架空输电线路作为电力输送的核心载体,常年暴露在室外环境,风筝、广告布、塑料薄膜等漂浮异物以及线下树障是引发线路跳闸、供电中断的主要诱因。传统人工清障需要办理停电申请、登塔作业,单次清障平均耗时超过2小时,还存在高空坠落、触电的安全风险,这一背景下,大功率激光清障仪凭借远程非接触、无需停电的优势,逐渐成为电网运维的标配设备。
根据中国电力科学研究院2023年架空输电线路故障统计数据,漂浮异物、树障引发的线路故障占总故障量的35%以上,部分亚热带、平原地区占比可达47%【1】,运维端对高效清障设备的需求持续提升。
激光清障技术*早在2015年左右引入国内电力运维领域,早期产品功率多在300W以下,仅能清除50米以内的轻质塑料异物,适用场景有限。随着激光器技术的迭代,2018年之后1000W以上的大功率激光清障仪逐步落地,可覆盖100-300米的清障距离,支持清除细树枝、带铝箔的风筝等硬质异物,目前已经在电网、光伏电站、风电场、轨道交通供电系统等多个场景广泛应用。
大功率激光清障仪的核心工作机制是利用定向发射的高能连续激光束,通过光学系统聚焦到待清除异物表面,短时间内使局部温度上升至材料熔点或燃点,实现熔断、烧蚀的效果,全程无需接触线路本体,可在带电状态下操作。
输出功率是大功率激光清障仪的核心技术参数,直接决定设备的清障能力:在相同聚焦精度下,输出功率越高,焦点处的功率密度越大,有效清障距离越远,可清除的异物厚度、硬度越高,烧蚀速度也越快。比如1000W功率的设备,在100米距离内烧蚀0.5mm厚的塑料布仅需3秒,2000W功率的设备在同等距离下可烧蚀2cm厚的树枝。
大功率激光清障仪的核心优势十分突出:首先可实现带电清障,无需申请线路停电,大幅降低对供电可靠性的影响;其次远程操作无需登塔,消除高空作业安全风险;另外操作流程简单,单人经过培训即可上手,单次清障大多在1分钟以内完成,运维效率较传统方式提升10倍以上。
同时该类设备也存在一定局限性:高功率激光在雨雾、沙尘天气下的功率衰减可达30%以上,不适用于极端恶劣天气作业;输出功率超过2000W的设备整机重量通常在15kg以上,便携性相对弱于小功率款;操作过程中需做好人员防护,避免激光直射皮肤或眼睛。
目前国内大功率激光清障仪的生产、检验需符合DL/T 2369-2021《架空输电线路激光清障装置技术条件》要求,明确规定设备输出功率的误差不得超过±5%,连续工作时间不低于4小时【2】。激光安全等级需符合IEC 60825-1:2014的相关要求,设备必须配备急停按钮、安全联锁、人员识别自动闭锁等防护功能,防止误操作引发安全事故【3】。
除此之外,部分省级电网还提出了额外的技术要求,比如南方电网要求应用于主网的大功率激光清障仪需配备线路本体识别功能,激光焦点靠近导线时自动降功率或闭锁,避免损伤线路绝缘层。
功率选择是大功率激光清障仪选型的核心环节,用户可结合自身运维场景的需求匹配对应功率段的设备:
第一类是城网10kV配网、产业园区架空线路运维场景,清障距离大多在50米以内,常见异物为塑料袋、广告布等轻质异物,选择500W-1000W的设备即可满足需求,这类设备重量大多在8kg以内,便携性好,适合单人携带巡检或者车载作业。
第二类是110kV-500kV主网输电线路运维场景,清障距离多在50-200米,常见异物包括带铝箔的风筝、农用遮阳网、直径1cm以内的细树枝,建议选择1500W-2000W的大功率激光清障仪,能够保证足够的作用距离和烧蚀效率。
第三类是特高压线路、山区林区跨山线路运维场景,清障距离多在200米以上,常见异物包括直径3cm以内的树障、大型风筝、牵引绳等硬质异物,建议选择2500W及以上的大功率款,可实现远距离快速清障。
除了功率之外,选型要点还包括光束质量、聚焦调节范围、安全防护等级等核心技术参数,尽量选择符合行业标准、有成熟落地案例的产品。比如康高特自研的后羿系列大功率激光清障仪,覆盖1000W-3000W全功率段,符合DL/T 2369-2021标准要求,搭载AI人脸识别自动闭锁功能,已在*电网、南方电网多个省市的运维项目中投入使用,2024年累计帮助运维团队完成超过3000次带电清障作业。
未来大功率激光清障仪将向两个方向迭代:一是高功率密度小型化,通过优化激光器结构、提升散热效率,在提升输出功率的同时降低整机重量,兼顾清障能力和便携性;二是智能化,结合AI图像识别技术,实现异物自动识别、自动聚焦、自动清障的全流程无人操作,降低对操作人员的技能要求。此外,搭载在无人机、巡检机器人上的机载激光清障产品也在逐步落地,将进一步拓展清障作业的适用场景。
参考文献
【1】 中国电力科学研究院. 2023年全国架空输电线路故障统计分析报告[R]. 北京: 中国电力科学研究院, 2024.
【2】 中华人民共和国*能源局. DL/T 2369-2021 架空输电线路激光清障装置技术条件[S]. 北京: 中国电力出版社, 2021.
【3】 国际电工委员会. IEC 60825-1:2014 激光产品的安全 *部分: 设备分类和要求[S]. 日内瓦: IEC, 2014.