韓西坪 甘徐 盧明彬 白衛(wèi) 盧志

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉林供電局，廣西玉林 537006）

0.引言

隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)中重要的開關(guān)設(shè)備，由于實(shí)際變電站中的使用量較大，故對于整個變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行也具有重要的影響，對于隔離開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行可靠性的要求也相對較高。當(dāng)隔離開關(guān)設(shè)備運(yùn)行多年之后，會在隔離開關(guān)的表面附著一層污穢，這給隔離開關(guān)的運(yùn)行埋下了較高的風(fēng)險[1]。傳統(tǒng)的隔離開關(guān)設(shè)備表面污穢清理是采用化學(xué)試劑擦拭或者是人工手動清除等方式。但這種方式較為耗時耗力、也容易對設(shè)備及人身造成傷害，為此本文介紹了隔離開關(guān)激光帶電清污裝置，以下進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1.基于脈沖調(diào)頻的激光清污技術(shù)

1.1 激光清污的技術(shù)現(xiàn)狀

在現(xiàn)代電力生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的設(shè)備清洗方法需要花費(fèi)較高的人工成本，并且在環(huán)保上也難以達(dá)標(biāo)。隨著激光清污技術(shù)的發(fā)展，特別是脈沖調(diào)頻激光技術(shù)的應(yīng)用，給電力行業(yè)的電氣設(shè)備清污帶來了較大的轉(zhuǎn)機(jī)。在激光清污技術(shù)中，目前在微電子和一些文物的清洗中都逐步得到了推廣及應(yīng)用，已經(jīng)基本取代了傳統(tǒng)的清污方式，當(dāng)前對激光清污的技術(shù)研究也取得了一定的成就。激光清污技術(shù)屬于一種表面清污技術(shù)，通過將激光束的能量，采用聚焦鏡匯聚到較小的范圍內(nèi)，并照射到待清洗的物體表面，則待清洗物體表面吸收能量之后，表面顆粒就會發(fā)生熱膨脹而擺脫待清洗物體表面的吸附力[2]。同時隔離開關(guān)設(shè)備上的污染物還會因受到激光作用而產(chǎn)生振動，達(dá)到清污的目的。

由于激光所發(fā)出來的光束脈寬很小，隔離開關(guān)就會受到激光脈沖的反復(fù)作用，進(jìn)而使得隔離開關(guān)產(chǎn)生一定的超聲振動，并使得隔離開關(guān)上的污穢粒子被振碎，這樣污穢就從隔離開關(guān)設(shè)備的表面上彈出，達(dá)到清除污穢的目的。

1.2 激光清污中的脈沖調(diào)頻技術(shù)

通過在隔離開關(guān)激光帶電清污裝置的開發(fā)中，采用脈沖調(diào)頻技術(shù)，可以在清污過程中做到無接觸、無熱效應(yīng)、無研磨，能夠適用于對多種不同類型污穢的清除。由于隔離開關(guān)設(shè)備上所附著的不同種類的污染物，對不同波長的光敏感程度不同，并且在采用激光清污的過程中，還需要避免對隔離開關(guān)設(shè)備產(chǎn)生破壞，故在應(yīng)用脈沖調(diào)頻激光帶電清污裝置的過程中，需要調(diào)節(jié)激光的波長和裝置中的其他相關(guān)參數(shù)，使得既不會破壞裝置，又能夠達(dá)到清污的目的。

在基于脈沖調(diào)頻的激光清污技術(shù)中，當(dāng)激光束照射到隔離開關(guān)設(shè)備表面時隔離開關(guān)設(shè)備表面上的污染物在吸收了激光的能量之后產(chǎn)生振動、燃燒或者是蒸發(fā)及融化等相關(guān)的化學(xué)及物理變化，這樣就可以使得污染物能夠快速高效地從隔離開關(guān)設(shè)備表面脫離[3]。而在清污的過程中，隔離開關(guān)設(shè)備基材可以將所接收到的激光再反射出去，而不會受到任何的損傷。與隔離開關(guān)設(shè)備傳統(tǒng)的清污技術(shù)相比，采用激光清污技術(shù)是一直新型的環(huán)保清污技術(shù)，對設(shè)備清污人員和隔離開關(guān)設(shè)備都不會造成任何的傷害，故在實(shí)際的應(yīng)用中具有較大的空間。

2.隔離開關(guān)激光帶電清污裝置的開發(fā)

