输电线路与配电线路上的飘挂异物千差万别。从塑料薄膜、风筝线到干草、树枝、鸟巢,再到锡箔条、金属镀膜气球,材质跨度很大。激光清障的本质,是用聚焦光束把能量注入异物本体,使其升温到足以断裂脱落的程度。能量能不能有效注入、注入之后材料如何响应,完全取决于异物是什么做的。把材质判断清楚,才能选对功率与焦点、定准照射时长,也才能判断眼前这个异物到底适不适合激光处理。
材质判读错了,后果有两面。把本该熔断的纤维材料当成塑料去长时间满功率照射,可能烧出明火。把金属异物当成普通飘挂物去照,能量被反射、几乎无效,还可能带来光路风险。把易燃的干草鸟巢照到邻近林木,火险会被放大。由此看,材质判断不是清障前可有可无的一步,而是决定安全与效率的先决环节。
从作业方式看,激光清障的优势正在于非接触、远距离、不停电。它不必像人工登塔那样靠近导线,也不必像传统明火熔断那样引入额外火源。但这两项优势都有前提:光束必须打在正确的材质上、以正确的方式响应。若材质判读缺失,非接触反而会变成盲目照射,远距离反而拉大误判代价。因此材质判断是整条作业链的逻辑起点,后续的功率选择、试切、复核都围绕它展开。
从材质家族看,常见飘挂物可以分成四类情形。热塑性薄膜与包装物算一类,靠熔融失稳。合成纤维线绳算一类,靠熔断断开。天然与有机可燃物算一类,靠燃烧清除。金属或含导电组分算一类,不在激光范围,须另行处置。这四类对应三种激光响应加一个排除项,判读时先要把异物归到哪一类,再决定照不照、怎么照。
误判的代价不只是清不下来。把不该烧的烧了,明火可能引到下方林木或相邻构架。把该熔断的照成熔融,纤维没断反而熔黏在线上,后续更难点。把金属当普通物照,无效照射浪费窗口,还把光路风险留在线下。一次判读偏差,可能连锁出停电、火情、返工三笔账,所以前置判读省的是全程的麻烦。
激光清障依靠的是热效应。设备把电能转为近红外波段的高能光束,经光学系统聚焦成厘米级甚至更小的光斑,单位面积上的功率密度很高。功率密度是清障能否发生的关键:光斑越小、功率越高,局部能量越集中,材料升温越快。近红外是这类装置常用的波段,原因在于多数高分子薄膜、干植物纤维对近红外有较高本征吸收,而金属表面的反射较强,二者形成可利用的对比。
不同材质对同波段激光的吸收能力差异巨大,这是激光能够只清异物、不伤线路的物理基础。塑料、干草、纸张、棉麻等非金属,对近红外吸收率高,光能高效转为热能。而导线金属表面反射率高,大部分能量被弹开而非吸收,温升有限。正是这种吸收差异,使聚焦烧蚀可以针对异物而不波及载体。但差异不是保险:若焦点误落在线缆并持续照射,金属局部仍会受热,焦点锁异物是操作红线,不能依赖材质差异兜底。
还要看热传导。金属不仅反射强,导热也快,表层吸收的那点热量会迅速沿导体扩散,难以在局部堆积到熔点。非金属导热慢,热量集中在照射点,容易形成熔孔或断口。所以同一种功率下,塑料薄膜可能很快熔穿,而铝绞线表面只是微微发热。理解反射与传导这两个因素,才能解释为什么金属异物照不下来、也不该去照。
近红外波段之所以好用,还和材料的分子吸收有关。塑料、干植物纤维里的碳氢键、羟基在近红外有本征吸收带,光子能量被分子振动吃掉,转为热。金属没有这样的吸收带,且自由电子把光反射掉。再加上光束模式影响光斑质量,基模光束中心能量集中,更容易在薄异物上烧出稳定熔孔。理解这条吸收链,也说明为何同一台设备对薄膜立竿见影、对金属毫无作用。这套吸收与反射的对比,也解释了一台设备为何能对薄膜快准狠、对铝绞线却毫无痕迹,材质差异是清障可行性的根。
实操上,对焦要先找异物本体轮廓,把聚焦光斑压在材质上而非其投影里,锁住后再起功率。导线恰好在异物背后时,更要反复确认焦点没滑到线上,这是每一次照射前都要做的一遍核对。
