输电线路防冰涂料研究现状

近年来覆冰的现象在世界各国频频发生,许多国家都曾因输电线路覆冰引发安全事故,带来了巨大的经济损失,因此输电线路防覆冰成为了世界性的研究热点。本文在大量阅读相关文献的基础上,对近年来各种输电线路的防覆冰涂料的研究情况作了总结和研究。首先简要介绍了研究输电线路防冰涂料的必要性;其次对各类防冰涂料的原理和方法进行了陈述,并剖析了各自的优缺点;最后,通过各种防冰涂料的优劣进行了对比总结,得出了"荷叶效应"型涂料对输电线路防冰具有良好的应用前景,并进行了展望。     

氟化改性硅树脂制备的超疏水涂层防覆冰性能

研究具有超疏水表面特性的疏水涂层实际防覆冰效果.首先理论分析了水滴在固体表面浸润性影响因素,利用不同硅烷水解缩合反应制备出低表面能的含氟硅树脂,之后引入分形理论在含氟硅树脂中添加二氧化硅微粒制备疏水涂层.观察掺杂微粒的涂层表面微观结构,并测试水滴在不同涂层表面的接触角;为直观分析涂层防覆冰效果,将不同涂层涂覆试验件后在结冰风洞中进行覆冰测试.结果显示掺混不同量级微粒的疏水涂层表面形成复合粗糙结构,有着更好的粗糙度;含氟硅树脂表面水滴接触角较普通硅树脂提升10°,含有不同量级粒径微粒的涂层表面水滴接触角较单一粒径微粒掺混的涂层提升近20°,达到超疏水表面效果;具有复合微观结构的疏水涂层涂覆的试验件在5 m·s-1和15 m·s-1的风速下较无涂层表面覆冰减少率分别达到35.6％和25.9％,较只有一级粗糙结构的表面有效防覆冰时间长,具有较好的防覆冰能力.结果表明本文设计的超疏水涂层达到超疏水表面效果,且具有较好的防覆冰性能.     

用于输电线路的铝基超疏水表面抗覆冰研究

输电线路覆冰灾害危害及其预防现已成为一个迫切需要解决的问题.本文就铝基超疏水表面抗冰特性进行了研究,在铝片和输电铝线表面涂覆本文制备的硅基超疏水溶液,使铝基表面疏水角达到154.5°.具有超疏水性的铝基能有效防止水珠滞留在表面形成覆冰.通过恒湿恒温室模拟覆冰过程,观察并测量涂覆溶液前后表面的覆冰面积以及输电铝线脱冰力大小来反映抗覆冰特性,实验结果显示超疏水铝片表面的覆冰面积比普通铝片表面覆冰减少了40%并且具有超疏水表面的输电线上脱冰力减少了11N.实验结果对输电线路结冰问题的解决提供了新的思路.     

超滑表面防冰与疏冰机理研究

为解决高湿度条件下超疏水表面防冰失效问题,提出了一种新型多孔超滑表面。基于自组装技术,提出新型超滑表面(HPO-SLIP)涂层表面制备方法,即通过构建超疏水粗糙多孔基底进而涂覆润滑油制备获得超滑表面,并对其润湿特性和微观形貌进行表征,最后对其防冰与疏冰特性进行实验研究。实验结果表明:与超疏水表面相比,超滑表面冷凝液滴孤立冻结,无"冰桥"扩展,结冰扩散速度慢;超滑表面与冷凝冻结液滴接触属于固-油-固接触模型,油膜动态迁移分布影响成核结冰;对于疏冰特性,超滑表面冰黏附剪切强度比亲水表面低一个数量级。综合分析发现,与亲水表面、超疏水纳米草表面、超疏水微纳复合表面相比,超滑表面具有最优的防冰传播特性与疏冰性能,可以有效减少冰积累量。     

