国内外研究和探讨了多种输电线路除冰方法,激光清障仪是一种新的探索。本文分析了激光除冰原理、激光照射冰一金属结构物质的能量分布状况和计算方法,根据激光除冰的数学模型,计算了不同波长激光在冰一金属结构中的能量吸收情况,得出了除冰所需要最适合的激光波长;并用脉冲激光除去不同物质表面的冰进行了试验,理论分析和试验结果表明,用激光清障仪除冰具有定向能量传输效率高、除冰特性优越、可实现在线除冰等优点,但要运用于输电线路除冰,还存在除冰技术难度大,成本高,且不能实现快速除冰的问题,未来研究主要是如何提高激光除冰的效率和降低使用成本。
在对冰的性质和脉冲激光的性质深入探讨的基础上,重点研究脉冲激光聚焦在冰内部所产生的应力波特性,并利用此应力波来达到去除高压绝缘子上的覆冰。
斯派特激光建立了脉冲激光产生应力波的理论模型,计算表明脉冲宽度为50ns,功率密度为1GW/cm2的激光能产生压强为18.974MPa的应力波。
在理论研究基础上,利用脉冲峰值功率为3兆瓦、波长为0.532微米、重复频率为50赫兹的绿光激光束,对绝缘子进行了激光脉冲除冰实验。
实验结果表明,融解1kg的冰需要时间约为150分钟,需要45千焦的能量。
采用长脉冲YAG激光器,平均功率为300w,波长1064nm,光斑直径10mm,重复频率100HZ,直接照射冰面,融解1kg的冰需要的时间大约为3分钟,需要的激光能量大约50千焦。
在理论和实验研究的基础上,建议采用平均功率为300w,波长1064nm、重复频率为100HZ的激光清障仪来除冰。