輸電線路鋁導(dǎo)線憎水性防覆冰涂層的研究.pdf

1、輸電線路鋁導(dǎo)線覆冰將導(dǎo)致線路機(jī)械負(fù)荷增加，引發(fā)斷線、倒塔、導(dǎo)線舞動等安全事故，給國民經(jīng)濟(jì)和人們的生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響，為此針對輸電線路鋁導(dǎo)線開展防冰除冰工作對于保障電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行具有重要的意義。本文依據(jù)超憎水性表面的構(gòu)造原理，系統(tǒng)研究了不同微結(jié)構(gòu)和涂層作用下鋁表面的憎水、覆冰特性，并對其防覆冰性能進(jìn)行了理論分析。
　　 為了模擬自然環(huán)境凍雨或毛毛雨引發(fā)的輸電鋁導(dǎo)線嚴(yán)重雨凇覆冰，研制了一套輸電導(dǎo)線覆冰模擬系統(tǒng)，包括成冰小室、

2、水滴直徑和成冰風(fēng)速調(diào)控等。試驗表明，該系統(tǒng)可模擬凍雨和毛毛雨條件下的雨凇覆冰。研究了覆冰粘附強(qiáng)度測試方法以及覆冰氣溫和時間對覆冰粘附強(qiáng)度的影響，建立了基于提拉法覆冰粘附強(qiáng)度測試裝置及低溫測試條件。
　　 依據(jù)Cassie-Baxter原理，以憎水性較好的氟硅烷(FAS)為涂覆材料，結(jié)合化學(xué)刻蝕，在鋁表面上制備了FAS涂覆不同微結(jié)構(gòu)的超憎水性鋁表面。試驗研究了這些微結(jié)構(gòu)鋁表面的覆冰形成過程，發(fā)現(xiàn)FAS涂覆孔洞微納米結(jié)構(gòu)(D類微結(jié)構(gòu)

3、)鋁單絲具有良好的防覆冰性能，闡明了表面微結(jié)構(gòu)對鋁單絲防覆冰性能的影響規(guī)律，即孔洞微納米結(jié)構(gòu)鋁表面在低溫環(huán)境下保持了較小的水滴滑行角和覆冰粘附強(qiáng)度，可以有效抑制過冷水的粘附和凍結(jié)。
　　 為探索涂層種類對微結(jié)構(gòu)鋁表面覆冰性能的影響，以孔洞微納米結(jié)構(gòu)(D類微結(jié)構(gòu))鋁表面為基礎(chǔ)，制備了室溫硫化硅橡膠(RTV)、聚四氟乙烯(PTFE)、硬脂酸、FAS涂覆D類微結(jié)構(gòu)鋁表面。試驗研究了這些涂層涂覆微結(jié)構(gòu)鋁表面的覆冰形成過程，發(fā)現(xiàn)了涂層種類

4、對微結(jié)構(gòu)鋁表面的覆冰具有顯著的影響，即FAS涂覆微結(jié)構(gòu)鋁表面防覆冰性能良好、硬脂酸涂覆微結(jié)構(gòu)鋁表面具有一定抑制和緩解覆冰形成的能力，而RTV、PTFE涂覆微結(jié)構(gòu)鋁表面僅能延緩覆冰層的形成時間，揭示了FAS與孔洞微納米結(jié)構(gòu)鋁表面的有機(jī)結(jié)合是導(dǎo)致鋁表面具備良好防覆冰性能的關(guān)鍵。
　　 為探索工程上鋁絞線防覆冰的應(yīng)用，基于FAS涂覆孔洞微納米結(jié)構(gòu)(D類微結(jié)構(gòu))鋁單絲相同的制備方法，制備了FAS涂覆微結(jié)構(gòu)JL-95鋁絞線和JGL-120