超疏水涂料在自清洁与防腐蚀方面的应用

选取实验室自制环保型超疏水涂料,主要从所制备涂料涂层的自清洁性和防腐蚀性两方面来研究此涂料的实际应用价值和开发前景.以玻璃片和金属片为基底通过制备超疏水涂料并跟踪观察其置于自然条件下的表面清洁程度和防腐蚀状况,以接触角的大小和稳定性作为此涂料在自清洁性和防腐蚀性能方面的主要指标.实验结果表明,在水晶液蜡涂料和空白基片的对比下,超疏水涂料构建的涂层表面,在自然条件下清洁程度和防腐蚀性能最佳,说明了实验室自制超疏水涂料在自清洁和防腐蚀性能方面的优势,也证明了其在自清洁和防腐蚀材料领域的研究价值.     

飞机防除冰机理及超疏水材料的机载应用

飞机表面结冰改变飞机的飞行动力学特性,严重威胁了飞行安全,因此飞机防除冰技术对于安全飞行有重要意义。本文通过分析飞机结冰的基本原理、类型、影响等,综述现有的防除冰技术的方法及优缺点对比,其次详细综述了超疏水材料的润湿性模型、机理等,同时对超疏水材料研究现状进行了全面综述并对其特定条件（超疏水特性失效）进行分析,特别指出了存在的问题和挑战。其次在单一防除冰系统缺陷的基础上提出了复合型防除冰系统,并对几种复合防除冰系统进行介绍且将其与单一防除冰系统进行对比。此外,针对超疏水材料应用可能出现的问题,提出了一种回路热管+超疏水材料相结合的飞机防除冰系统。最后,就超疏水表面与复合型防除冰系统存在的问题进行分析与展望,认为主被动复合型防除冰系统具有良好的应用潜力。     

疏水防冻路面封层制备与评价方法研究

针对我国冬季道路降雪结冰导致交通事故的问题,研究制备了一种疏水防冻路面封层(hydrophobicantifreezepavementsealinglayer,HAPSL).测试水滴滑落时间比较其疏水效果,表征疏水性能;采用层间剪切试验、直接拉拔试验和钢球捶击防覆冰试验比较其降低冰层与路面间黏附力的效果,表征防冻性能.采用车辙试验、低温弯曲蠕变试验、冻融劈裂试验以及铺砂法、摆式摩擦仪(BPT)分别验证稳定性和抗滑性能.结果表明:HAPSL具有较强的疏水及防冰抑冰性能,能够延缓道路结冰,降低冰层与路面间的黏附力;虽然对稳定性和抗滑性能有一定的不利影响,但均满足规范要求,能够确保道路的正常使用.HAPSL 具有实用价值,可为其他疏水路面、自融雪路面的研究和铺筑提供参考.     

埃洛石防冰涂料的制备及性能研究

制备了含有埃洛石气凝胶的防冰涂层,对比了埃洛石和埃洛石气凝胶2种填料对涂料的机械强度、粘度、结冰温度和疏水性的影响。通过扫镜电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、接触角检测和结冰温度测试等方法对试样进行了表征。研究结果表明,埃洛石气凝胶能够有效地提升涂料的机械强度、疏水性和结冰率等性能。     

嵌入制热材料的自制热导线防冰

为了解决现有高压输电线路防冰技术的不足,提出了一种能实现防冰功能的自制热导线设计方法,简要介绍了其防冰的原理.根据传热学分析了导线传热机理,并对覆冰环境进行热平衡分析,建立了导线温度场方程,提出了自制热导线临界防冰电压计算式.应用有限元分析软件对自制热导线进行热学稳态仿真,结果验证了导线温度场方程和临界防冰电压计算式的正确性.研究了环境对导线钢芯温度、临界防冰电压和等效对流换热系数的影响规律.结果表明:风速和环境温度是影响导线钢芯温度、临界防冰电压和等效对流换热系数的主要因素.     

