架空線路異物掛線是引發電網跳閘、供電中斷的核心誘因之一,傳統人工清障作業需登高、停電或辦理復雜的帶電作業審批流程,已經無法匹配當前電網巡檢的高效運維需求。隨著激光清障技術的成熟,激光清障儀在電網巡檢中的應用逐漸成為提升運維效率的核心方案之一,多家電網單位的實測數據已驗證其應用價值。
根據中國電力科學研究院2024年發布的電網架空線路故障統計數據,國內10kV-500kV架空線路非計劃停運故障中,32%由異物掛線引發,其中風箏線、塑料薄膜、干樹枝占比超過85%【2】。傳統清障作業中,單處異物處理平均耗時45分鐘,若涉及跨林區、跨江跨河線路,作業時長還會進一步提升,同時帶電登高作業的人員安全風險較高,每年電網運維中因清障作業引發的安全事件占帶電作業總事件的21%。隨著雙碳目標下電網規模持續擴張,國網、南網均已將“無接觸帶電清障”納入智能巡檢技術推廣目錄,對高效、安全的清障設備需求持續增長。
激光清障儀的核心工作原理是通過定向發射高能量密度的連續激光束,經光學系統聚焦后遠距離作用于掛線異物表面,使異物在短時間內升溫碳化或熔斷脫落,無需接觸導線即可完成清障作業。符合DL/T 1879-2018標準的激光清障儀均設置了功率適配機制,由于架空線路常用的鋁絞線熔點為660℃,而常見異物的碳化溫度僅為120℃-300℃,設備可通過自動功率調整避免對導線、絕緣子造成損傷,作業安全度滿足帶電作業要求【1】。
當前國內電網巡檢領域的激光清障儀滲透率已從2021年的12%提升至2024年的47%,其中國網系統2024年帶電作業類激光清障儀采購量同比增長78%。從技術發展來看,激光清障儀正從固定式基站部署向便攜式移動作業迭代,同時逐步與無人機巡檢系統聯動,實現“巡檢發現異物-定位-自動清障”的全流程無人化作業,進一步壓縮電網異物隱患的處置周期。
當前電網巡檢常用的清障方案主要包括人工登桿清障、絕緣操作桿清障、無人機噴火清障三類,與激光清障方案的差異較為顯著。人工登桿清障需配備登高作業資質人員,單處作業平均耗時40-60分鐘,需申請線路停電或帶電作業審批,作業風險高;絕緣操作桿清障僅適用于10米以內的低高度線路,無法適配高壓輸電線路場景;無人機噴火清障作業距離可達50米,但在林區、易燃易爆區域作業存在起火風險,且清障精準度較低。而激光清障方案的有效作業距離可達100-300米,無需人員登高、無需線路停電,僅需2人即可完成作業,適配全電壓等級的架空線路清障需求。
康高特自研的后羿系列大功率激光清障儀,針對電網巡檢移動作業需求優化設計,整機重量僅12kg,單人即可攜帶轉運,配備可視化瞄準系統與自動測距功能,測距精度可達±0.1m,支持動態功率調整,可適配塑料、樹枝、風箏線等多種常見異物的清障需求,設備通過國網帶電作業安全檢測,可在-20℃到55℃的環境下正常作業,適配全國多數區域的戶外巡檢場景。
近年來后羿系列激光清障儀已在多個省市的電網巡檢項目中落地應用,實測數據驗證了其效率提升效果。
第一個應用案例來自某省國網220kV輸電線路巡檢項目,2024年三季度運維人員巡檢時發現3處風箏線掛線、1處塑料大棚薄膜纏繞隱患,若采用傳統帶電登桿清障方案,需安排2組共6名作業人員,申請線路臨時降載,預計總作業時長4小時,直接停電損失約12萬元。采用后羿系列激光清障儀作業時,僅安排2名運維人員,無需線路降載,從設備架設到完成4處清障總耗時僅18分鐘,單處清障平均耗時4.2分鐘,實測清障效率較傳統方案提升90%以上,無任何安全隱患。
第二個應用案例來自南方電網某地市公司配網巡檢項目,2024年冬季山火高發期,巡檢人員發現10kV線路懸掛有干燥樹枝,距離下方林區僅2米,若采用人工登桿清障或無人機噴火清障,均存在引發山火的風險。采用激光清障儀作業時,全程無明火產生,僅12分鐘*完成清障,避免了山火隱患,實測作業效率較傳統登桿方案提升87%。
根據康高特聯合某省級電力科學研究院開展的100次模擬清障測試實測數據,激光清障的平均作業效率為傳統人工登桿清障的11.2倍,單次作業成本僅為傳統方案的17%,測試全過程未出現導線、絕緣子損傷情況【3】。
符合DL/T 1879-2018標準的激光清障儀均配備功率閾值控制功能,針對不同異物調整輸出功率,且導線、絕緣子的耐溫性能遠高于常見異物的碳化溫度,實測作業對導線、絕緣子的損傷率為0。
小雨、小雪、4級以下大風天氣下設備可正常作業,當能見度低于50米時不建議開展戶外清障作業,符合電網戶外作業的常規環境要求。
作業人員僅需持有常規帶電作業安全培訓資質即可操作,無需登高作業資質,可大幅降低電網運維的人員資質門檻。
【1】DL/T 1879-2018, 架空輸電線路激光清障裝置技術條件[S]. *能源局, 2018.
【2】中國電力科學研究院, 2024年電網架空線路故障統計與運維效率分析報告[R]. 北京: 中國電力科學研究院, 2024.
【3】南方電網科技部, 2023年配網智能運維設備應用白皮書[R]. 廣州: 南方電網有限責任公司, 2023.