刘 雷,刘 霞,单 宁

(1.西安工程大学机电工程学院,陕西 西安 710048;2.武警工程大学,陕西 西安 710086)

1 引 言

输电线路异物是导致线路跳闸的重要影响因素之一,最常见的异物是风筝、风筝线、农用塑料布、尼龙布、孔明灯等,这些异物在雨、雪、雾等环境下受潮后,由于其绝缘性能较差,易引起输电线路发生单相接地、相间短路等故障,因此必须予以清除[1]。传统的输电线路异物清除方法主要有人工清除、使用绝缘斗臂车人工清除、无人机清除等方法[2-6]。上述传统的方法存在前期需要断电、人工将其装到导线上、工作效率低、会对导线造成损伤、有火灾隐患、需要多人协作劳动强度大、工作成本高等缺点。

随着激光技术的发展,激光凭借其方向性好、相干性好、亮度高的特点,被用于电网异物清除并得到很好的发展[7]。李华、楼平、周维维、邢文忠、姜文东等人[8-12]针对控制激光的载体进行了优化设计；梁伟和徐北方[13-14]探究了光纤激光器和CO2激光器哪个更有利于清除电网异物。以上研究虽然使得清除异物时不需断电、不需多人协作、工作效率大大提高等优点,但是很少有人考虑电网异物清除时存在的火灾隐患,和从研究激光与聚合物作用机理的角度去考虑优化激光电网异物清除。

针对以上存在的问题,本文在分析尼龙材料的属性和激光烧蚀物体特点的基础上,利用有限元分析软件COMSOL建立了激光切割尼龙材料的多物理场模型,仿真研究了不同激光半径和激光移动速度对尼龙材料的烧蚀形貌并记录数据,利用MATLAB对仿真数据进行分析,得出激光与尼龙材料的作用机理以及不发生明火时的激光速度与激光半径阈值。……