韩西坪 甘徐 卢明彬 白卫 卢志

（广西电网有限责任公司玉林供电局，广西玉林 537006）

0.引言

隔离开关是电力系统中重要的开关设备，由于实际变电站中的使用量较大，故对于整个变电站的安全稳定运行也具有重要的影响，对于隔离开关设备的运行可靠性的要求也相对较高。当隔离开关设备运行多年之后，会在隔离开关的表面附着一层污秽，这给隔离开关的运行埋下了较高的风险[1]。传统的隔离开关设备表面污秽清理是采用化学试剂擦拭或者是人工手动清除等方式。但这种方式较为耗时耗力、也容易对设备及人身造成伤害，为此本文介绍了隔离开关激光带电清污装置，以下进行详细的分析。

1.基于脉冲调频的激光清污技术

1.1 激光清污的技术现状

在现代电力生产中，传统的设备清洗方法需要花费较高的人工成本，并且在环保上也难以达标。随着激光清污技术的发展，特别是脉冲调频激光技术的应用，给电力行业的电气设备清污带来了较大的转机。在激光清污技术中，目前在微电子和一些文物的清洗中都逐步得到了推广及应用，已经基本取代了传统的清污方式，当前对激光清污的技术研究也取得了一定的成就。激光清污技术属于一种表面清污技术，通过将激光束的能量，采用聚焦镜汇聚到较小的范围内，并照射到待清洗的物体表面，则待清洗物体表面吸收能量之后，表面颗粒就会发生热膨胀而摆脱待清洗物体表面的吸附力[2]。同时隔离开关设备上的污染物还会因受到激光作用而产生振动，达到清污的目的。

由于激光所发出来的光束脉宽很小，隔离开关就会受到激光脉冲的反复作用，进而使得隔离开关产生一定的超声振动，并使得隔离开关上的污秽粒子被振碎，这样污秽就从隔离开关设备的表面上弹出，达到清除污秽的目的。

1.2 激光清污中的脉冲调频技术

通过在隔离开关激光带电清污装置的开发中，采用脉冲调频技术，可以在清污过程中做到无接触、无热效应、无研磨，能够适用于对多种不同类型污秽的清除。由于隔离开关设备上所附着的不同种类的污染物，对不同波长的光敏感程度不同，并且在采用激光清污的过程中，还需要避免对隔离开关设备产生破坏，故在应用脉冲调频激光带电清污装置的过程中，需要调节激光的波长和装置中的其他相关参数，使得既不会破坏装置，又能够达到清污的目的。

在基于脉冲调频的激光清污技术中，当激光束照射到隔离开关设备表面时隔离开关设备表面上的污染物在吸收了激光的能量之后产生振动、燃烧或者是蒸发及融化等相关的化学及物理变化，这样就可以使得污染物能够快速高效地从隔离开关设备表面脱离[3]。而在清污的过程中，隔离开关设备基材可以将所接收到的激光再反射出去，而不会受到任何的损伤。与隔离开关设备传统的清污技术相比，采用激光清污技术是一直新型的环保清污技术，对设备清污人员和隔离开关设备都不会造成任何的伤害，故在实际的应用中具有较大的空间。

2.隔离开关激光带电清污装置的开发

2.1 隔离开关激光带电清污装置中的结构组成

隔离开关激光带电清污装置根据开发和设计方式的不同，在结构组成上也会存在着一定的差异，但基本的结构组成也大致相同。在隔离开关激光带电清污装置的组成结构中，一般主要包括了光学系统、控制系统、电源系统等，其中光学系统是关键部分，包括了激光发生器、激光传输系统、聚焦系统、导光系统以及扫描系统等。该隔离开关激光带电清污装置在实际使用的过程中，激光发生器将发生双波长的激光束，并将其耦合到光纤中加以传输。光纤中的激光束经过扫描系统的聚焦之后，就可以形成光斑。通过调整待清洗的隔离开关和带电清污装置之间的距离就可以实现对隔离开关设备中污秽的清洗。

对于隔离开关激光带电清污装置中的光学系统，隔离开关激光带电清污装置中所发出来的激光，需要经过光学系统的处理之后，一般激光束经过反射镜之后将其反射到振镜上，再进行传输。控制系统则是隔离开关激光带电清污装置中的核心组成，根据外部所输入的信号，经过处理之后，再将控制指令下发到光学系统中，用于调整激光的频率及功率[4]。电源系统则是用来对隔离开关激光带电清污装置中的各个功能模块进行供电使用，供电电压等级根据系统的不同会有所差异，一般在五伏特到二十四伏特之间。

