王海濤,趙 蔚,崔建勇,段賽飛
(國(guó)網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司,北京 豐臺(tái) 100073)
輸電線路是電力傳輸?shù)闹匾ǖ馈.?dāng)輸電線路上存在異物時(shí),不僅會(huì)對(duì)電力傳輸造成影響,而且會(huì)對(duì)電力設(shè)施造成損害,有時(shí)會(huì)因此引起嚴(yán)重火災(zāi)事故。根據(jù)某地區(qū)抽樣統(tǒng)計(jì)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(jiàn)異物對(duì)輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)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(diǎn),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(wú)須接觸輸電線路,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作,不會(huì)對(duì)輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響,同時(shí)還具備可重復(fù)使用性[1]。
研究激光清除輸電線路異物的技術(shù),不僅可以提高輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行,促進(jìn)電力生產(chǎn)的發(fā)展,而且還可以改善環(huán)境質(zhì)量,維護(hù)社會(huì)和諧穩(wěn)定。
隨著目前激光技術(shù)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(guān)注。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)不同輸電線路異物的特點(diǎn),研究了不同類(lèi)型、功率、波長(zhǎng)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(dǎo)致瞬間放電可以通過(guò)輕微的激光脈沖引發(fā),在放電的同時(shí)即可清除輸電線路上的異物。但是該方法的效率較低,無(wú)法應(yīng)用到架空輸電線路上。
當(dāng)前,基于光纖激光器的激光清除技術(shù)已成為主流,具有光束質(zhì)量較好、功率密度高、可控性強(qiáng)、易于集成、輸出穩(wěn)定等特點(diǎn)。此外,可見(jiàn)光激光器也逐漸得到應(yīng)用,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作。
同時(shí),隨著激光技術(shù)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(dǎo)體激光器等也逐漸被應(yīng)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(jīng)得到了相對(duì)成熟的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),并且已經(jīng)成功應(yīng)用到一些電力公司的生產(chǎn)實(shí)踐中。
直接使用激光光束清除異物是當(dāng)前研究的主要方法之一,具有操作簡(jiǎn)單、效率高、無(wú)污染、高可靠性等特點(diǎn)。在使用不同功率的激光對(duì)不同質(zhì)量的異物試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),對(duì)于質(zhì)量特別小的異物,需要較高的功率才能達(dá)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(duì)異物表面進(jìn)行瞬時(shí)加熱,使異物表面出現(xiàn)高溫,從而產(chǎn)生機(jī)械液化效應(yīng),使異物從輸電線路上掉落。在實(shí)際使用中,使用高功率、短脈沖的激光光束,可產(chǎn)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(yīng),使異物表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而使異物從輸電線路上脫落。
某110 kV 線路導(dǎo)線懸掛一支風(fēng)箏,由于線下環(huán)境為河流,且該地區(qū)空域申請(qǐng)受限,因此使用激光除異物設(shè)備在20 min 之內(nèi)完成處理。
激光清除異物的方法主要應(yīng)用于清除輸電線路上的防塵網(wǎng)、塑料布、風(fēng)箏線及其他不具備導(dǎo)電性的異物,其清除效果良好,但對(duì)于金屬異物及有導(dǎo)電性的異物清除效果較差,激光除異物設(shè)備如圖2所示,現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)如圖3 所示。
圖2 激光除異物設(shè)備組裝圖
圖3 激光除異物作業(yè)
激光清除輸電線路異物的技術(shù)有如下特點(diǎn)。
高效率。與傳統(tǒng)的手工、機(jī)械清除方法相比,激光清除異物可以實(shí)現(xiàn)高效率、快速清除,且在可控功率調(diào)節(jié)范圍下不會(huì)對(duì)輸電線路造成任何損傷。
操作簡(jiǎn)便。激光清除異物不需要人工上塔,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作,無(wú)須申請(qǐng)輸電線路的停電,可有效提高作業(yè)安全性。
清潔無(wú)污染。激光清除技術(shù)具有環(huán)保、無(wú)污染等特點(diǎn),不會(huì)產(chǎn)生任何有害物質(zhì),并且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
