激光清除輸電線路異物的技術分析

王海濤，趙 蔚，崔建勇，段賽飛

（國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺 100073）

1 激光清除輸電線路異物技術的研究意義

輸電線路是電力傳輸?shù)闹匾ǖ?。當輸電線路上存在異物時，不僅會對電力傳輸造成影響，而且會對電力設施造成損害，有時會因此引起嚴重火災事故。根據(jù)某地區(qū)抽樣統(tǒng)計顯示，輸電線路故障中22%～50%是由異物引起的，如表1 所示。

表1 某地區(qū)近4 年異物故障占比

可見異物對輸電線路安全穩(wěn)定運行產生了不容忽視的影響；因此，輸電線路異物的清除具有重要意義。

激光作為一種高能量、高密度、高頻率的光束，具有諸多優(yōu)越性能，如直線傳播、高能量密度、出色的定向性、不受輸電線路線徑影響等特點，因而具備清除輸電線路異物的潛力。與傳統(tǒng)的方法相比，激光清除異物無須接觸輸電線路，可以實現(xiàn)遠距離操作，不會對輸電線路的安全穩(wěn)定運行造成影響，同時還具備可重復使用性[1]。

研究激光清除輸電線路異物的技術，不僅可以提高輸電線路的安全穩(wěn)定運行，促進電力生產的發(fā)展，而且還可以改善環(huán)境質量，維護社會和諧穩(wěn)定。

2 激光清除輸電線路異物技術的研究現(xiàn)狀

隨著目前激光技術的不斷發(fā)展，架空輸電線路激光清除異物的研究也得到了廣泛關注。國內外學者針對不同輸電線路異物的特點，研究了不同類型、功率、波長的激光清除方法。

較早的激光清除方法是使用碳化硅熱釋電體（SiC HTP）作為激光光源。由于碳化硅熱釋電體在瞬間加熱下的阻值變化顯著，導致瞬間放電可以通過輕微的激光脈沖引發(fā)，在放電的同時即可清除輸電線路上的異物。但是該方法的效率較低，無法應用到架空輸電線路上。

當前，基于光纖激光器的激光清除技術已成為主流，具有光束質量較好、功率密度高、可控性強、易于集成、輸出穩(wěn)定等特點。此外，可見光激光器也逐漸得到應用，國內外學者已經進行了大量的研究工作。

同時，隨著激光技術的發(fā)展，新型激光器如二氧化碳激光器、紅外線激光器、半導體激光器等也逐漸被應用到輸電線路異物的清除中[2]。目前，激光清除輸電線路異物已經得到了相對成熟的理論基礎和實踐經驗，并且已經成功應用到一些電力公司的生產實踐中。

3 激光清除輸電線路異物技術

直接使用激光光束清除異物是當前研究的主要方法之一，具有操作簡單、效率高、無污染、高可靠性等特點。在使用不同功率的激光對不同質量的異物試驗后發(fā)現(xiàn)，對于質量特別小的異物，需要較高的功率才能達到清除的效果，激光器如圖1所示。

圖1 激光器

該方法是基于激光光束對異物表面進行瞬時加熱，使異物表面出現(xiàn)高溫，從而產生機械液化效應，使異物從輸電線路上掉落。在實際使用中，使用高功率、短脈沖的激光光束，可產生足以將異物表面快速加熱的能量密度，從而使異物表面溫度升高到數(shù)千℃，出現(xiàn)局部液化或熱解反應，使異物表面結構發(fā)生變化，從而使異物從輸電線路上脫落。

某110 kV 線路導線懸掛一支風箏，由于線下環(huán)境為河流，且該地區(qū)空域申請受限，因此使用激光除異物設備在20 min 之內完成處理。

激光清除異物的方法主要應用于清除輸電線路上的防塵網(wǎng)、塑料布、風箏線及其他不具備導電性的異物，其清除效果良好，但對于金屬異物及有導電性的異物清除效果較差，激光除異物設備如圖2所示，現(xiàn)場作業(yè)如圖3 所示。

圖2 激光除異物設備組裝圖

圖3 激光除異物作業(yè)

