中文摘要：

覆冰问题严重影响了电力系统的安全运行，由于缺乏有效防范措施，近年来重大覆冰事故时有发生，防范电力设备覆冰成为保证电网安全运行的亟待解决的关键技术。我国地域辽阔，各地域覆冰问题有不同的特点，因此需要针对南北方不同的覆冰气候特征进行相应的研究。覆冰问题作为一种特殊的污闪问题，其理论研究还有一定的空缺。现有各种防范措施主要问题是比较被动，多为覆冰后处理的方法。本课题将研究的方向定位于覆冰的机理，针对南北方等不同地域的覆冰特点，进行深入的理论研究，同时结合表面科学的发展，从过冷却水滴相变过程这个微观角度,研究覆冰形成的机理和主动式防范覆冰的措施。可填补国内外覆冰问题研究的薄弱空白环节，完善覆冰理论，指导我国特高压线路的防冰设计，并为防范覆冰措施研究提供重要的理论依据和实践指导。

结论摘要：

本项目从分析绝缘子覆冰气候特点着手，首先设计并建造了具有自然覆冰等效性的人工气候室并制定出相应试验流程。采用覆冰速度模拟自然覆冰环境，通过选择覆冰水滴粒径和环境温度参数的配合，模拟覆冰危害最大的雨凇覆冰过程，即冻雨过程。研究过程中获得的覆冰速度接近自然覆冰环境，并以此作为后续研究涂料防冰特性及机理的评价基础。本项目在传统硅橡胶材料基础上设计和制备了一种结合憎水性和表面发热特性的有机半导体涂料。通过试验分析验证了憎水发热性表面可以延缓覆冰过程，从而减少表面覆冰；通过热平衡方程的分析计算得出绝缘子表面温升与涂料导电性关系，并通过试验确定了防冰效果与泄漏电流值之间的关系。试验结果表明在一定泄漏电流条件下该种防冰涂料可有效防止绝缘子串表面的覆冰形成。针对热效应防冰方法存在的电能损耗和涂料老化问题，设计了一种具有自关断效应的涂刷配置方式。通过改变表面电场分布，以冻雨覆冰作为发热效应的导通条件，在无降水环境下泄漏电流大幅降低，与无涂料的相当；有降水时涂料被导通形成完整泄漏电流通道。通过理论分析和试验研究，确定了防冰开关带参数与防冰效果的关系，得出不同绝缘子的防冰开关带设计方法。在人工覆冰气候室进行的110kV绝缘子串防冰试验结果表明，该种方法可有效地防止绝缘子表面覆冰层形成，同时可以消除和减少无覆冰时的能量损耗。最后对该种半导体防冰涂料及开关带配置方法进行了现场试验研究。试验场所为广东，云南的等多条110kV，220kV电压等级线路绝缘子。现场观测结果表明，应用防冰涂料后绝缘子表面有明显的发热效应，取得了明显的防冰效果。