长效超疏水纳米复合材料研究进展

随着材料表征及制备技术的发展,越来越多的人造超疏水材料及表面被制造出来,然而人造超疏水材料及表面的长效特性差,限制其在自清洁、防冰、防雾、防腐蚀以及油水分离等领域的实际应用,其长效特性的提升对于人造超疏水材料及表面在生产生活中的应用具有重要意义.根据超疏水材料维度的不同以及超疏水结构构筑单元维度的差异,本文将人造超疏水材料分为零维结构单元构筑二维超疏水材料;零维结构单元构筑三维超疏水材料;一维结构单元构筑二维超疏水材料;一维结构单元构筑三维超疏水材料以及基于块体材料的三维超疏水材料五大类,并综述了各类超疏水材料的制备方法及相应超疏水材料长效特性的研究.综合近年来超疏水材料的研究进展,提出了长效超疏水材料的设计思路和评价方法.     

输电线路覆冰灾害影响及防除冰技术探讨

基于文献分析,本文针对覆冰的形成与分类作了简要的介绍,例举了近期我国发生的重大覆冰事故,从覆冰使输电线路机械特性和电气特性受损的角度进行了危害分析。结合我国覆冰事故的具体情况,一般防治举措主要有防覆冰闪络、防覆冰舞动和防冰除冰等方面,这里详细地探讨了防除冰技术,并分析指出现有技术的一些不足之处。     

基于接触网覆冰机理及其防冰方法研究

接触网是电气化铁路牵引网的重要组成部分,接触网覆冰是一种严寒天气时所产生的自然现象,与气候有着密切关系。若接触网大面积形成覆冰,直接影响电气化铁路的安全运行。因此,探究接触网覆冰防冰方法具有重要意义。本文首先阐述接触覆冰机理及危害,然后探讨其防冰方法。     

接触网覆冰机理与在线防冰方法的分析

我国交通运输事业的高速发展,促进了电气化铁路项目的开发与应用。基于电气化铁路项目建设与发展,电气化铁路在我国众多地区得到广泛应用,进一步促进了我国交通运输事业的发展。接触网作为电气化铁路牵引体系中不可或缺的存在,在电气化铁路运行过程中,其覆冰危害愈发明显。在当今高度重视交通运输安全与稳定的基础上,关于接触网防冰的研究得到人们越来越多的关注。本文通过分析接触网覆冰机理及其危害,对接触网的防冰方法进行研究,以期有效降低接触网覆冰概率,提升电气化铁路运行品质与安全性能。     

110kV电压互感器瓷套交流冰闪特性及防冰闪措施

为了解覆冰对电力系统的安全可靠运行影响程度,开展了110kV电压互感器瓷套交流覆冰闪络特性试验研究,结果表明:随着覆冰程度的增加,110kV电压互感器瓷套交流覆冰闪络电压将降低,其覆冰闪络电压与覆冰质量和覆冰厚度分别满足负指数和负幂函数关系,且特征指数范围分别为0.085～0.100和0.40～0.55;110kV电压互感器瓷套冰闪电压与覆冰前污秽有关,其覆冰闪络电压与污秽满足负幂函数关系,且特征指数范围为0.21～0.26;当覆冰厚度达25mm且盐密为0.08mg/cm2及以上时,运行中的110kV互感器瓷套将发生覆冰闪络;防止110kV互感器瓷套交流冰闪的有效措施是采用增加结构高度和加装增爬裙,研究结果可为覆冰地区变电站外绝缘的选择和设计提供参考。     

特大覆冰导线气动力特性测试

针对驰振发生时的特大厚度覆冰进行覆冰导线模型的风洞测试,试验结果表明,两种特大厚度冰型的覆冰导线在10－18m/s风速下的气动力曲线相似,双导线试验有尾流影响时的下风导线气动力幅度显著低于单导线的情形,试验冰型兼有扇形和新月形冰型的气动力负阻尼特点,有可能在扇形和新月形两类冰型的气动分析基础上进行一般覆冰导线防驰振技术的研究。     