4 激光清除輸電線路異物技術的特點與難點

4.1 技術特點

激光清除輸電線路異物的技術有如下特點。

高效率。與傳統(tǒng)的手工、機械清除方法相比，激光清除異物可以實現(xiàn)高效率、快速清除，且在可控功率調節(jié)范圍下不會對輸電線路造成任何損傷。

操作簡便。激光清除異物不需要人工上塔，可以實現(xiàn)遠距離操作，無須申請輸電線路的停電，可有效提高作業(yè)安全性。

清潔無污染。激光清除技術具有環(huán)保、無污染等特點，不會產生任何有害物質，并且不會對環(huán)境造成污染。

高可控性。激光技術可以實現(xiàn)對激光光束的功率、射頻、頻率、波長等參數(shù)的控制調節(jié)，從而實現(xiàn)對異物清除過程的精確控制。

4.2 技術難點

激光清除輸電線路異物技術在實際應用中仍存在一些技術難點，主要有如下幾點。

條件復雜。激光清除技術可能需要在高溫、高濕等惡劣條件下工作，因此對激光設備的散熱、防水等技術要求較高。

適用范圍有限。激光清除技術對異物的種類、尺寸、位置等有一定的限制，如異物為白色不吸光的塑料薄膜或者纏繞在防鳥刺等附件上，激光設備不易在短時間內將其清理。

安全問題。激光清除技術須要使用高功率激光器，對操作人員的眼睛和皮膚造成潛在的傷害，因此在操作中需對激光路徑格外注意，采取必要的安全措施。

成本較高。激光清除技術對設備的要求較高，設備較精密，同時也需要投入較大的財力、物力。

激光技術的標準化和規(guī)范化尚未完善。目前激光清除技術在標準化和規(guī)范化方面尚處于探索和研究階段，對技術的操作標準和注意事項還須要進一步的研究和完善。

5 激光清除輸電線路異物技術的發(fā)展前景

激光清除輸電線路異物技術具有廣闊的應用前景。隨著激光技術的不斷發(fā)展和完善，激光清除技術將會在輸電線路異物的清除中發(fā)揮重要作用，成為電力行業(yè)中不可或缺的技術手段。

隨著輸電線路的結構和設計越來越復雜，對輸電線路異物清除技術的要求也越來越高。相信激光清除技術在輸電線路異物清除方面將會更加成熟，高效、可靠、安全。

同時，在激光清除技術的發(fā)展中，需要進一步推進技術標準化和規(guī)范化，加強技術培訓和普及，提高技術人員的素質和技能水平，以推動激光清除技術的廣泛應用和推廣。

此外，激光清除技術也可以與其他技術相結合，如無人機和機器人等，以實現(xiàn)對架空輸電線路異物的智能監(jiān)測、定位和清除，更好地保障電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。

激光清除輸電線路異物技術具有廣泛的應用前景，有望成為電力行業(yè)中的一個重要技術支撐。同時，隨著社會的不斷發(fā)展和對電力安全穩(wěn)定運行的更高要求，激光清除技術也將不斷發(fā)展和完善。預計未來，在激光清除技術的應用方面，將會出現(xiàn)更加先進和高效的技術和設備，以滿足日益增長的需求。

然而，我們也要看到激光清除技術在實際應用中可能會遇到的挑戰(zhàn)和問題。例如，激光清除技術需要消耗大量的能量和成本，需要建立完善的激光清除設備和系統(tǒng)，這將對技術的普及和推廣帶來一定的阻力。此外，由于輸電線路異物的種類和形狀多樣，不同異物的清除難度也不相同，這將對激光清除技術的應用帶來一定的難度。

因此，在推廣和應用激光清除技術的過程中，需要加強對激光除異物技術的研究和探索，不斷拓展技術應用的領域和方法，提高技術的應用效率和成本效益，使其能夠更好地適應不同領域的需求和環(huán)境。同時，需要注重技術的可持續(xù)性和環(huán)保性，積極推動節(jié)能減排的理念，在技術的應用和發(fā)展中實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

6 結束語

激光清除輸電線路異物技術可遠距離快速有效清除輸電線路異物，是異物處缺工作中一項必備的利器。其具有廣闊的應用前景，同時也需要我們在技術研究和應用中積極面對挑戰(zhàn)，加強創(chuàng)新和探索，不斷提高技術的質量和效率，為推動電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出應有的貢獻。