2.2 激光带电清污装置的开关技术要点

在开发激光带电清污装置的过程中，涉及较多的技术要点，需要对各个技术要点加以把握，保证带电清污装置的开发设计质量。对于该装置中的半导体激光器的结构设计，这就决定了激光器的综合能量利用效率以及所发出的激光束的质量。由于激光本身在发出来的时候就具备了较高的热能，故由于热效应，会直接影响到光束是否均匀，这也是在激光带电清污装置结构设计过程中需要重点考虑的问题。根据激光的发光特点以及激光晶体的运行吸收特性，在降低激光热效应对光束影响的同时，提高激光能量的转换效率，可以采用三向均匀泵浦模块。对于激光晶体的设计，应选择化学性能、机械性能和光学性能都较为稳定的器件。

2.3 激光带电清污装置的方案设计

首先，对于激光带电清污装置中的光学系统，在方案设计的时候，应保证具有足够大的扫描范围，这样在实际对隔离开关设备进行清污时，操作就会较为方便并且简单，使得清污的效率得到较大的提升。但是光学系统的扫描范围也不能设置太大，否则也会带来一定的问题。如扫描范围大则会使得隔离开关的中间部分污秽能够完全清除干净，但是隔离开关设备的两边则还没有清除好。其次，光学系统的焦距设计，焦距和光学系统的扫描范围具有成正比的关系，焦距设置越大，则扫描范围也越大，但过大也会导致出现扫描失真的情况。再次，在光学系统中反射镜在安装及选择上，应采用反射效率相对较高的反射镜片，这样就可以在最大程度上将激光的能量尽可能传输出去，降低激光能量在反射过程中的损失。对于反射镜的安装，一般应保证量反射镜的中心位于同一条直线上，这样也能够降低激光能量在反射传输过程中的损失[5]。最后，激光的传输距离应尽可能短，这样也可以降低激光的能量损失，以便取得更好的清污效果。

3.隔离开关激光带电清污装置的应用

隔离开关激光带电清污装置在实际电力企业应用中，需要把握相应的应用流程，保证对隔离开关的污秽清除效果，以下详细分析隔离开关激光带电清污装置的应用流程和隔离开关激光带电清污装置的应用效果。

3.1 隔离开关激光带电清污装置的应用流程

隔离开关激光带电清污装置在应用的过程中，由于脉冲调频激光在清污作业的过程中，不会损失隔离开关设备基材，在清污的过程中不会产生污染，并且可以进行自动化清污作业，可以应用的范围也相对较广。基于隔离开关激光带电清污装置的上述一系列应用优点，该装置能够满足现代电力系统对隔离开关设备运维的技术升级要求。对于隔离开关激光带电清污装置的应用流程，当设置好隔离开关激光带电清污装置中的各项控制参数信息后，光学系统和激光器之后相互协调配合，就可以达到对隔离开关设备清污的目的。在具体的装置操作中，首先打开隔离开关激光带电清污装置中的操作应用软件系统，然后在对激光频率和激光功率等参数进行设置，最后再进行实际的激光清污操作。同时根据隔离开关设备中需要清污部位的具体形状，提取设定好激光带电清污装置中控制器的程序，进而控制驱动装置和激光清洗设备的工作状态。

3.2 隔离开关激光带电清污装置的应用效果分析

对于隔离开关上不同的污秽，激光的作用机理也存在着一定的差异，故隔离开关激光带电清污装置在实际应用中，会根据所遇到的污秽类型的不同，而调整所发出来的激光束的频率及功率。该隔离开关激光带电清污装置在实际的应用中取得了很好的应用效果，隔离开关采用激光清污前后的效果对比如图1所示。

图1 隔离开关采用激光清污前后的效果对比图

从上图1的隔离开关采用激光清污前后的效果对比图中可以看出，经过采用激光清污之后，隔离开关上的氧化层被清洗得很干净，并且隔离开关自身没有受到任何的损伤。该隔离开关激光带电清污装置在应用的过程中，具有可移动、高度自动化的特点。通过应用该装置，可以提高电网企业的经济效益。当前我国在激光清污技术领域中还存在着较大的进步空间，并且在实际中的应用覆盖率还相对较低，在很多场合中还是采用传统的设备清污方法，需要对激光清污技术进一步加以推广应用。随着电力系统中需要维护的开关设备数量不断增多，今后隔离开关激光带电清污装置在电力系统中将会具有较大的应用空间，并在实际应用中逐步得到推广，降低电气设备清污的成本，提高电网企业的经济效益。

4.结论

对隔离开关采用激光带电清污装置具有较强的必要性，能够提高对隔离开关设备的运维效率和清污质量，在实际应用中也具有良好的效果。通过采用本文所分析的隔离开关激光带电清污装置，对于提高电力行业的生产技术水平，以及保证隔离开关设备的安全运行具有重要的工程实用价值。