防覆冰涂料在輸電線路上的應用探析

焦炎偉 崔曉貝

摘 要 輸電線路大多是架設在空曠的野外，暴露在空氣中，很容易受到惡劣自然氣候的影響，尤其容易發(fā)生覆冰問題，破壞整個電力系統(tǒng)的正常運行和安全。防覆冰是全世界各個國家都在致力研究解決的重大問題，對于保證各行各業(yè)的生產(chǎn)和人們的工作生活具有不可忽視的重要意義。本文針對輸電線路的覆冰問題以及防覆冰涂料須具備的特性進行了一定的分析，并對現(xiàn)階段使用的防覆冰涂料進行了總結(jié)評價。

關(guān)鍵詞 防覆冰涂料;輸電線路;應用

發(fā)生輸電線路覆冰事故，就會導致電力系統(tǒng)中的各種設備發(fā)生運行故障，影響電力供應，對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行、各行各業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展會造成重大的不良影響。對于我國發(fā)展經(jīng)濟發(fā)展而言，解決輸電線路覆冰問題十分必要，我國超過79%的資源都分布在高冰雪覆蓋率、高海拔的中西部地區(qū)，且目前經(jīng)濟建設發(fā)展的重心也逐步向中西部轉(zhuǎn)移，電力工程建設是其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)保障，高壓線路和超高壓線路建設越來越多。在此發(fā)展背景下，解決改善輸電線路上的覆冰問題更加勢在必行。

1輸電線路覆冰的產(chǎn)生和危害性

輸電線路發(fā)生覆冰病害與輸電線路的設計和自然環(huán)境都存在一定的關(guān)系。首先，如果輸電線路所處的地區(qū)天氣過于嚴寒，長期處于冰期，這樣即使有對輸電線路采取一定的防覆冰措施，如果突遭更為惡劣的氣候，在部分比較薄弱的位置，仍然會發(fā)生嚴重的覆冰事故，導致輸電線路無法正常輸送電能，相關(guān)設備的電氣性能也會隨之受到影響。其次，設計人員在對輸電線路進行設計時，對輸電線路架設區(qū)域的環(huán)境情況了解不足，或者沒有抗覆冰工作經(jīng)驗，導致設計的線路不合理或線路抗覆冰能力不足以抵抗惡劣的自然氣候，屢次發(fā)生冰害事故。一旦輸電線路發(fā)生冰害事故，會導致輸電線路的負載大大增加，輸電線路覆冰后，風壓面積也會增大，引起電氣事故和機械故障。輸電線路上覆冰的不均勻或存在冰凌橋接現(xiàn)象，也會引發(fā)電氣事故，影響絕緣子串的電氣性能。除此之外，不均勻的輸電線路覆冰也會導致輸電導線發(fā)生舞動事故。

2常見防覆冰涂料應用具體探析

2.1 電熱防覆冰涂料的應用探析

電熱防覆冰涂料是發(fā)展時間最長，在輸電導線上應用最廣泛的一種防覆冰涂料。電熱防覆冰涂料的防覆冰機理是通過電熱效應產(chǎn)生的熱量提高輸電線路表面的溫度，使其保持在零度以上，避免結(jié)冰。常用的導電填料包括炭黑、碳纖維以及氧化鋅等，將上述材料摻入防覆冰涂料中，再在輸電線路絕緣子上進行涂覆，絕緣子表面的涂層就會因為電熱效應持續(xù)發(fā)熱，使其不會在冬季雨水天氣由于溫度過低發(fā)生覆冰病害。但是另一方面，只有在冬天的時候，由于氣溫比較低，如果有雨水天氣，輸電線路就很容易發(fā)生覆冰現(xiàn)象，此時電熱防覆冰涂料的應用能夠有效保護輸電線路的安全性。一旦冬季結(jié)束，其他季節(jié)的雨水天氣并不會導致輸電線路結(jié)冰，此時電熱防覆冰涂料依然會持續(xù)發(fā)熱，長此以往，就會使輸電線路的老化速度大大加快[1]。

