[发明专利]用于输电线的防冰涂层

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2013年03月26日提交的名称为：“用于输电线的防冰涂层”的美国临时专利申请61/805,431的权益，所述专利申请以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

在对雪暴和冰暴敏感的世界上的许多地方，架空电力线缆结冰是主要问题。冰和湿雪(本文中统称为冰)可以在电缆上累积，产生显著额外重量并且电力线变得对风诱导的振荡更敏感。足够的累积甚至可以导致不同电缆直接或经由结冰而彼此接触、从支撑结构破裂或脱离，并且甚至输电塔崩塌，导致大范围供电中断。电流除冰途径限于使累积的冰物理上破裂离开电力线。然而，这些途径费时并且非常危险，尤其当结冰条件通过空气或地面使接近电力线复杂化时。

发明内容

本发明提供使用溶胶-凝胶材料在电力线缆上形成压电涂层的方法和系统。电缆可以被馈送通过具有溶胶-凝胶材料的容器。在这一操作期间，溶胶-凝胶材料作为电缆表面上的未固化层沉积。随后使用例如红外、紫外和/或其它类型的辐射固化这一层。电缆可以悬垂于涂布系统中以使得具有未固化层的电缆不触碰系统的任何组件直到层充分固化。固化层的压电特征可以在系统中测试以提供控制反馈，如增加层的厚度。也可以被称作压电涂层的固化层在电缆由于交流电(例如50Hz或60Hz)的输送和环境因素(如风)而振动期间在电缆的外表面处引起电阻加热。这种局部加热可以足以通过融化或至少软化在与电缆的界面处的一部分积冰来减少电力线缆上的结冰。

在一些实施例中，在电力线缆上形成压电涂层的方法涉及将电力线缆馈送通过包括压电材料的溶胶-凝胶材料。这一馈送至少在电力线缆的外表面上形成溶胶-凝胶材料的未固化层。在一些实施例中，在这一馈送操作之后电力线缆的整个外表面覆盖有溶胶-凝胶材料。所述方法可以固化溶胶-凝胶材料的未固化层继续进行。这一固化在电力线缆 上形成压电涂层。压电涂层包括压电材料，其可以在电缆经受多种机械应力，如振动和弯曲时引起电阻加热。

在一些实施例中，溶胶-凝胶材料保持在具有底部的溶胶-凝胶容器中。电力线缆被馈送通过溶胶-凝胶容器的底部。举例来说，溶胶-凝胶容器的底部可以包括密封口，其允许将电力线缆馈送通过溶胶-凝胶容器的底部并且防止溶胶-凝胶材料通过容器的底部漏出。在涂布操作期间，溶胶-凝胶容器的底部用溶胶-凝胶材料覆盖。

在一些实施例中，所述方法还涉及在馈送电力线缆通过溶胶-凝胶材料之前，使电力线缆暴露于等离子体。一般来说，电力线缆可以在于电力线缆的外表面上形成溶胶-凝胶材料的未固化层之前预处理(例如使用等离子体)例如以增强所述表面与固化层之间的粘合。预处理还可以用于在涂布操作期间改变表面张力。

在一些实施例中，所述方法还涉及测试电力线缆上的压电涂层的热产生。这一测试在固化操作之后进行。测试可以涉及使电力线缆经受振动或弯曲并且监测电缆经受振动时或紧接着在其之后压电涂层的温度。举例来说，电缆可以围绕滚筒弯曲并且两个或两个以上热电偶可以在这一弯曲之前、与其同时和/或在其之后安置以在这一测试的各个阶段监测压电涂层的温度。

在一些实施例中，电力线缆是长度是至少约100米的连续电缆。电力线缆可以在无涂布工艺或固化工艺中断的情况下持续电力线缆的整个长度连续馈送通过溶胶-凝胶材料。此外，如上所述，电缆可以悬垂于涂布系统中(例如垂直悬垂)以使得具有未固化层的电缆不触碰系统的任何组件直到层充分固化。这一特征有助于避免损坏在电缆穿过并且从溶胶-凝胶容器中的溶胶-凝胶材料的表面出现时形成的未固化层。

在一些实施例中，在电力电缆的至少外表面上形成的压电涂层包括钛酸钡(BaTiO₃)、钛酸铅(PbTiO₃)、锆钛酸铅(Pb[Zr_XTi_1-X]O₃)、铌酸钾(KNbO₃)、铌酸锂(LiNbO₃)、钽酸锂(LiTaO₃)、钨酸钠(Na₂WO₃)以及氧化锌(ZnO)中的一者。也可以使用其它压电材料。在一些实施例中，溶胶-凝胶材料包括可聚合部分。