覆冰导线舞动数值仿真分析

利用ABAQUS有限元分析软件,通过欧拉梁单元的自由度释放和设置材料为不可压缩,模拟得到具有扭转自由度的覆冰导线的索单元,进一步利用用户自定义单元模拟覆冰导线所受的阻力、升力和扭矩空气动力载荷,分析了覆冰导线的舞动现象,并通过覆冰单导线与覆冰双分裂导线舞动模拟算例验证了方法的正确性。模拟研究了覆冰初始攻角、线路档距和导线初始张力等因素对覆冰导线舞动的影响规律。所得结果对覆冰导线舞动和防舞技术的研究具有一定的参考价值。     

覆冰分裂导线扭转刚度研究

因分裂导线覆冰而导致的扭转刚度变化是舞动发生的重要原因之一,为了有效防治输电线路舞动,研究覆冰分裂导线扭转刚度很有必要.提出了一种考虑覆冰偏心的覆冰分裂导线扭转刚度计算方法,分析了覆冰对扭转刚度的影响.计算结果表明:覆冰导线的扭转刚度随覆冰量的增大而增大;常见易引发舞动的冰形中,扇形覆冰的偏心影响最大;覆冰偏心对扭转刚度有影响,初始结冰角越大,扭转刚度越大;覆冰导线在顺时针与逆时针的扭转刚度受覆冰偏心的影响基本相同,但临界扭转角和临界扭矩不同;不均匀覆冰会对分裂导线的扭转刚度产生显著影响.所得结果可为舞动的防治提供参考.     

风力发电机叶片覆冰状况及防冰除冰措施

适用于寒冷气候条件的风力发电机研究已成为可再生能源领域广为重视的方向。针对环境因素、翼型、风机型号和运行状态等多因素协同作用下的叶片覆冰特性,依据能量分配理论和叶片表面温升特性,论述了主动防冰除冰技术的结构、热载荷分布以及能量传递方式。被动防冰除冰技术中,具有水滴自去除效应的涂层优势显著,依据涂层的防冰机理、导热导电性和化学稳定性等方面,论证其应用在风力发电机叶片上的可行性。最后,防冰涂层与电加热结合构成的复合防冰除冰结构,有效降低能耗、减少回流水结冰,但在涂层表面润湿性转变、导热率和耐久性等方面的研究尚存一定的争议,将是未来主要的研究方向。     

XZP-210绝缘子冰闪特性与串长和布置方式的关系

为了给高海拔覆冰地区超特高压直流输电线路外绝缘设计提供技术参考,在人工气候室模拟高海拔大气条件进行了大量覆冰试验研究,根据试验研究结果,分析了XZP-210直流绝缘子串冰闪闪络电压与串长和布置方式的关系.结果表明,在污秽度和气压较低的条件下,覆冰绝缘子串的直流闪络电压与串长的线性关系较微弱,但随着海拔高度或污秽程度的增加,其闪络电压与串长基本呈线性关系.绝缘子串的布置方式对冰闪电压有明显影响:水平布置的覆冰绝缘子串具有最高的闪络电压,V型串次之,垂直串最低;不同布置方式下,气压对水平布置的覆冰绝缘子串的影响最为严重.     

基于微气象的输电线路覆冰过程综合辨识方法

输电线路覆冰会引发导线断股、杆塔折损等事故,严重威胁电网的安全运行,因此能否准确预测输电线路覆冰情况对电力系统的安全稳定运行具有重要意义.针对输电线路覆冰过程模型不易建立的问题提出了一种基于微气象的覆冰过程综合辨识方法.该方法涵盖了多项式回归模型、时间序列模型和机器学习模型,利用Matlab中的系统辨识工具箱和libsvm工具箱较为便捷和全面的对覆冰过程进行辨识与建模.首先对获取的数据进行预处理,然后选择合适的模型结构进行参数辨识得到初始模型,最后对初始模型进行验证得到最终辨识模型.实验表明,综合辨识方法能够实现对不同模型特点的输电线路覆冰过程进行精确预测,并且提高了输电线路覆冰预测模型建立的便捷性和全面性.