CN104466866B - 一种电网输变电设备除冰的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种电网输变电设备除冰的系统，包括：左夹块、右夹块、导轨、滑架、升降杆以及激光器，所述导轨两端分别与所述左夹块和右夹块连接，所述滑架通过滑架上的孔安装在导轨上，所述升降杆安装在所述滑架上，其竖直方向上的长度可以调节，所述激光器安装在所述升降杆上，所述激光器与所述升降杆的夹角能够调节，所述激光器为两个并行排列的激光器，其发射的激光相互平行，其中一个激光器为高平均能量密度的激光器，另外一个为低平均能量密度的激光器。
Description
技术领域
本发明涉及一种电网输变电设备除冰的系统及方法，尤其涉及一种通过激光对输变电设备除冰的系统及方法。
背景技术
电网覆冰积雪威胁着电力系统的安全与可靠运行。雨雪冰冻天气可导致输电线路大面积覆冰, 输电铁塔不堪重负倒塌断线, 电力设施遭到破坏, 供电线路中断, 给人民的生产生活造成巨大的灾害和损失, 直接经济损失非常大。
电网覆冰的原因除罕见的大范围长时间低温、雨雪冰冻气候, 以及电网抵御恶劣气候能力不足外, 还有一个重要原因就是缺乏有效的除冰手段。目前除、防冰技术普遍能耗大、安全性能低,尚无安全、有效、简单的方法。正是因为如此, 就要求我们使用最先进的技术运用到熔冰的领域里面去。
激光除冰技术是刚刚兴起的除冰技术, 有着很多其他除冰方法不能比拟的优势, 利用激光的方向性好、能量定向传输效率高、非接触式作用等优点, 在不断电的情况下快速除去高压线、高压瓷瓶串表面所附着的冰层, 是具有广泛应用前景的非接触式除冰技术。
目前，激光除冰有两种不同的技术路线：一种是如200820010557.3所述的激光加热熔冰，使用连续的激光照射覆冰设备，激光的能量分别被冰层和设备表面吸收，覆冰层将被分割成小块，与设备表面接触的冰层亦被融化，覆冰由于自身的重力而脱落；还有一种是使用通过应力波作用使冰块破裂，如200810044590.2中的除冰方法，超高功率密度的脉冲激光照射覆冰设备，激光在冰层和设备界面急速汽化部分覆冰，产生的激波作用于冰层，使冰层破碎，从而达到去除覆冰的目的。
上述两种激光除冰方法各有优缺点，第一种方法利用激光加热，对能耗要求大，对粘附力很强的坚硬覆冰层熔解相对困难，但是其功率密度低，对电线不会造成损害；第二种方法使用超高功率密度的激光脉冲使冰层产生应力波，使冰层破碎以除冰，除冰速度快，但是超高功率密度激光容易损伤输变电设备，如果激光照射时间过短，仅生成部分裂纹或者裂纹不深，除冰效果不好，而激光照射时间过长可能损伤输变电设备。
发明内容
作为本发明的一个方面，提供了一种电网输变电设备除冰的系统，包括：左夹块、右夹块、导轨、滑架、升降杆以及激光器，所述导轨两端分别与所述左夹块和右夹块连接，所述滑架通过滑架上的孔安装在导轨上，所述升降杆安装在所述滑架上，其竖直方向上的长度可以调节，所述激光器安装在所述升降杆上，所述激光器与所述升降杆的夹角能够调节，其中所述激光器为两个并行排列的激光器，其发射的激光相互平行，其中一个激光器为高平均能量密度的激光器，另外一个为低平均能量密度的激光器。其中，所述高平均能量密度的激光器的激光输出参数为：激光器的输出功率10J～20J，激光光斑直径0.5cm～2cm，激光平均能量密度为10J·cm-2～20J·cm-2；所述低平均能量密度的激光器的激光输出参数为：激光器的输出功率2J～10J，激光光斑直径2cm～4cm，激光光斑平均能量密度为0.5J·cm-2～5J·cm-2。
优选的，所述导轨包括多个相互螺纹连接的导轨条，能够通过该螺纹连接增加或减少导轨条，从而加长或者减少导轨的长度。
优选的，所述激光器以特定步长和频率对输变电设备进行平面扫描。
优选的，所述两个激光器之间的距离为其扫描步长的(n+1/2)倍，其中n为整数。
优选的，所述高平均能量密度的激光器的输出激光包括可见光和红外光，所述低平均能量密度的激光器的输出激光仅为红外光。
优选的，所述系统在对输变电设备进行平面扫描时，所述高平均能量密度的激光先扫描输变电设备，所述低平均能量密度的激光后扫描输变电设备。
作为本发明的另外一个方面，提供了一种输变电设备除冰的方法调节激光的输出光斑大小，将激光对准覆冰的输变电设备，使激光在特定平面内上下移动以及左右移动，通过激光与冰的相互作用使冰从输变电设备脱落，其中所述激光的输出功率是可调节的。
附图说明
