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國網(wǎng)山東電科院自主研發(fā)超憎水高自潔防污閃涂料

記者白新鑫通訊員張勁李文靜

日前，國網(wǎng)高自國網(wǎng)山東電科院又收到濱州博興發(fā)來的山東超憎水高自潔防污閃涂料的訂單。“我們歷時5年為電網(wǎng)設(shè)備打造的電科天津廣禾中化科技有限公司‘新衣’是經(jīng)得起考驗的，經(jīng)過兩年的院自成果孵化，我們又取得了不錯的主研憎水業(yè)績，所有的發(fā)超辛苦付出都是值得的。”該院首席專家李辛庚欣慰地說。潔防

目前，污閃傳統(tǒng)污閃的涂料防治方法有兩種。一是國網(wǎng)高自定期停電清掃、更換絕緣子，山東但費時費力且只在短時間內(nèi)有效。電科二是院自普遍使用的涂覆硅橡膠防污閃涂料的方法，但存在涂層光照易老化、主研憎水長期運行后憎水性下降、發(fā)超有效期短和對污穢物粘附力強、不易清洗等問題，天津廣禾中化科技有限公司防污閃效果不佳，運維成本高。

“我們自主研發(fā)的超憎水高自潔防污閃涂料，可以解決傳統(tǒng)防污閃措施的各種弊端，優(yōu)勢非常明顯。”國網(wǎng)山東電科院李辛庚創(chuàng)新工作室李文靜自信地說，“我們的涂料有三大特性，一是超憎水性，二是高自潔性，三是耐老化性。2021年，我們在第三屆中央企業(yè)熠星創(chuàng)新創(chuàng)意大賽中榮獲一等獎。”

超憎水性讓污閃事故減少

隨著我國超、特高壓工程的成功實施，對后續(xù)運行維護技術(shù)提出了更高要求。經(jīng)驗表明，輸電線路外絕緣部件表面積污嚴重，造成絕緣強度下降，污閃事故的發(fā)生幾率增高。污閃的發(fā)生會導(dǎo)致線路跳閘、甚至引發(fā)大面積停電事故。

如何才能更有效地降低污閃發(fā)生的幾率呢？國網(wǎng)山東電科院的首席專家李辛庚提出要為電網(wǎng)外絕緣設(shè)備設(shè)計一件“新衣”。這件“新衣”比之前的更耐穿、更耐臟、更好洗，它可以實現(xiàn)輸電線路外絕緣部件防水、防污和防閃的功能。

2017年，國網(wǎng)山東省電力公司牽頭承擔(dān)了國網(wǎng)科技項目“交、直流超特高壓輸電用高自潔超憎水性外絕緣防污閃涂料研究與應(yīng)用”。該項目于2019年底結(jié)題。在經(jīng)歷了兩年預(yù)研，又歷時3年產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，該院李辛庚創(chuàng)新工作室成功研制出具有長效超憎水性能和對有機污穢物降解功能的防污閃涂料，解決了傳統(tǒng)硅橡膠防污閃涂料（RTV）存在的積污嚴重、清洗困難等難題，實現(xiàn)了超憎水高自潔與光催化和電氣絕緣性能的高度統(tǒng)一。

說起這個超憎水性，還有一個小故事。該院首席專家李辛庚在實驗室，用吸管吸滿水滴到涂覆了超憎水高自潔防污閃涂料的物體表面，只見水滴像一顆顆珍珠一樣迅速滑落了下去，非常神奇。“你看，這就是我們涂料的獨特之處，水不沾、易滾落。是不是有點像雨水滴在荷葉上的樣子？”李辛庚介紹說，“我們就是通過仿生自然界的荷葉表面，用基料與填料復(fù)配構(gòu)建出微-納雙級結(jié)構(gòu)特征的涂層，實現(xiàn)超憎水高自潔的效果，接觸角大于150°，滾動角小于10°。可以極大地降低污閃事故的發(fā)生幾率。”

