适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层的制作方法

allin2026-03-08  40


本申请涉及输电线路防覆冰技术的领域,尤其是涉及一种适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层。


背景技术:

1、我国幅员辽阔,能源储备和电力负荷的分布极不均衡,为了将电能从资源丰富的西部地区输送到东部地区的工业中心,国家启动了“西电东输”战略工程。在“西电东输”中,输电线路必然会穿越大气环境复杂的地区,冰雪、高海拔等大气条件对输电线路外绝缘的性能有显著的影响。

2、当输电线路的绝缘子覆冰后,会导致其绝缘性能显著降低,对闪络电压的影响很大,在覆冰期和融冰期都有可能发生闪络。冰闪事故发生后,会导致线路断电停运,停运后的线路由于没有负荷电流,加剧了杆塔和导线覆冰,最终会导致线路冰荷载过大发生大面积断线及倒塔事故。

3、为减小冰闪事故的发生,目前常在输电线路外侧涂覆形成防覆冰涂层,防覆冰涂层通常由含有相变材料的涂料涂层得到,相变材料可以通过自身固液态的变化,以实现对热量的吸收、储存、释放,以对输电线路外层达到储能保温的功能,从而起到延缓输电线路外层覆冰的形成,减少覆冰量。但相变材料的储热量有限,当外界温度过低时,相变材料已经将储存的热量释放完全,输电线路外侧已经出现覆冰现象,而导致输电线路的绝缘子仍会受到较大的温度影响而出现冰闪事故。


技术实现思路

1、为了减少输电线路发生冰闪事故的情况,本申请提供一种适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层。

2、本申请提供的一种适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层采用如下的技术方案:

3、一种适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层,包括从线缆外壁依次环绕包覆设置的导热层、粘结层和相变潜热层,所述相变潜热层包括气囊胶套和多个相变潜热体,所述气囊胶套同轴套设于线缆,所述气囊胶套环绕线缆的中心轴线设置有多个气腔,多个所述相变潜热体分别对应填充于多个气腔内,且所述相变潜热体和气腔内壁之间存在间隙。

4、通过采用上述技术方案,由于相变潜热体可以通过自身固液态的变化,以实现对热量的吸收、储存、释放,将多个相变潜热体分别填充于气囊胶套的多个气腔中,使得相变潜热体能够对外界的热量以及线缆传输电力时产生的热量进行吸收并储存,气囊胶套和线缆外壁之间的导热层能够更充分地将线缆传输电力时产生的热量传递至气腔中的相变潜热体进行储热,而粘结层用于使得气囊胶套紧密贴合固定于导热层。当外界温度变低时,首先由相变潜热体释放热量,以延缓输电线路外层覆冰的形成;当外界温度较低,相变潜热体的储热不足,还可由导热层将线缆传输电力时产生的热量传递至相变潜热体进行热量补充,以提升和维持防覆冰效果;而当外界温度过低,相变潜热体的储热释放完全时,由于相变潜热体和气腔内壁之间存在间隙,即不论相变潜热体为固态或液态,相变潜热体的体积都小于气腔容积,而此时相变潜热体已经变为固体(即形状固定),相变潜热体与气腔内壁的接触点大幅减少,此时气腔形成了空气隔热现象,以能够减小覆冰现象对输电线路的绝缘子产生的影响。综上,能够导热层、粘结层和相变潜热层配合形成的涂层能够更好地提升对输电线路的防覆冰效果,并减少输电线路发生冰闪事故的情况。

5、可选的,所述导热层为石墨烯层或纳米氮化硼层或纳米氧化铝层。

6、通过采用上述技术方案,上述导热层均具有优异的导热率,能够更充分、更低热量损失地将线缆传输电力时产生的热量传递至相变潜热体进行储热。

7、可选的,所述导热层的厚度为80-90μm。

8、可选的,所述相变潜热体采用聚乙二醇-羟丙甲基纤维素相变材料和/或石蜡-膨胀石墨相变材料和/或石蜡-二氧化硅相变材料制成。

9、通过采用上述技术方案,上述复合材料均具有优异的储热性能、导热性能和高低温稳定性,能够对热量进行快速地相变储存或释放,能够更及时对温度变化进行反应。

10、可选的,所述相变潜热层的厚度为130-150μm。

11、可选的,所述粘结层为环氧树脂层和/或聚苯醚层和/或聚醚酰胺层,所述粘结层的厚度为30-40μm。

12、通过采用上述技术方案,上述粘结层具有优秀的粘黏固定性能的同时,还具有相对较好的导热性能,能够进一步传输过程中的热量损失,以能够更充分地将线缆传输电力时产生的热量传递至相变潜热体进行热量补充,以进一步提升和维持防覆冰效果。