高可控性。激光技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束的功率、射頻、頻率、波長(zhǎng)等參數(shù)的控制調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)異物清除過(guò)程的精確控制。
激光清除輸電線路異物技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些技術(shù)難點(diǎn),主要有如下幾點(diǎn)。
條件復(fù)雜。激光清除技術(shù)可能需要在高溫、高濕等惡劣條件下工作,因此對(duì)激光設(shè)備的散熱、防水等技術(shù)要求較高。
適用范圍有限。激光清除技術(shù)對(duì)異物的種類(lèi)、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(niǎo)刺等附件上,激光設(shè)備不易在短時(shí)間內(nèi)將其清理。
安全問(wèn)題。激光清除技術(shù)須要使用高功率激光器,對(duì)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(duì)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(shù)對(duì)設(shè)備的要求較高,設(shè)備較精密,同時(shí)也需要投入較大的財(cái)力、物力。
激光技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化尚未完善。目前激光清除技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化方面尚處于探索和研究階段,對(duì)技術(shù)的操作標(biāo)準(zhǔn)和注意事項(xiàng)還須要進(jìn)一步的研究和完善。
激光清除輸電線路異物技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,激光清除技術(shù)將會(huì)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(shù)手段。
隨著輸電線路的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜,對(duì)輸電線路異物清除技術(shù)的要求也越來(lái)越高。相信激光清除技術(shù)在輸電線路異物清除方面將會(huì)更加成熟,高效、可靠、安全。
同時(shí),在激光清除技術(shù)的發(fā)展中,需要進(jìn)一步推進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化,加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)和普及,提高技術(shù)人員的素質(zhì)和技能水平,以推動(dòng)激光清除技術(shù)的廣泛應(yīng)用和推廣。
此外,激光清除技術(shù)也可以與其他技術(shù)相結(jié)合,如無(wú)人機(jī)和機(jī)器人等,以實(shí)現(xiàn)對(duì)架空輸電線路異物的智能監(jiān)測(cè)、定位和清除,更好地保障電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。
激光清除輸電線路異物技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景,有望成為電力行業(yè)中的一個(gè)重要技術(shù)支撐。同時(shí),隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和對(duì)電力安全穩(wěn)定運(yùn)行的更高要求,激光清除技術(shù)也將不斷發(fā)展和完善。預(yù)計(jì)未來(lái),在激光清除技術(shù)的應(yīng)用方面,將會(huì)出現(xiàn)更加先進(jìn)和高效的技術(shù)和設(shè)備,以滿足日益增長(zhǎng)的需求。
然而,我們也要看到激光清除技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)遇到的挑戰(zhàn)和問(wèn)題。例如,激光清除技術(shù)需要消耗大量的能量和成本,需要建立完善的激光清除設(shè)備和系統(tǒng),這將對(duì)技術(shù)的普及和推廣帶來(lái)一定的阻力。此外,由于輸電線路異物的種類(lèi)和形狀多樣,不同異物的清除難度也不相同,這將對(duì)激光清除技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)一定的難度。
因此,在推廣和應(yīng)用激光清除技術(shù)的過(guò)程中,需要加強(qiáng)對(duì)激光除異物技術(shù)的研究和探索,不斷拓展技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域和方法,提高技術(shù)的應(yīng)用效率和成本效益,使其能夠更好地適應(yīng)不同領(lǐng)域的需求和環(huán)境。同時(shí),需要注重技術(shù)的可持續(xù)性和環(huán)保性,積極推動(dòng)節(jié)能減排的理念,在技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
激光清除輸電線路異物技術(shù)可遠(yuǎn)距離快速有效清除輸電線路異物,是異物處缺工作中一項(xiàng)必備的利器。其具有廣闊的應(yīng)用前景,同時(shí)也需要我們?cè)诩夹g(shù)研究和應(yīng)用中積極面對(duì)挑戰(zhàn),加強(qiáng)創(chuàng)新和探索,不斷提高技術(shù)的質(zhì)量和效率,為推動(dòng)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。