CN101638549B - 一种用于输电线路导线防冰冻的发热功能涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于输电线路导线防冰冻的发热功能涂料。将在高压导线交变磁场作用下具有发热功能的低居里温度铁磁性填料加入涂料中涂敷在导线或导线单丝外表面，根据高压导线交变磁场作用下低居里温度铁磁性材料会产生能量损耗而放出热量、防止或延缓冻雨在导线表面结冰。采用此涂料进行防覆冰防冰效果好、能耗低、成本低、施工较为简单且无需进行任何线路改造，应用前景非常广泛。
Description
技术领域
本发明属于发热材料和电网安全运行领域，特别涉及一种用于输电线路导线防冰冻的发热功能涂料。
背景技术
2008年年初，我国南方大部分地区和西北地区东部出现了有气象记录以来最严重的冰冻灾害，给电网造成了严重的破坏，引起了国家电力及相关部门的高度重视。同时也掀起防、融冰技术研究高潮，国内外研究过的几十种防、融冰方法再度被重新审视。其中，“七·五”期间武汉高压研究所与首钢冶金研究院等单位共同研制出的低居里温度铁磁性材料防冰器件、预绞丝、防冰套筒等技术，因其具有随温度变化自动实现防冰的特点，引起了人们的极大关注。虽然低居里温度铁磁材料技术具有明显效果但也存在明显缺陷，1)成本高，目前成本约35～40万/t；2)增加了导线荷载，400mm2导线单根需要600～900kg；3)施工困难。
输电线路的覆冰和积雪严重威胁着电力和通信网络的安全运行，目前尚无可靠的方法加以解决，较有前途的方案是采用防覆冰专用涂料，其主要组成为具有高疏水性的基料和特定吸光传热性能的颜料。现有的氟塑料、硅橡胶等疏水涂料，虽然防水性较好，但无明显的防覆冰作用，尤其在气温低，水雾呈过冷却的情况下，防冰效果更差；美国Martin Corp等利用F-6331铁黑作发射体，水玻璃作成膜物，所得涂膜的吸收率提高，但防水性能不好；日本Descem te Itd.用C、Al作发射体，Boris Kidric Inst利用有机炭黑配合SiO2作发射体，提高了光谱选择性，但是传热和保温效果仍显不足；用丙烯酸酯改性的硅氧烷树脂作成膜物，提高了选择性，但成本较贵；也有报道用有机硅改性丙烯酸树脂为粘结剂，以Fe2 O3-Cr2O3和MnO2为颜料，或用PbS为颜料，乙丙橡胶或氟树脂为粘结剂，但形成的涂膜易老化变形，使用寿命短。胡小华，魏锡文等(胡小华；魏锡文；陈蓓；谢敏；陈宣呈，输电线路防覆冰涂料，涂料工业，2006年03期)采用改性硅溶胶-苯丙乳液为基料，吸光性能良好的FeMnCuOx为颜料的疏水防冰涂料，在-20～0℃的实验室条件下对静态(未通电和考虑风速)铝导线有一定的防冰效果，但该涂料在夜晚作用不明显，而冻雨多发生在夜间。这些结果表明，要获得性能良好的有实用价值的防覆冰涂层，在成膜物质的选择、配套颜料的制备、涂料合成工艺以及相关因素的影响等方面还有大量的工作有待开展。
发明内容
本发明的目的是解决低居里温度磁性材料施工困难、荷重大、成本高，而目前研制的防覆冰涂料使用效果不佳等问题，将低居里温度磁性材料制成粉状作为填料加入到涂料体系涂敷在导线或导线单丝表面，利用其在交变磁场作用下产生功率损耗发热阻止或减缓冻雨在导线表面结冰。采用此涂料进行防覆冰防冰效果好，能耗低、成本低、施工较为简单且无需进行任何线路改造，应用前景非常广泛。
因此，本发明提出了一种用于输电线路导线防冰冻的发热功能涂料，其特征在于：输电线路导线防冰冻的发热功能涂料是发热功能粉体及成膜物质组成，其中发热功能粉体是粉体表面覆铝或铜的饱和磁感应强度＞0.4T、单重发热值＞10W/kg、居里温度在-5～120℃的低居里温度铁磁性材料。
其中，所述发热功能粉体是居里温度在0～80℃的低居里温度铁磁性材料。
其中，所述发热功能粉体的居里温度低于80℃，且该材料的饱和磁感应强度在环境温度2℃以上时比较低甚至接近于0，而环境温度低于2℃时该材料的饱和磁感应强度快速提高，其单重发热值＞14W/kg(-5℃～0℃)，饱和磁感应强度＞0.4T(0℃)，20℃时发热功能粉体在交变磁场作用下的磁滞损耗和涡流损耗＜5W/kg。
其中，所述发热功能粉体的居里温度越接近于0℃越好，0℃左右饱和磁感应强度越高越好，0℃左右单重发热值越高越好，20℃左右时的单重发热值即损耗越小越好。
其中，所述成膜物质采用环氧树脂E20或亨斯迈7071树脂和多氨固化剂体系材料构成。
其中，所述其中覆铜或覆铝低居里温度的铁磁性材料占发热功能涂料的固体成分的60～95％，最佳比例为80～85％，属于高固体分涂料，所述发热功能涂料的固体成分是发热功能粉体和成膜物质中的不挥发成份。
其中，成膜物质中不挥发成份占整个发热功能涂料的固体成分5～40％，发热功能粉体中的不挥发成分占整个发热功能涂料的固体成分的60～95％。
其中，所述成膜物质中采用环氧树脂E20或亨斯迈7071树脂和多氨固化剂的质量百分比为100∶(60～150)，最佳配比为100∶(75～85)。
