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）

1 激光清除輸電線路異物技術(shù)的研究意義

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。

2 激光清除輸電線路異物技術(shù)的研究現(xiàn)狀

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。

3 激光清除輸電線路異物技術(shù)

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)

4 激光清除輸電線路異物技術(shù)的特點(diǎn)與難點(diǎn)

4.1 技術(shù)特點(diǎn)

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。

4.2 技術(shù)難點(diǎn)

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。

5 激光清除輸電線路異物技術(shù)的發(fā)展前景

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)。

6 結(jié)束語(yǔ)

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)。