[发明专利]一种防覆冰输电电缆及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电电缆及生产方法。

背景技术

我国是输电线路受覆冰灾害威胁最严重的国家之一，冰害事故的发生概率很高。尤其是近年入冬以来，南方地区经常遭受持续低温，雨雪天气，使得电力线路覆冰严重，电力设备遭受巨大破坏。据不完全统计，仅2008年1月中至二月上旬，全国因雪灾停运线路共35968条，停运变电站1731座，110千伏至500千伏线路倒塔8868基，部分省区电网甚至局部崩溃，导致中部、南部和东部17个省区交通运输系统陷入瘫痪，给我国国民经济发展和人民生活带来巨大损失。

线路覆冰的根本原因是线路表面首先容易吸附水滴(大雾或毛毛雨)或湿雪，然后在低于0℃时冻结形成雨凇。我国50多年来发展了各种输电线路的抗冰方法，但基本上可归结为两类，其一是提高设计标准，增加线路结构强度，其二是开发各种简单实用技术，进行融冰和除冰处理。前者包括加强杆塔的设计强度、选取合适的路径、减小档距、减小耐张段的长度等。后者包括热力融冰、过电流融冰、短路融冰带负荷融冰、介质损耗除冰、短路电磁力除冰等。

必须指出的是，上述各种方法尽管在实际操作中应用很多，也取得了一定的功效，但弊病也是明显的。提高设计标准要成倍地增加基建投资，而熔冰、除冰要耗费大量人力、物力和时间。最致命的问题是，这些方法不是从根本上把冰雪粘附消灭在萌芽状态，或从源头上抑制冰雪产生出发，而是以线路雨雪粘附和电网覆冰已经发生为前提，甚至坐等覆冰不断加重而被动地进行防御。怎样从根本上防止输电线路覆冰，保证电网安全，已是我国电力部门亟待解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种防覆冰输电电缆及其生产方法。

本发明的目的是通过如下方式实现的：一种防覆冰输电电缆，其特征在于：在输电电缆表面涂镀正三十六烷疏水层，正三十六烷疏水层密度为0.959g/cm，熔点为76°C，粗糙表面的微结构宽度a＝2～4μm，微结构间距b＝4～6μm，微结构高度h＝4～6μm，分型纳结构宽度a’＝100～150nm，纳结构间距b’＝200～300nm，纳结构高度h’＝150～250nm。

一种防覆冰输电电缆的生产方法，将输电电缆裸导线放入真空室中，真空度为<1.3×10^-5，并将蒸发源材料正三十六烷置入加热器，缓慢提高加热器温度至蒸发源材料完全液化并蒸发，控制沉积速率为～5nm/min，即对于镀膜面积为240mm²时蒸镀材料沉积速率为～1.15μg/min。

本发明是将超疏水制备技术应用于电缆，所用涂镀材料正三十六烷为饱和烷烃，属化学惰性材料，对环境耐受力好；同时，它也是一种疏水性材料，表面能低，仅为～20mJ/m²。由于是利用PVD技术在电缆表面形成超疏水层，因此该技术对电缆本身材料组分没有特殊要求，适用性广。形成超疏水层后，雨水或湿雪很难粘附在电缆表面，从根本上抑制了电网覆冰的发生；另一方面，即使有少量水滴在其表面凝结，但因为水滴形成的接触角很大，将大大延迟初始霜晶的形成，有利于避免危害性冰冻灾害的发生，且其形成的霜晶结构疏松，较易去除。

附图说明

图1是本发明的微纳结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种防覆冰输电电缆1，在输电电缆1表面涂镀正三十六烷疏水层2，正三十六烷疏水层2密度为0.959g/cm，熔点为76°C，粗糙表面的微结构宽度a＝2～4μm，微结构间距b＝4～6μm，微结构高度h＝4～6μm，分型纳结构宽度a’＝100～150nm，纳结构间距b’＝200～300nm，纳结构高度h’＝150～250nm。

一种防覆冰输电电缆的生产方法，利用物理气相沉积法(PVD)中蒸发镀膜技术对输电电缆表面进行镀膜，将电缆裸导线(铝包钢绞线、铜包钢导线等)放入真空室(<1.3×10^-5)，并将蒸发源材料正三十六烷置入加热器，缓慢提高加热器温度至蒸发源材料完全液化并蒸发，控制沉积速率为～5nm/min，即对于镀膜面积为240mm²时蒸镀材料沉积速率为～1.15μg/min。

经SEM扫描电镜检测电缆裸导线表面随机分布有几百纳米至几个微米尺度的粗糙结构。经AFM图像分析检测表面粗糙结构粗糙度约为0.65μm，平均峰谷距离为0.9μm，符合优化设计超疏水性表面的参数范围(例如，设计仿生分型结构(类似荷叶表面)的特征参数如下：微结构宽度a＝2～4μm，微结构间距b＝4～6μm，微结构高度h＝4～6μm，分型纳结构宽度a’＝100～150nm，纳结构间距b’＝200～300nm，纳结构高度h’＝150～250nm)。