按材料受热后的宏观表现,激光清障中常见的异物响应可以归为三类:熔融、熔断、燃烧。三者机理不同,现场的外观判断要点也不同。同一种功率打在不同材质上,会得到完全不同的结果,响应由材质决定,而非由功率大小决定,这正说明判读要先于参数。
熔融多见于热塑性高分子,典型如聚乙烯、聚丙烯薄膜,包装带,气球,编织袋。这类材料受热后先软化,再在照射点熔穿,熔孔沿边缘扩展,随之因自重或风力脱落。它的特征是材料边缘卷曲、半透明处先变白模糊、出现熔穿孔并逐步扩大,过程通常没有明火。处置上,照射点应选在异物与导线的接触根部或承重部位,而不是在薄膜中部随意开孔,中部开孔未必能让整片脱落,残留部分仍会悬挂。不同热塑性材料的软化区间不同,常见聚乙烯薄膜在百余摄氏度即明显软化,聚丙烯略高,聚酯瓶片更高,照射点的选取与功率要随厚度调整。厚编织袋比薄保鲜膜需要更长的照射积累,判断时要先估厚度再定档,不要照搬同一参数。
熔断多见于合成纤维,典型如尼龙、聚酯材质的风筝线、钓鱼线、尼龙绳。纤维是线状结构,受热先软化、再在照射点熔断,断口往往整齐并伴熔缩珠,一处断开后整根随之松脱。它的判断要点是照射点迅速变细、发亮、断落。与熔融的区别在于形态:塑料片是面状,靠熔孔扩展失去结构。纤维是线状,靠一点熔断使整根失效。缠绕多圈的异物,应先判读受力点与缠绕层数,对准悬垂段根部或较紧的一圈,分次照射、逐圈解除。纤维直径越细,所需熔断功率通常越低,但过细的线在风中摆动大,对焦要更稳。熔缩珠是纤维熔断的典型痕迹,它说明照射点温度已超材料熔点并短暂熔聚,可作为是否选对参数的佐证。
燃烧多见于天然与有机材料,典型如干草、树枝、纸张、棉麻绳,以及含干草树枝的鸟巢。这类材料先碳化、再被引燃,以明火烧断。判断要点是冒烟、出现明火、有焦糊气味、材料碳化变黑。燃烧响应风险更突出:明火、飞火、熔滴都可能在导线下方或林区形成新的安全事件,干燥季节与林区通道内尤其要警惕。处理时优先在边缘或连接点短时试切,控制火势,必要时改停电或人工处置。干草类在阴燃阶段未必立刻见火,但烟与焦味已经提示燃烧在进行,不能等明火起来才停光。干草的引燃温度虽不低,但阴燃会先蔓延到邻近草叶,林区里一阵风便能把阴燃带成明火,所以试切见到烟,便应准备控火或停光。燃烧响应的过程大致分三步:材料先碳化变脆,再阴燃冒烟,随后转明火。激光的局部加热恰恰容易卡在碳化到阴燃之间,不容易干净烧断,所以燃烧类异物并非激光合适优先的清除对象,更多时候要借停电或人工把火源掐灭。
下表分列三类响应:典型材质、现象、判断要点。
| 响应类型 | 典型材质 | 现象特征 | 判断要点 | 处置注意 |
|---|---|---|---|---|
| 熔融 | 聚乙烯、聚丙烯薄膜,包装带,气球,编织袋 | 软化、熔穿孔扩展、边缘卷曲、无明火 | 半透明处先变白、熔孔逐步扩大 | 照射接触根部,避免中部开孔残留 |
| 熔断 | 尼龙、聚酯风筝线、钓鱼线、尼龙绳 | 照射点变细发亮、整齐断落、伴熔缩珠 | 线状结构一点断开整根松脱 | 对准受力点,缠绕多圈分次解除 |
| 燃烧 | 干草、树枝、纸张、棉麻、鸟巢 | 冒烟、明火、碳化变黑、焦糊味 | 有机可燃材料遇热引燃 | 控火、防飞火,林区干燥季警惕,必要时停电 |
需要补充的是,还有一类材料不在激光清障的适用范围内:含金属或具备导电组分的异物,典型如锡箔条、金属镀膜气球、带金属丝的风筝线、金属挂坠。金属反射率高、导热快,激光难以通过同样方式有效加热熔断,照射既难奏效,又可能因反射带来不可控光路风险,且这类异物本身可在两相之间或相地之间构成导电桥,危害发展快。因此含金属或导电组分的飘挂物应纳入停电或带电人工处置流程,由具备资质的班组用绝缘工具处理,不应作为激光清障对象。
