激光清除输电线路异物的技术分析

王海涛，赵 蔚，崔建勇，段赛飞

（国网北京市电力公司检修分公司，北京 丰台 100073）

1 激光清除输电线路异物技术的研究意义

输电线路是电力传输的重要通道。当输电线路上存在异物时，不仅会对电力传输造成影响，而且会对电力设施造成损害，有时会因此引起严重火灾事故。根据某地区抽样统计显示，输电线路故障中22%～50%是由异物引起的，如表1 所示。

表1 某地区近4 年异物故障占比

可见异物对输电线路安全稳定运行产生了不容忽视的影响；因此，输电线路异物的清除具有重要意义。

激光作为一种高能量、高密度、高频率的光束，具有诸多优越性能，如直线传播、高能量密度、出色的定向性、不受输电线路线径影响等特点，因而具备清除输电线路异物的潜力。与传统的方法相比，激光清除异物无须接触输电线路，可以实现远距离操作，不会对输电线路的安全稳定运行造成影响，同时还具备可重复使用性[1]。

研究激光清除输电线路异物的技术，不仅可以提高输电线路的安全稳定运行，促进电力生产的发展，而且还可以改善环境质量，维护社会和谐稳定。

2 激光清除输电线路异物技术的研究现状

随着目前激光技术的不断发展，架空输电线路激光清除异物的研究也得到了广泛关注。国内外学者针对不同输电线路异物的特点，研究了不同类型、功率、波长的激光清除方法。

较早的激光清除方法是使用碳化硅热释电体（SiC HTP）作为激光光源。由于碳化硅热释电体在瞬间加热下的阻值变化显著，导致瞬间放电可以通过轻微的激光脉冲引发，在放电的同时即可清除输电线路上的异物。但是该方法的效率较低，无法应用到架空输电线路上。

当前，基于光纤激光器的激光清除技术已成为主流，具有光束质量较好、功率密度高、可控性强、易于集成、输出稳定等特点。此外，可见光激光器也逐渐得到应用，国内外学者已经进行了大量的研究工作。

同时，随着激光技术的发展，新型激光器如二氧化碳激光器、红外线激光器、半导体激光器等也逐渐被应用到输电线路异物的清除中[2]。目前，激光清除输电线路异物已经得到了相对成熟的理论基础和实践经验，并且已经成功应用到一些电力公司的生产实践中。

3 激光清除输电线路异物技术

直接使用激光光束清除异物是当前研究的主要方法之一，具有操作简单、效率高、无污染、高可靠性等特点。在使用不同功率的激光对不同质量的异物试验后发现，对于质量特别小的异物，需要较高的功率才能达到清除的效果，激光器如图1所示。

图1 激光器

该方法是基于激光光束对异物表面进行瞬时加热，使异物表面出现高温，从而产生机械液化效应，使异物从输电线路上掉落。在实际使用中，使用高功率、短脉冲的激光光束，可产生足以将异物表面快速加热的能量密度，从而使异物表面温度升高到数千℃，出现局部液化或热解反应，使异物表面结构发生变化，从而使异物从输电线路上脱落。

某110 kV 线路导线悬挂一支风筝，由于线下环境为河流，且该地区空域申请受限，因此使用激光除异物设备在20 min 之内完成处理。

激光清除异物的方法主要应用于清除输电线路上的防尘网、塑料布、风筝线及其他不具备导电性的异物，其清除效果良好，但对于金属异物及有导电性的异物清除效果较差，激光除异物设备如图2所示，现场作业如图3 所示。

图2 激光除异物设备组装图

图3 激光除异物作业

4 激光清除输电线路异物技术的特点与难点

4.1 技术特点

激光清除输电线路异物的技术有如下特点。

高效率。与传统的手工、机械清除方法相比，激光清除异物可以实现高效率、快速清除，且在可控功率调节范围下不会对输电线路造成任何损伤。

操作简便。激光清除异物不需要人工上塔，可以实现远距离操作，无须申请输电线路的停电，可有效提高作业安全性。

清洁无污染。激光清除技术具有环保、无污染等特点，不会产生任何有害物质，并且不会对环境造成污染。

高可控性。激光技术可以实现对激光光束的功率、射频、频率、波长等参数的控制调节，从而实现对异物清除过程的精确控制。

4.2 技术难点

激光清除输电线路异物技术在实际应用中仍存在一些技术难点，主要有如下几点。

条件复杂。激光清除技术可能需要在高温、高湿等恶劣条件下工作，因此对激光设备的散热、防水等技术要求较高。

适用范围有限。激光清除技术对异物的种类、尺寸、位置等有一定的限制，如异物为白色不吸光的塑料薄膜或者缠绕在防鸟刺等附件上，激光设备不易在短时间内将其清理。

安全问题。激光清除技术须要使用高功率激光器，对操作人员的眼睛和皮肤造成潜在的伤害，因此在操作中需对激光路径格外注意，采取必要的安全措施。

成本较高。激光清除技术对设备的要求较高，设备较精密，同时也需要投入较大的财力、物力。

激光技术的标准化和规范化尚未完善。目前激光清除技术在标准化和规范化方面尚处于探索和研究阶段，对技术的操作标准和注意事项还须要进一步的研究和完善。

5 激光清除输电线路异物技术的发展前景

激光清除输电线路异物技术具有广阔的应用前景。随着激光技术的不断发展和完善，激光清除技术将会在输电线路异物的清除中发挥重要作用，成为电力行业中不可或缺的技术手段。

随着输电线路的结构和设计越来越复杂，对输电线路异物清除技术的要求也越来越高。相信激光清除技术在输电线路异物清除方面将会更加成熟，高效、可靠、安全。

同时，在激光清除技术的发展中，需要进一步推进技术标准化和规范化，加强技术培训和普及，提高技术人员的素质和技能水平，以推动激光清除技术的广泛应用和推广。

此外，激光清除技术也可以与其他技术相结合，如无人机和机器人等，以实现对架空输电线路异物的智能监测、定位和清除，更好地保障电力系统的安全和稳定运行。

激光清除输电线路异物技术具有广泛的应用前景，有望成为电力行业中的一个重要技术支撑。同时，随着社会的不断发展和对电力安全稳定运行的更高要求，激光清除技术也将不断发展和完善。预计未来，在激光清除技术的应用方面，将会出现更加先进和高效的技术和设备，以满足日益增长的需求。

然而，我们也要看到激光清除技术在实际应用中可能会遇到的挑战和问题。例如，激光清除技术需要消耗大量的能量和成本，需要建立完善的激光清除设备和系统，这将对技术的普及和推广带来一定的阻力。此外，由于输电线路异物的种类和形状多样，不同异物的清除难度也不相同，这将对激光清除技术的应用带来一定的难度。

因此，在推广和应用激光清除技术的过程中，需要加强对激光除异物技术的研究和探索，不断拓展技术应用的领域和方法，提高技术的应用效率和成本效益，使其能够更好地适应不同领域的需求和环境。同时，需要注重技术的可持续性和环保性，积极推动节能减排的理念，在技术的应用和发展中实现可持续发展的目标。

6 结束语

激光清除输电线路异物技术可远距离快速有效清除输电线路异物，是异物处缺工作中一项必备的利器。其具有广阔的应用前景，同时也需要我们在技术研究和应用中积极面对挑战，加强创新和探索，不断提高技术的质量和效率，为推动电力行业的可持续发展做出应有的贡献。