其中，所述低居里温度铁磁性材料可以是La-Fe-Si-X、La-Fe-Al-X、Fe-Cr-B-X系、Fe-Ni-x系、Fe-Zr系、Fe-Sn系和/或Ni-Cu系等低居里温度的软磁合金粉中的一种或几种构成。
本发明的有益效果是：采用本发明的涂料进行防覆冰防冰效果好、能耗低、成本低、施工较为简单且无需进行任何线路改造，应用前景非常广泛。
具体实施方式
实施例1：低居里温度铁磁性粉体加入量75％，E20∶多氨100∶70，低居里温度铁磁性粉体材料为LaFeAl系磁热材料，粉体表面覆铜，居里温度23℃，0℃饱和磁感应强度0.35T，单重发热值18W/kg。涂料涂在LGT-400/50输电线路上，通200A电流，气候室试验条件为平均气温-3.5℃，最低气温-10℃，平均风速为3m/s，试验有明显防冰效果。
实施例2：低居里温度铁磁性粉体加入量为90％，E20∶多氨100∶80，低居里温度铁磁性粉体材料成分为FeNi30材料，粉体表面覆铜，居里温度80℃，0℃饱和磁感应强度0.52T，单重发热值16W/kg。涂料涂在LGT-400/50输电线路上，通180A电流，气候室试验条件为平均气温-3.5℃，最低气温-10℃，平均风速为3m/s，试验有明显防冰效果。
实施例3：低居里温度铁磁性粉体加入量85％，E20∶多氨100∶85，低居里温度铁磁性粉体材料成分为：LaFeAl系磁热材料，粉体表面覆铜，居里温度30℃，0℃饱和磁感应强度0.5T，单重发热值20W/kg。涂料涂在LGT-400/50输电线路上，通150A电流，气候室试验条件为平均气温-3.5℃，最低气温-10℃，平均风速为3m/s，试验有明显防冰效果。
实施例4：低居里温度铁磁性粉体加入量85％，E20∶多氨100∶75，低居里温度铁磁性粉体材料成分为：LaFeSi系磁热材料，粉体表面覆铜，居里温度25℃，0℃饱和磁感应强度0.4T，单重发热值16W/kg。涂料涂在LGT-400/50输电线路上，通250A电流，气候室试验条件为气温0～-10℃，风速为3～20m/s。试验有明显防冰效果。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (9)
1.一种用于输电线路导线防冰冻的发热功能涂料，其特征在于：输电线路导线防冰冻的发热功能涂料是发热功能粉体及成膜物质组成，其中发热功能粉体是粉体表面覆铝或铜的饱和磁感应强度＞0.4T、单重发热值＞10W/kg、居里温度在-5～120℃的低居里温度铁磁性材料，所述低居里温度的铁磁性材料占发热功能涂料的固体成分的60～95％，所述成膜物质采用环氧树脂E20和多氨固化剂体系材料构成。
2.如权利要求1所述的发热功能涂料，其特征在于：所述发热功能粉体是居里温度在0～80℃的低居里温度铁磁性材料。
3.如权利要求2所述的发热功能涂料，其特征在于：所述发热功能粉体的居里温度低于80℃，且该材料的饱和磁感应强度在环境温度2℃以上时比较低，而环境温度低于2℃时该材料的饱和磁感应强度快速提高，在-5℃～0℃温度下，其单重发热值＞14W/kg，在0℃下，饱和磁感应强度＞0.4T，20℃时发热功能粉体在交变磁场作用下的磁滞损耗和涡流损耗＜5W/kg。
4.如权利要求3所述的发热功能涂料，其特征在于：所述发热功能粉体的居里温度越接近于0℃越好，0℃左右饱和磁感应强度越高越好，0℃左右单重发热值越高越好，20℃左右时的单重发热值即损耗越小越好。
5.如权利要求1所述的发热功能涂料，其特征在于：所述其中覆铜或覆铝低居里温度的铁磁性材料占发热功能涂料的固体成分的80～85％，属于高固体分涂料，所述发热功能涂料的固体成分是发热功能粉体和成膜物质中的不挥发成份。
6.如权利要求5所述的发热功能涂料，其特征在于：其中成膜物质中不挥发成份占整个发热功能涂料的固体成分5～40％，发热功能粉体中的不挥发成分占整个发热功能涂料的固体成分的60～95％。
7.如权利要求1所述的发热功能涂料，其特征在于：所述成膜物质中采用环氧树脂E20和多氨固化剂的质量百分比为100∶60～100∶150。
8.如权利要求7所述的发热功能涂料，其特征在于：所述成膜物质中采用环氧树脂E20和多氨固化剂的质量百分比为100∶75～100∶85。
9.如权利要求1-8任一所述的发热功能涂料，其特征在于：所述低居里温度铁磁性材料可以是La-Fe-Si-X、La-Fe-Al-X、Fe-Cr-B-X系、Fe-Ni-x系、Fe-Zr系、Fe-Sn系和/或Ni-Cu系低居里温度的软磁合金粉中的一种或几种构成。
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|---|---|---|---|---|
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