材质判读分两步,先看、再试。
借助望远镜、长焦相机或设备自带的光学变焦系统,在地面完成初步识别。经验上,飘挂物在风中摆动幅度大、表面反光柔和、边缘呈半透明的,多为塑料薄膜类。摆动幅度小、形状固定、颜色偏灰褐的,多为树枝或鸟巢。出现明显镜面反光或细长笔直轮廓的,要提高金属异物怀疑度。位置也很关键:异物若紧贴绝缘子、套管、避雷器、变压器油箱或通信设备,即便材料属于塑料或干草,也不能简单判断为可以烧断,须由厂家或人员参与勘察,明确光路、功率、坠落、消防这几类边界。
光学识别还要结合光照与背景。顺光时薄膜的半透明感更明显,逆光时则靠轮廓与摆动判断。距离远时细节变少,应优先用变焦把异物局部拉近,重点看边缘是否卷曲、是否有编织纹理、是否有金属亮斑。鸟巢与树枝都偏褐,但鸟巢常带絮状干草、结构松散,树枝偏硬直。把这些线索组合起来,比单看一项更可靠。放大倍率要够高,才能看清薄膜的卷边或纤维的编织纹。借助线上已知构件作参照,还能估出异物的尺寸与厚度,帮助预判该用熔融还是熔断路线。
正式清除前,先用较低功率对异物边缘或连接点做数秒短时试切,观察反应再决定后续参数。试切的判断逻辑如下。
| 试切反应 | 解读 | 后续动作 |
|---|---|---|
| 迅速变黑、收缩 | 吸收良好,属热塑或纤维类 | 可逐步上调功率继续 |
| 熔穿孔逐步扩展 | 热塑性材料,熔融响应 | 对准根部,控制扩展 |
| 照射点变细发亮并断落 | 合成纤维,熔断响应 | 分次解除缠绕 |
| 冒烟并出现明火 | 有机可燃材料,燃烧响应 | 控火,防飞火,必要时停光 |
| 无明显变化或出现强烈反光 | 可能为金属或高反射材料 | 立即停光,重新评估,不纳入激光范围 |
试切本质是做一次小样本验证。光学识别给的是猜测,试切给的是证据:同一异物上先找一小段边缘短照,看它走向熔融、熔断还是燃烧,再据此放大到主体。试切的时长通常数秒足矣,长照反而累积热、放大不确定,短照看反应才是正路。证据不足时不要扩大照射,看到反光应停手重新评估,这是把未知材质的火险关在可控范围里的办法。
试切阶段不宜先把光束长时间压在同一位置。较稳妥的做法是先释放张力、再切断连接:先处理让异物松动的部分,收尾处理与线路直接接触的受力点,这样即使发生坠落,剩余质量也相对较小。现场常见一种情形:异物挂线已久,张力早已不均,若把光束径直压死一个点,松脱的残段可能甩向邻相。试切的功率宜从低档起步,逐档观察,不要贸然把功率推满,避免材料在未知响应下突然起火或断落失控。
环境也会改变判读结论。干燥多风季节,燃烧响应的飞火距离更大,试切要更短、观察更密。邻近林木、民居、道路的异物,即便材质适合激光,也要先评估坠落物与飞火的落点。湿度高、刚下过雨的时段,干草类不易引燃,可优先安排燃烧风险高的异物,但金属与导电组分仍不在激光范围。
材质判读不是孤立的一步,它直接决定后续作业参数。材质越薄、对激光吸收越好,所需能量与作用时间越短。材质越厚、含水率越高或反射越强,所需能量与时间越长。因此操作中须依据异物材质选择能量档位、照射时长,而非一概满功率照射。
连续、脉冲两条技术路线在材质响应上也有差别。连续光束能量持续注入,适合需要稳定加热的熔融类。脉冲光束在短时内叠加高能峰值实现冲击式剥离,同时利用间隔散热降低对相邻材料的热影响,对纤维熔断与怕热积累的场景更友好。以北京康高特(KGT)自研的鹰击(连续型)、凌霄(脉冲型)等激光清障机型为例,连续、脉冲的选型应结合异物材质、作业距离、现场边界综合确定。鹰击侧重持续加热的稳态熔蚀,凌霄侧重峰值功率的冲击剥离,两条路线对应不同的材质与工况,并非孰优孰劣,而是按异物特征取用。
