景。

　　【參考文獻】

　　[1] 高英力，代凱明，黃亮，鄭策策，辛太磊。超疏水- 防覆冰技術(shù)在公路路面中的研究應(yīng)用進展[ J ] . 材料導(dǎo)報，2017，31（01）：103-109.

　　[2] 蹇馨。超疏水材料在電力系統(tǒng)中的防覆冰應(yīng)用分析[ J ] . 科技資訊，2016，14（22）：31+33.

　　[3] 張娟芳，吳永民，余江龍。超疏水材料的應(yīng)用狀況和市場前景分析[J]. 經(jīng)濟師，2014，（10）：265-266+270.

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責(zé)任編輯：王元