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電力系統中超疏水材料的防覆冰應用

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與聯網，輸電線路的安全與穩定越來越重要。覆冰的危害很大，會對實際的電力系統造成很大的影響，嚴重降低設備供電能力，影響用戶的電力需求，甚至會發生危險的事故，這是實際生活中的一項重大安全隱患。覆冰對電力系統的影響不可忽視，電力設備不能安全的進行供電服務，不能滿足生產中電力的供應。

　　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，國內外學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就更少了，對電力系統覆冰的解決辦法很有限。

　　在這半個世紀以來，國內外的學者通過不懈的努力和研究，對電力系統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，根據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。

　　這些方法目前已經在實際的電力系統中進行了使用，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工作中對覆冰處理的需求，因此需要再進行覆冰技術的研究和改進，這對電力系統的發展至關重要。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，這種材料由于特殊的結構，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。水滴在凝結點時，會逐漸結冰，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，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

　　超疏水材料的研發靈感來源于自然，這是受到荷葉的疏水結構機制的靈感，經過科學的研究和分析可以得知，荷葉的表面有很多細小的組織結構，尺寸小到納米級別，正是由于這種細小的結構存在，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冰時間，這樣有助于減少覆冰的積累。當水滴還沒有達到結冰的條件時，就已經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中的應用

　　在如今的實際市場應用和生產中，已經有很多的電力設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難題。

　　4.1 輸電導線

　　目前國際上對于超疏水材料的實際應用的實驗還不夠多，所以缺乏這方面的數據，國外有科研人員對這種材料進行了電力設備涂層的實驗，并且在不同外界環境下進行了測試，通過這種測試，與普通的電力設備表面進行比較可以發現，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。在實驗中發現，實際應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用價值和發展前景有著很大的分歧，持有不同的看法。

　　4.2 絕緣子

　　超疏水在電力系統中覆冰應用的研究主要集中在絕緣子防覆冰。國內外很多研究機構和學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用潛力。

　　4.3 發電風機

　　高海拔的地區有著獨特的地理優勢，是風力發電機的理想安裝位置，但是由于高海拔地區的低溫環境，發電機的實際工作性能受到很大的環境影響，現在開展了很對應對這種特殊氣候環境的超疏水材料涂層的科學研究。

　　4.4 發電光伏板

　　總結了光伏板超疏水表面防覆冰的研究現狀，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的防覆冰技術中廣泛運用，如今很多的公司和科研機構都在對超疏水材料進行著結構的優化。根據目前市場的情況來看，超疏水材料的應用技術還不完善，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問題，需要進行性能的優化，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。如果對材料進行優化和改進，超疏水材料在電氣設備防覆冰的運用是非常讓人期待的，也會有更廣的應用價值和發展前景。

　　【參考文獻】

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

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

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責任編輯：王元