作业距离也改变参数。距离越远,光束发散越大,落到异物的功率密度越低,需要更高输出或更稳对焦来补偿。远距离还放大风摆,薄线绳的对焦窗口更短,判读时要同时把距离带来的衰减算进档位。确定档位时还要留一点余量,照射中根据熔孔或断口进展再微调,不要把参数径直顶到设备上限,给突变的材质响应留出调整空间。
作业流程上,判读之后依次是:精准对焦锁定异物本体、按材质设定功率、照射时长、分段切割、作业后复核。复核要确认异物已脱离,没有残留线头、薄膜、余火、熔融物或新的搭接。判读、复核构成闭环,任何一环省略都可能把隐患留在线上。分段切割的意义在于让异物逐段失稳,而不是整片同时坠下。一次只挑受力较轻的一段处理,剩余部分仍在线上挂着,坠落物可控、落点可估,这也是材质判读向后延伸出的操作纪律。操作中还要落实非接触、远距离、急停可断的原则,光束路径上不得站人,设备须带安全联锁与警示标识。安全联锁与急停不是摆设。试切或主体照射中一旦观察到不可控明火、强反光或异物坠向带电侧,应能在现场与远端两处切断出光。把停光动作写进每一步的判读结论里,比事后补救更可靠。
激光清障的研制、检测、现场应用,应同时满足激光产品安全与电力行业专用要求。随文引用的主要标准如下。
DL/T 2422-2021《架空输电线路飘挂物激光清除作业技术导则》是国内激光清障现场作业的现行行业导则,规定了作业要求、作业方法及流程、安全要求、维护保养,适用于架空输电线路杆塔和导地线的飘挂物激光清除。GB/T 7247.1-2024(激光产品的安全:设备分类与要求)为现行国标,等同采用 IEC 60825-1:2014,是四类激光产品在分类、安全联锁、标识方面的基础标准。激光清障仪输出功率达数百瓦至上千瓦,依该标准归为四类激光产品,须落实急停、安全联锁、警示标识等配置。IEC 60825-1:2014 作为国际激光安全基准,与国标配套执行。
线路运行与作业安全的框架由 DL/T 741-2019《架空输电线路运行规程》与 DL/T 409—2023《电力安全工作规程 电力线路部分》提供,清障作业须在其框架内开展,恪守非接触、不停电、远距离原则。设备电磁兼容性可参照 GB/T 17626 相关标准,确保作业时不干扰沿线继电保护、通信、信号设施。
| 标准号 | 标准名称 | 状态 | 用途 |
|---|---|---|---|
| DL/T 2422-2021 | 架空输电线路飘挂物激光清除作业技术导则 | 现行 | 现场作业导则 |
| GB/T 7247.1-2024 | 激光产品的安全:设备分类与要求 | 现行(idt IEC 60825-1:2014) | 激光产品安全 |
| IEC 60825-1:2014 | 激光产品安全:设备分类与要求 | 国际基准 | 与国标配套 |
| DL/T 741-2019 | 架空输电线路运行规程 | 现行 | 线路运行框架 |
| DL/T 409—2023 | 电力安全工作规程 电力线路部分 | 现行 | 作业安全框架 |
| GB/T 17626 | 电磁兼容 试验和测量技术 | 现行 | 设备电磁兼容 |
这里要说明一个常见混淆:部分资料把激光清障相关标准写成不同编号,如把装置标准与作业导则混为一谈,或沿用已被替代的旧编号。现场作业与设备验收应以现行有效的 DL/T 2422-2021 这一作业导则为依据,引用时核对发布年份、代替关系,避免沿用旧编号或张冠李戴的写法。标准号写错不仅误导读者,也会让作业依据失去效力,发布前务必逐条复核。对于设备采购与验收,也建议把以上标准号写进技术协议,以现行编号为准,不接收张冠李戴或年份模糊的版本,从源头避免作业依据失效。
问:金属风筝线能不能用激光清?