高自潔性讓積污有效降解

“我們的‘新衣’還具有高自潔性，自潔系數(shù)高達95%以上，能夠有效降低有機和無機污穢在外表面的積累量，解決了硅橡膠表面易積污且不易清洗的難題。積污后的鹽密值較傳統(tǒng)防污閃涂層降低30.5%，灰密值降低34.8%，閃絡(luò)電壓提升50%以上，顯著提升了電網(wǎng)的安全運行水平，降低了污閃事故的發(fā)生幾率。”李文靜介紹說，“我們引入催化降解技術(shù)，加入具有更低表面能的改性納米氧化鈦，涂層固化過程中在表面能差的驅(qū)動下，部分納米二氧化鈦易于遷移至涂層表面附近，避免了其他物質(zhì)存在對于光催化效果的干擾，提升了涂層對于有機污穢物的降解效率。”

超憎水高自潔防污閃涂料的開發(fā)歷經(jīng)了千百種原材料的選擇和搭配、涂料制備工藝的反復(fù)調(diào)整優(yōu)化、涂層性能的平衡和提升，以及后期涂料的工程應(yīng)用。為了實現(xiàn)良好的工程應(yīng)用效果，項目組研發(fā)人員夜以繼日地進行涂料配方的篩選、制備工藝的優(yōu)化。甚至在吃飯的路上，還在討論涂料目前的問題點有哪些，用什么方案可以得到良好的解決。

“印象中最深刻的一次是，為了能夠及時在某線路上進行工程應(yīng)用，我們經(jīng)常從早上8點開始一直干到晚上22點，在絕緣子表面反復(fù)進行噴涂驗證。”項目組成員朱耿增深有感觸地說，“當(dāng)時，在實驗室從粒子改性到涂料制備，從涂料制備再到噴涂工藝優(yōu)化調(diào)整，時間緊、工作量大。沒時間吃飯就讓同事幫忙帶倆包子，沒時間休息，大家就趁著試驗的空隙，在實驗室門外的走廊上席地而坐，一邊休息一邊討論試驗中的問題和解決問題的方案。雖然很辛苦，可是大家都沒有叫苦叫累，依然堅守著自己的崗位，牢記自己的任務(wù)分工，一心想怎樣才能成功。心往一處想，勁往一處使，在經(jīng)歷了上百次失敗后，我們最終獲得了較為理想的涂層。”

耐老化性讓保護周期更長

該院研發(fā)的超憎水高自潔防污閃涂料預(yù)估使用壽命可達20年。要實現(xiàn)這樣的超越，可不是一件容易的事。

據(jù)介紹，該涂料經(jīng)1000小時紫外燈照射老化后，涂層表面的結(jié)構(gòu)和成分基本不發(fā)生變化，超憎水性能保持不變。之所以能如此優(yōu)異，是因為該院項目組通過高耐候性成膜物與高穩(wěn)定性改性粒子互穿，形成穩(wěn)定的編織狀的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，防止了涂層憎水性衰減過快、有效使用壽命短，可以更好地保障涂層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和性能穩(wěn)定性。該涂料還具有優(yōu)良的電氣絕緣性，涂層滿足電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對防污閃涂層電氣絕緣性能的指標(biāo)要求。

該院技術(shù)人員在±660千伏銀東直流膠東換流站電抗器外殼上開展了新型涂料的噴涂應(yīng)用。驗證該涂料對場內(nèi)外絕緣設(shè)備防污、耐污和防閃能力的提升效果，總應(yīng)用面積約36平米。這也是國內(nèi)此類新型防污閃涂料首次在超高壓直流高電位處噴涂應(yīng)用。

與之前相比，此次現(xiàn)場噴樣的涂料有三種，一是普通的硅橡膠涂料，二是新型超憎水防污閃涂料。技術(shù)人員將兩種涂料噴涂在同一位置、同一環(huán)境、不同方位的三個電抗器外殼上，通過現(xiàn)場運行考查三種涂料的實際應(yīng)用效果。歷經(jīng)近4年的考驗，如今噴涂普通硅橡膠涂料的電抗器外殼表面由于積污量多，已出現(xiàn)明顯的變黑現(xiàn)象。而噴涂超憎水高自潔防污閃涂料的電抗器外殼表面依然保持潔凈狀態(tài)。

目前，該涂料已在膠東換流站電抗器外殼、±800千伏錫泰直流線路和江西公司500千伏羅撫II線絕緣子串上開展了應(yīng)用。此外，該涂料在電廠、鐵路等行業(yè)領(lǐng)域也具有廣闊的市場前景。