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一種抑制輸電裸導線表面覆冰的方法

文檔序號:6931176閱讀:310來源:國知局
專利名稱:一種抑制輸電裸導線表面覆冰的方法
技術領域
本發(fā)明屬于輸電導線防冰凍技術領域,特別涉及一種有效抑制輸電裸導線表 面雨凇覆冰形成的方法。
背景技術
輸電導線覆冰后由于機械負荷增加將會引起斷線、倒塔、導線舞動等安全事 故,嚴重影響電力系統(tǒng)的可靠性運行,成為輸電線路安全運行研究的熱點。經過 幾十年的防冰除冰方法研究,逐步形成了熱力除冰、機械除冰、自然力除冰等不 同的防冰除冰方法,但這些防冰除冰方法由于耗能高、效果有限等限制了在電力 系統(tǒng)中的使用范圍。涂層防冰法由于在工程上簡單易行、無能耗、成本低等特點, 已成為輸電線路防冰的研究熱點之一。目前用于防覆冰的涂層主要包括利用材 料自身發(fā)熱抑制表面覆冰形成的電熱防冰涂層,它需要消耗一定的電能;利用材
料吸光發(fā)熱抑制表面覆冰形成的光熱涂層,環(huán)境光線的差異會直接影響其防冰效
果;另一類是常規(guī)憎水材料,利用其憎水性能減小涂層表面冰的粘附力但并不能 有效抑制表面覆冰的形成。綜上,這些涂層各自不同的工作特性決定了其使用的 缺陷和有效性。超憎水表面以其高達150°以上水滴接觸角和低的水滴滑行角可有 效抑制表面水滴形成及表面的濕潤行為,從而有效防止表面覆冰的形成,成為極 具潛力的防冰途徑。
超憎水表面的憎水特性主要由表面微觀形貌和低表面能涂覆材料共同決定, 為此控制涂層表面的微結構及選取合適的低表面涂覆材料成為關鍵。涂層表面的 微凸結構,特別是階層結構的微納米結構有利于捕獲空氣形成氣泡墊,從而減少 水滴與涂層之間的接觸面積,抑制了水滴與涂層之間的相互作用,有利于接觸角 的增大及水滴滑行角的減小。如在Mg—Li合金表面構造花瓣形結構后經相關材 料修飾后可以獲得高達160。水滴接觸角表面,而具有微孔結構的Si02氣凝膠表 面水滴接觸角可高達170。以上,但上述結構并未見在鋁材表面構造出來,更未見 到相關防冰性能的研究。目前相關具有防冰效果的防冰涂層均只能降低冰與涂層之間粘附力而并不能有效抑制表面覆冰層的形成,如Farzaneh利用A1A/PTFE 制備得到的表面可以降低冰與鋁材間剪切應力約2. 5倍,但并未見其可有效抑制 鋁材表面覆冰形成。為此通過合適的方法在鋁材表面構造出具有微納米結構的表 面,再經相關低表面能物質修飾后將得到良好的超憎水的結構表面,該種表面可 有效限制表面水滴的粘附及表面的濕潤行為,從而可有效抑制表面覆冰的形成。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種抑制輸電裸導線表面覆冰的方法,其特征在于,所 述抑制輸電裸導線表面覆冰的方法是在輸電裸導線表面采用超憎水涂層以防止 雨凇在輸電裸導線表面形成覆冰,處理步驟是先使用混合酸性刻蝕劑對裸導線表 面進行刻蝕處理20s 1.5min后,超聲純水洗凈,50—8(TC溫度干燥處理20 — 40min,在其表面構造出微納米級孔洞結構,然后浸漬于l一5wtX的氟硅烷溶液 中進行低表面能修飾12h,低表面能修飾后的裸導線經80 20(TC下處理2h干燥 處理后即得到具有良好防冰性能的超憎水涂層。
所述混合酸性刻蝕劑由其中混合酸性刻蝕劑由氫氟酸、鹽酸、硝酸、硫酸按
體積比l: 3.5: 1: 1混合而成。
所述氫氟酸、鹽酸、硝酸和硫酸濃度分別為40%、 37%、 67%、 98%。 所述混合酸性刻蝕劑的濃度為20—40wt%。 所述輸電裸導線為鋁導線。
本發(fā)明的有益效果是采用簡單的化學刻蝕法在鋁導線上構造出了具有微納 米孔洞結構的表面,該表面經低表面能氟硅烷修飾后具有良好的超憎水性,可以 有效抑制表面覆冰的形成,解決低溫冷凍天氣下輸電導線表面的覆冰問題。我們 采用的原料均為普通的工業(yè)生產出來的產品,沒有進行任何處理,工藝簡單,所 以該種超憎水防冰涂層適于工業(yè)大規(guī)模生產。


圖1為鋁線表面超憎水防冰涂層在低溫過冷水噴水a. 10min、 b. 30min、 c. 60min、 d. 180min時表面覆冰情況。
圖2鋁線表面未經任何處理的光滑鋁線在低溫過冷水噴水a. 10min、b. 20min、 c. 30min時表面覆冰情況。
圖3超憎水防冰涂層表面微觀結構圖。
具體實施方式