13、可选的,还包括环绕包覆于气囊胶套的超疏水涂层,所述超疏水涂层由超疏水涂料进行相分离法制备而成,所述超疏水涂层的表面粗糙度ra为5.2-5.5μm。

14、通过采用上述技术方案,由于超疏水涂料本身的接触角大于50°,再通过相分离法在气囊胶套上形成超疏水涂层后,涂层的表面粗糙度ra能够达到5.2-5.5μm,以使得超疏水表面能够构建足够大的粗糙度,以形成微纳粗糙结构,大幅提升疏水效果,以减小雨水或露水附着于气囊胶套外壁而加速覆冰现象出现的可能性,以进一步提升对输电线路的防覆冰效果,并减少输电线路发生冰闪事故的情况。

15、可选的,所述超疏水涂层的厚度为20-30μm。

16、综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:

17、1.当外界温度变低时,首先由相变潜热体释放热量,以延缓输电线路外层覆冰的形成;当外界温度较低,相变潜热体的储热不足,还可由导热层将线缆传输电力时产生的热量传递至相变潜热体进行热量补充,以提升和维持防覆冰效果;而当外界温度过低,相变潜热体的储热释放完全时,由于相变潜热体和气囊胶套外缘侧内壁之间存在间隙,即不论相变潜热体为固态或液态,相变潜热体的体积都小于气腔容积,而此时相变潜热体已经变为固体,相变潜热体与气腔内壁的接触点大幅减少,此时气腔形成了空气隔热现象,以能够减小覆冰现象对输电线路的绝缘子产生的影响;

18、2.超疏水涂料的接触角大于50°,并且再涂覆形成超疏水涂层后涂层的表面粗糙度ra达到5.2-5.5μm,以使得超疏水表面能够构建足够大的粗糙度,以形成微纳粗糙结构,大幅提升疏水效果,以减小雨水或露水附着于气囊胶套外壁而加速覆冰现象出现的可能性,以进一步提升对输电线路的防覆冰效果,并减少输电线路发生冰闪事故的情况。



技术特征:

1.一种适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层,其特征在于,包括从线缆(1)外壁依次环绕包覆设置的导热层(2)、粘结层(3)和相变潜热层(4),所述相变潜热层(4)包括气囊胶套(41)和多个相变潜热体(42),所述气囊胶套(41)同轴套设于线缆(1),所述气囊胶套(41)环绕线缆(1)的中心轴线设置有多个气腔(411),多个所述相变潜热体(42)分别对应填充于多个气腔(411)内,且所述相变潜热体(42)和气腔(411)内壁之间存在间隙。

2.根据权利要求1所述的适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层,其特征在于:所述导热层(2)为石墨烯层或纳米氮化硼层或纳米氧化铝层。

3.根据权利要求2所述的适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层,其特征在于:所述导热层(2)的厚度为80-90μm。

4.根据权利要求1所述的适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层,其特征在于:所述相变潜热体(42)采用聚乙二醇-羟丙甲基纤维素相变材料和/或石蜡-膨胀石墨相变材料和/或石蜡-二氧化硅相变材料制成。

5.根据权利要求1所述的适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层,其特征在于:所述相变潜热层(4)的厚度为130-150μm。

6.根据权利要求1所述的适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层,其特征在于:所述粘结层(3)为环氧树脂层和/或聚苯醚层和/或聚醚酰胺层,所述粘结层(3)的厚度为30-40μm。

7.根据权利要求1所述的适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层,其特征在于:还包括环绕包覆于气囊胶套(41)的超疏水涂层(5),所述超疏水涂层(5)由超疏水涂料进行相分离法制备而成,所述超疏水涂层(5)的表面粗糙度ra为5.2-5.5μm。

8.根据权利要求7所述的适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层,其特征在于:所述超疏水涂层(5)的厚度为20-30μm。


技术总结
本申请涉及一种适用于低温地区输电线路的防覆冰涂层,其包括从线缆外壁依次环绕包覆设置的导热层、粘结层和相变潜热层,相变潜热层包括气囊胶套和多个相变潜热体,气囊胶套同轴套设于线缆,气囊胶套环绕线缆的中心轴线设置有多个气腔,多个相变潜热体分别对应填充于多个气腔内,且相变潜热体和气腔内壁之间存在间隙。本申请能够减少输电线路发生冰闪事故的情况。

技术研发人员:王玉柱,李松江,黄明,秦胜,王帆,文坤,刘彬,王荣
受保护的技术使用者:中煤科工重庆工程技术有限公司
技术研发日:20240224
技术公布日:2024/10/31
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