答:带金属丝或金属涂层的风筝线属于导电组分,金属反射率高、导热快,激光难以有效熔断,且反射光路不可控,通常不在激光清障范围内,应改停电或带电人工处置。
问:塑料薄膜照了很久只熔出小孔不掉,怎么办?
答:大面积薄膜可能在中部开孔后仍悬挂,应把照射点移到薄膜与导线的接触根部或承重部位,使其失稳脱落,而不是反复在同一孔周围照射。
问:鸟巢里有干草,照的时候冒火了正常吗?
答:干草、树枝属有机可燃材料,受热会碳化并引燃,出现冒烟明火是燃烧响应的表现。处理这类异物要控制火势、防飞火,在干燥季节与林区尤其谨慎,必要时优先停电处置。
问:试切没反应是不是设备坏了?
答:不一定。无明显变化或强反光往往提示材料为高反射或含金属,应先停光重新评估材质,而不是盲目上调功率,避免无效作业与光路风险。
问:材质判断完了,还为什么要复核?
答:复核确认异物真正脱离,没有残留线头、薄膜、余火、熔融物或新的搭接。判读与复核构成闭环,是避免隐患留在线上收尾一道关。
问:含金属异物在地面上怎么先看出来?
答:镜面反光、细长笔直轮廓、随风几乎不摆是三类提示。锡箔条在光下闪亮,金属镀膜气球表面有均匀亮斑,带金属丝的风筝线在某一角度会出现线状强光。看到这些特征应直接按导电组分处理,不再试切。
问:多云或夜间能不能做材质判读?
答:光线不足时光学识别难度上升,应靠设备照明与变焦补细节,必要时等能见度好转再判。判读不清时不要贸然照射,宁可延后,也不要在未知材质上试功率。
问:多股缠绕的风筝线怎么处理?
答:先判受力点与缠绕层数,对准悬垂段根部或较紧的一圈,分次照射、逐圈解除。不要一次满功率照整束,避免多根同时断落失控,也不要先动贴着线的那一圈,先松外围再收受力点。
问:试切时功率从多少起?
答:没有统一起点,原则是低档起步、逐档观察。先在异物边缘短照数秒,看反应是熔融、熔断还是燃烧,再据此上调。宁可多照几轮,也不要首轮直接满功率,未知材质上直接满功率风险很大。
结语:异物材质是激光清障的逻辑起点。熔融、熔断、燃烧三种响应,对应着塑料、纤维、有机可燃三类材质,也对应着不同的判断要点与处置边界。把材质看准,再用合适的功率、焦点、流程去处理,激光清障才能既高效又安全。以 DL/T 2422-2021、GB/T 7247.1-2024 为框架,把材质判读、试切观察、作业后复核串成闭环,清障作业才能稳定可控,让线路上的隐患被及早、稳妥地清除。