2.1 隔離開關(guān)激光帶電清污裝置中的結(jié)構(gòu)組成

隔離開關(guān)激光帶電清污裝置根據(jù)開發(fā)和設(shè)計方式的不同，在結(jié)構(gòu)組成上也會存在著一定的差異，但基本的結(jié)構(gòu)組成也大致相同。在隔離開關(guān)激光帶電清污裝置的組成結(jié)構(gòu)中，一般主要包括了光學(xué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等，其中光學(xué)系統(tǒng)是關(guān)鍵部分，包括了激光發(fā)生器、激光傳輸系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)、導(dǎo)光系統(tǒng)以及掃描系統(tǒng)等。該隔離開關(guān)激光帶電清污裝置在實(shí)際使用的過程中，激光發(fā)生器將發(fā)生雙波長的激光束，并將其耦合到光纖中加以傳輸。光纖中的激光束經(jīng)過掃描系統(tǒng)的聚焦之后，就可以形成光斑。通過調(diào)整待清洗的隔離開關(guān)和帶電清污裝置之間的距離就可以實(shí)現(xiàn)對隔離開關(guān)設(shè)備中污穢的清洗。

對于隔離開關(guān)激光帶電清污裝置中的光學(xué)系統(tǒng)，隔離開關(guān)激光帶電清污裝置中所發(fā)出來的激光，需要經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的處理之后，一般激光束經(jīng)過反射鏡之后將其反射到振鏡上，再進(jìn)行傳輸?？刂葡到y(tǒng)則是隔離開關(guān)激光帶電清污裝置中的核心組成，根據(jù)外部所輸入的信號，經(jīng)過處理之后，再將控制指令下發(fā)到光學(xué)系統(tǒng)中，用于調(diào)整激光的頻率及功率[4]。電源系統(tǒng)則是用來對隔離開關(guān)激光帶電清污裝置中的各個功能模塊進(jìn)行供電使用，供電電壓等級根據(jù)系統(tǒng)的不同會有所差異，一般在五伏特到二十四伏特之間。

2.2 激光帶電清污裝置的開關(guān)技術(shù)要點(diǎn)

在開發(fā)激光帶電清污裝置的過程中，涉及較多的技術(shù)要點(diǎn)，需要對各個技術(shù)要點(diǎn)加以把握，保證帶電清污裝置的開發(fā)設(shè)計質(zhì)量。對于該裝置中的半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這就決定了激光器的綜合能量利用效率以及所發(fā)出的激光束的質(zhì)量。由于激光本身在發(fā)出來的時候就具備了較高的熱能，故由于熱效應(yīng)，會直接影響到光束是否均勻，這也是在激光帶電清污裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要重點(diǎn)考慮的問題。根據(jù)激光的發(fā)光特點(diǎn)以及激光晶體的運(yùn)行吸收特性，在降低激光熱效應(yīng)對光束影響的同時，提高激光能量的轉(zhuǎn)換效率，可以采用三向均勻泵浦模塊。對于激光晶體的設(shè)計，應(yīng)選擇化學(xué)性能、機(jī)械性能和光學(xué)性能都較為穩(wěn)定的器件。

2.3 激光帶電清污裝置的方案設(shè)計

首先，對于激光帶電清污裝置中的光學(xué)系統(tǒng)，在方案設(shè)計的時候，應(yīng)保證具有足夠大的掃描范圍，這樣在實(shí)際對隔離開關(guān)設(shè)備進(jìn)行清污時，操作就會較為方便并且簡單，使得清污的效率得到較大的提升。但是光學(xué)系統(tǒng)的掃描范圍也不能設(shè)置太大，否則也會帶來一定的問題。如掃描范圍大則會使得隔離開關(guān)的中間部分污穢能夠完全清除干凈，但是隔離開關(guān)設(shè)備的兩邊則還沒有清除好。其次，光學(xué)系統(tǒng)的焦距設(shè)計，焦距和光學(xué)系統(tǒng)的掃描范圍具有成正比的關(guān)系，焦距設(shè)置越大，則掃描范圍也越大，但過大也會導(dǎo)致出現(xiàn)掃描失真的情況。再次，在光學(xué)系統(tǒng)中反射鏡在安裝及選擇上，應(yīng)采用反射效率相對較高的反射鏡片，這樣就可以在最大程度上將激光的能量盡可能傳輸出去，降低激光能量在反射過程中的損失。對于反射鏡的安裝，一般應(yīng)保證量反射鏡的中心位于同一條直線上，這樣也能夠降低激光能量在反射傳輸過程中的損失[5]。最后，激光的傳輸距離應(yīng)盡可能短，這樣也可以降低激光的能量損失，以便取得更好的清污效果。