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本發(fā)明提供一種抑制輸電裸導線表面覆冰的方法,在輸電裸導線表面形成超 憎水涂層以防止雨凇在輸電裸導線表面形成覆冰,從而防止表面覆冰的形成。下 面先使用由氫氟酸、鹽酸、硝酸、硫酸組成的混合酸性刻蝕劑對裸導線(鋁線) 表面進行刻蝕,超聲純水洗凈,50—8(TC溫度干燥處理,在其表面構造出粗糙度 為微納米級的表面結構,然后浸漬于氟硅烷溶液中進行低表面能修飾,低表面能 修飾后的鋁線經干燥處理后即為本專利中制備的具有良好防冰性能的超憎水涂 層,下面結合實施例進一步說明本發(fā)明。
圖1所示為鋁線表面超憎水防冰涂層在低溫過冷水噴水a. 10min、 b. 30min、
c. 60min、 d. 180min時表面覆冰情況。
圖2未經任何處理的光滑鋁線在低溫過冷水噴水a. 10min、 b.20min、 c.30min時表面覆冰情況。
圖3超憎水防冰涂層表面微觀結構圖。 實施例1
將鋁線(長15cm、 02. 76mm)置于20wt%、 25wt%、 30wt^混合酸性刻蝕 劑中快速處理1. 5rain后,超聲純水洗凈,70。C下干燥處理30min后,浸漬于1. 5wt %或2. 5wtX的氟硅垸為氟硅烷FAS—17的溶液中進行低表面能修飾12h,而后 在IO(TC下處理2h后在其表面構造出微納米級孔洞結構的超憎水涂層,超憎水防 冰涂層表面微觀結構(如圖3所示)。其中混合酸性刻蝕劑由氫氟酸、鹽酸、硝
酸、硫酸按體積比l: 3.5: 1: 1混合而成。
實施例2
將上述經25wt^混合酸性刻蝕劑快速處理的鋁線,及用2. 5wt^的氟硅垸溶
液低表面能修飾后的超憎水防冰鋁線和未經任何處理的光滑鋁線在-6x:以下低
溫環(huán)境中采用過冷水(水溫0'C)進行噴水覆冰對比試驗,其表面覆冰實際拍攝相 片超憎水鋁線表面覆冰情況如圖la為噴水10min、圖lb為噴水30min、圖lc為噴水60min、圖Id為噴水180min;圖2為未經任何處理的光滑鋁線表面 覆冰情況如圖2a為10min、圖2b為20min、圖2c為30min所示??梢钥闯鑫?經任何處理的光滑鋁線表面在低溫過冷水噴水10min后表面即形成了一層致密的
覆冰層,隨著噴水時間增加表面覆冰層厚度不斷增加;而涂覆超憎水結構涂層的 防冰導線在低溫過冷水噴水10min后僅在導線末端尖端處及導線夾具處出現(xiàn)覆冰 點,即使該防冰導線在長達180min低溫過冷水作用后仍未出現(xiàn)任何新的覆冰點, 由此說明本發(fā)明具有有效的長時間防冰性能;通過對比分析可以看出該涂覆超憎 水結構涂層的防冰導線具有良好的防冰性能。
權利要求
1.一種抑制輸電裸導線表面覆冰的方法,其特征在于,所述抑制輸電裸導線表面覆冰的方法是在輸電裸導線表面采用超憎水涂層以防止雨凇在輸電裸導線表面形成覆冰,處理步驟是先使用混合酸性刻蝕劑對裸導線表面進行刻蝕處理20s~1.5min后,超聲純水洗凈,50-80℃溫度干燥處理20-40min,在其表面構造出微納米級孔洞結構,然后浸漬于1-5wt%的氟硅烷溶液中進行低表面能修飾12h,低表面能修飾后的裸導線經80-200℃下處理2h干燥處理后即得到具有良好防冰性能的超憎水涂層。
2. 根據權利要求1所述抑制輸電裸導線表面覆冰的方法,其特征在于,所述混合酸性刻蝕劑由氫氟酸、鹽酸、硝酸、硫酸按體積比l: 3.5: 1: 1。
3. 根據權利要求1所述所述抑制輸電裸導線表面覆冰的方法,其特征在于所述氫氟酸、鹽酸、硝酸、硫酸的濃度分別為40%、 37%、 67%、 98%。
4. 根據權利要求1所述所述抑制輸電裸導線表面覆冰的方法,其特征在于 所述混合酸性刻,蝕劑的濃度為20—40wt%。
5. 根據權利要求1所述所述抑制輸電裸導線表面覆冰的方法,其特征在于 所述輸電裸導線為鋁導線。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于輸電導線防冰凍技術領域的一種抑制輸電裸導線表面覆冰的方法。是在輸電裸導線表面采用超憎水涂層以防止雨凇覆冰在輸電導線表面形成,克服了輸電導線覆冰帶來的斷線、倒塔、導線舞動等安全事故對電力系統(tǒng)可靠運行的危害。本技術利用化學刻蝕方法在鋁導線及鋁基片上構造出了具有微納米孔洞結構的表面,經低表面能材料修飾后即得到了具有良好超憎水性的結構涂層,該涂層在低溫毛毛雨或凍雨覆冰條件下可有效抑制表面雨凇覆冰的形成。該技術具有操作簡單,成本低,防冰效果良好等特點。
文檔編號H01B7/28GK101577151SQ20091008699
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權日2009年6月12日
發(fā)明者呂玉珍, 李成榕, 杜岳凡, 汪佛池 申請人:華北電力大學
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