图1是本发明的电网输变电设备除冰的系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但是本发明的使用方法和应用对象不局限于这些实施例。
参见图1，本发明的电网输变电设备除冰的系统，包括左夹块11、右夹块12、导轨13位于左夹块11和右夹块12之间，导轨13两端分别与左夹块11和右夹块12连接。在导轨13中间设置有通孔，可左右滑动的滑架14通过该通孔设置在导轨13上。滑架14上设置有两根升降杆151和152，升降杆151和152在竖直方向上的长度可以调节，升降杆151和152上设置有激光器161和162，激光器161、162与升降杆151、152的夹角能够调节。激光器161和162为两个并行排列的激光器，其发射的激光相互平行，激光器161为高平均能量密度的激光器，其发射的激光通过应力波作用使冰块破裂；激光器162为低平均能量密度的激光器，其发射的激光使覆冰融化。激光器161可以使用Nd: YAG 固体激光器，激光器162可以使用CO2 激光器。在扫描覆冰时，滑架14带动激光器161和162在导轨13从左到右对覆冰进行扫描，先使用高能量密度的激光使覆冰由于应力波出现裂纹，再通过低能量密度的激光的激光扫描使覆冰裂纹部分融化从而使冰块由于自重坠落。通过这样的方式，可以缩短应力波扫描的时间，从而一方面，避免了应力波扫描时，激光照射时间过长对输变电设备的损伤，另一方面，通过对生成裂纹的覆冰进行热溶扫描，加快了其融化破裂过程，节约了热熔能耗。激光器161和162以特定步长和频率对输变电设备进行平面扫描。优选的，所述两个激光器之间的距离为其扫描步长的(n+1/2)倍，其中n为整数。这样，在激光器161对覆冰扫描出现裂纹后，激光器162对于裂纹较浅的地方进行扫描，从而更好的促进设备除冰。
优选的，高平均能量密度的激光器的激光输出参数为：激光器的输出功率10J～20J，激光光斑直径0.5cm～2cm，激光平均能量密度为10J·cm-2～20J·cm-2；所述低平均能量密度的激光器的激光输出参数为：激光器的输出功率2J～10J，激光光斑直径2cm～4cm，激光光斑平均能量密度为0.5J·cm-2～5J·cm-2。
优选的，由于不同输变电设备的长度不同，为了能够针对不同长度的输电线路的除冰，可以将导轨13设置为长度可调的。导轨13包括多个相互螺纹连接的导轨条，能够通过该螺纹连接增加或减少导轨条，从而加长或者减少导轨13的长度。
优选的，所述高平均能量密度的激光器161的输出激光包括可见光和红外光，低平均能量密度的激光器162的输出激光仅为红外光。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电网输变电设备除冰的系统，包括：左夹块、右夹块、导轨、滑架、升降杆以及激光器，所述导轨两端分别与所述左夹块和右夹块连接，所述滑架通过滑架上的孔安装在导轨上，所述升降杆安装在所述滑架上，其竖直方向上的长度能够调节，所述激光器安装在所述升降杆上，所述激光器与所述升降杆的夹角能够调节，其特征在于：所述激光器为两个并行排列的激光器，其发射的激光相互平行，其中一个激光器为高平均能量密度的激光器，另外一个为低平均能量密度的激光器。
2.根据权利要求1所述的电网输变电设备除冰的系统，其特征在于：所述高平均能量密度的激光器的激光输出参数为：激光器的输出功率10J～20J，激光光斑直径0.5cm～2cm，激光平均能量密度为10J·cm-2～20J·cm-2；所述低平均能量密度的激光器的激光输出参数为：激光器的输出功率2J～10J，激光光斑直径2cm～4cm，激光光斑平均能量密度为0.5J·cm-2～5J·cm-2。
3.根据权利要求2所述的电网输变电设备除冰的系统，其特征在于：所述导轨包括多个相互螺纹连接的导轨条，能够通过该螺纹连接增加或减少导轨条，从而加长或者减少导轨的长度。
4.根据权利要求3所述的电网输变电设备除冰的系统，其特征在于：所述激光器以特定步长和频率对输变电设备进行平面扫描。
5.根据权利要求4所述的电网输变电设备除冰的系统，其特征在于：所述高平均能量密度的激光器的输出激光包括可见光和红外光，所述低平均能量密度的激光器的输出激光仅为红外光。
6.根据权利要求5所述的电网输变电设备除冰的系统，其特征在于：所述系统在对输变电设备进行平面扫描时，所述高平均能量密度的激光先扫描输变电设备，所述低平均能量密度的激光后扫描输变电设备。
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