3.隔離開關(guān)激光帶電清污裝置的應(yīng)用

隔離開關(guān)激光帶電清污裝置在實(shí)際電力企業(yè)應(yīng)用中，需要把握相應(yīng)的應(yīng)用流程，保證對隔離開關(guān)的污穢清除效果，以下詳細(xì)分析隔離開關(guān)激光帶電清污裝置的應(yīng)用流程和隔離開關(guān)激光帶電清污裝置的應(yīng)用效果。

3.1 隔離開關(guān)激光帶電清污裝置的應(yīng)用流程

隔離開關(guān)激光帶電清污裝置在應(yīng)用的過程中，由于脈沖調(diào)頻激光在清污作業(yè)的過程中，不會損失隔離開關(guān)設(shè)備基材，在清污的過程中不會產(chǎn)生污染，并且可以進(jìn)行自動化清污作業(yè)，可以應(yīng)用的范圍也相對較廣。基于隔離開關(guān)激光帶電清污裝置的上述一系列應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，該裝置能夠滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對隔離開關(guān)設(shè)備運(yùn)維的技術(shù)升級要求。對于隔離開關(guān)激光帶電清污裝置的應(yīng)用流程，當(dāng)設(shè)置好隔離開關(guān)激光帶電清污裝置中的各項(xiàng)控制參數(shù)信息后，光學(xué)系統(tǒng)和激光器之后相互協(xié)調(diào)配合，就可以達(dá)到對隔離開關(guān)設(shè)備清污的目的。在具體的裝置操作中，首先打開隔離開關(guān)激光帶電清污裝置中的操作應(yīng)用軟件系統(tǒng)，然后在對激光頻率和激光功率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，最后再進(jìn)行實(shí)際的激光清污操作。同時根據(jù)隔離開關(guān)設(shè)備中需要清污部位的具體形狀，提取設(shè)定好激光帶電清污裝置中控制器的程序，進(jìn)而控制驅(qū)動裝置和激光清洗設(shè)備的工作狀態(tài)。

3.2 隔離開關(guān)激光帶電清污裝置的應(yīng)用效果分析

對于隔離開關(guān)上不同的污穢，激光的作用機(jī)理也存在著一定的差異，故隔離開關(guān)激光帶電清污裝置在實(shí)際應(yīng)用中，會根據(jù)所遇到的污穢類型的不同，而調(diào)整所發(fā)出來的激光束的頻率及功率。該隔離開關(guān)激光帶電清污裝置在實(shí)際的應(yīng)用中取得了很好的應(yīng)用效果，隔離開關(guān)采用激光清污前后的效果對比如圖1所示。

圖1 隔離開關(guān)采用激光清污前后的效果對比圖

從上圖1的隔離開關(guān)采用激光清污前后的效果對比圖中可以看出，經(jīng)過采用激光清污之后，隔離開關(guān)上的氧化層被清洗得很干凈，并且隔離開關(guān)自身沒有受到任何的損傷。該隔離開關(guān)激光帶電清污裝置在應(yīng)用的過程中，具有可移動、高度自動化的特點(diǎn)。通過應(yīng)用該裝置，可以提高電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前我國在激光清污技術(shù)領(lǐng)域中還存在著較大的進(jìn)步空間，并且在實(shí)際中的應(yīng)用覆蓋率還相對較低，在很多場合中還是采用傳統(tǒng)的設(shè)備清污方法，需要對激光清污技術(shù)進(jìn)一步加以推廣應(yīng)用。隨著電力系統(tǒng)中需要維護(hù)的開關(guān)設(shè)備數(shù)量不斷增多，今后隔離開關(guān)激光帶電清污裝置在電力系統(tǒng)中將會具有較大的應(yīng)用空間，并在實(shí)際應(yīng)用中逐步得到推廣，降低電氣設(shè)備清污的成本，提高電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.結(jié)論

對隔離開關(guān)采用激光帶電清污裝置具有較強(qiáng)的必要性，能夠提高對隔離開關(guān)設(shè)備的運(yùn)維效率和清污質(zhì)量，在實(shí)際應(yīng)用中也具有良好的效果。通過采用本文所分析的隔離開關(guān)激光帶電清污裝置，對于提高電力行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平，以及保證隔離開關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行具有重要的工程實(shí)用價值。