2.2 融冰防覆冰涂料的應用探析

與電熱防覆冰涂料類似，融冰防覆冰涂料的應用也非常多，其在輸電線路絕緣層上的應用是通過降低水的凝固點來減少覆冰災害的產(chǎn)生，進而保護輸電線路的正常運行。融冰防覆冰涂料中添加了有機金屬化合物等電解質(zhì)成分，這些電解質(zhì)成分在碰到水以后，就會發(fā)生分解反應溶解到水中，使得水的凝固點適當降低，進而不會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。另外，輸電線路的表面要具有一定的疏水性，這樣沒有結(jié)冰的水就可以很輕易地從輸電線路上掉落。在融冰防覆冰材料的實際應用中，具有比較大的局限性，一方面要考慮電解質(zhì)成分在水中的遷移速度和對水凝固點的具體降低效果，另一方面要對防覆冰涂料涂覆在輸電線路后的物理性能和熱穩(wěn)定性進行評估，還要設法降低融冰防覆冰涂料對輸電線路的腐蝕。除此之外，融冰防覆冰涂料對于超出一定溫度范圍的低溫環(huán)境，并不能發(fā)揮有效的防覆冰作用[2]。綜合來看，要克服以上融冰防覆冰涂料在輸電線路上的應用困難點，具有很高的難度，大大局限了融冰防覆冰涂料的應用推廣。

2.3 光熱防覆冰涂料的應用探析

與上述兩種防覆冰涂料相比，光熱防覆冰涂料由于發(fā)展時間較短，在輸電線路上的應用還比較少。在應用原理方面，光熱防覆冰涂料也是通過在防覆冰涂料中添加具有特殊性能的成分，令其具有更加顯著的防覆冰效果。相較于其他防覆冰涂料，光熱防覆冰涂料具有更高的環(huán)保節(jié)能性，因為其是通過添加在防覆冰涂料中的可吸收太陽能的成分發(fā)揮作用的，將太陽能轉(zhuǎn)化成為熱能發(fā)熱，從而使輸電線路不結(jié)冰。目前有一種選擇性太陽能吸收涂料，相比其他光熱覆冰涂料，在附著力和耐老化性方面都具有非常明顯的優(yōu)勢。與電熱防覆冰涂料相比，光熱防覆冰涂料也具有類似的缺點，即非結(jié)冰天氣仍然持續(xù)性發(fā)熱導致輸電線路的老化速度加快。

2.4 超疏水性防覆冰涂料

目前研制出了一種新型的防覆冰涂料，這種涂料是根據(jù)防覆冰所必需的性能針對性研發(fā)而來，具有很強的疏水性，且疏水性的有效期也比較長，同時在太陽光的催化下，超疏水性防覆冰涂料具有一定的自我清潔能力。但是另一方面，在將超疏水性防覆冰材料應用到實際輸電線路上時，要克服電磁場、臟污物質(zhì)以及天氣環(huán)境對防覆冰材料性能的不良影響。超疏水防覆冰涂料最大的缺陷是其只能在短暫的低溫環(huán)境中起到防覆冰作用，也就是說，在防覆冰方面它只能起到一個緩解作用，如果低溫環(huán)境維持時間較長，輸電線路上仍然會發(fā)生覆冰現(xiàn)象。而且在結(jié)成的冰結(jié)構(gòu)中存在一定數(shù)量的空隙，對其進行融冰時，很容易放電，嚴重情況下甚至會將涂料層燒壞。由此可見，超疏水防覆冰涂料的大范圍應用仍然具有局限性，實際應用難度比較大。

3結(jié)束語

覆冰工作是電力建設人員必須重點關(guān)注的內(nèi)容，通過實際應用和大量研究表明，與其他防覆冰技術(shù)相比，防覆冰涂料在改善輸電線路結(jié)冰問題方面具有更加顯著的優(yōu)勢。防覆冰涂料在研究開發(fā)、實際操作應用方面的成本都比較低，且技術(shù)難度不大，對于在惡劣環(huán)境中的具體施工具有比較好的適應性，具有非常良好的發(fā)展前景。

參考文獻

[1] 舒立春，蘭斯琦，蔣興良，等.涂覆光電混合涂料復合絕緣子延緩覆冰效果研究[J].高壓電器，2020，56（4）：55-61.

[2] 鄧喜玲，陳凱鋒，王晶晶.防覆冰涂層設計制備及性能研究[J].材料開發(fā)與應用，2018，33（3）：104-110.