1 湖北省输电线路工程技术研究中心(三峡大学), 湖北 宜昌443002
2 三峡大学电气与新能源学院, 湖北 宜昌 443002
3 中国电力科学研究院有限公司, 湖北 武汉 430074
脉冲激光清洗绝缘子时, 绝缘子表面污秽的分布特性不同, 其整体温度及应力场的分布也不相同。以瓷质绝缘子及其表面污秽为对象, 建立有限元模型, 对瓷质绝缘子表面不均匀分布和均匀分布污秽分别进行温度场与应力场分析, 并以激光试验验证其清洗效果。结果表明, 当能量密度为1.41 J/cm2, 扫描速度为1 000 mm/s时, 激光照射路径上不均匀污秽可被完全清除, 均匀分布污秽的清除率受厚度、焦距位置影响: 厚度大, 离焦距越近时, 温升越高, 所受拉应力越大, 污秽清除率越高; 厚度小, 远离激光焦距时, 污秽清除率低。因此, 清洗均匀分布污秽时, 应适时调节入射距离或激光功率。试验表明, 激光清洗积聚性不均匀污秽效率最高, 表面光滑洁净, 其余两种情况下表面均存在残余污秽。
激光清洗 污秽分布 典型污秽 温度场 应力场 laser cleaning filth distribution typical filth temperature field stress field
三峡大学电气与新能源学院, 湖北 宜昌443002
脉冲激光清洗绝缘子表面污秽会产生较大的热应力, 热应力大于黏附力则污秽层脱落。本文以瓷式绝缘子及其表面污秽为对象, 建立有限元模型, 分析在不同能量密度下, 由温差产生的热应力场变化规律, 研究脉冲激光清洗绝缘子污秽机制, 确定最佳清洗能量密度, 并以激光实验证明清洗效果。结果表明, 绝缘子表面的第一主应力先表现为压应力, 在光斑中心处达到最大值, 安全工况下最大可达到1 240 MPa, 随着径深的增加逐渐转化为拉应力, 中心以下0.014 mm处拉应力达到最大值, 为105 MPa, 此处污秽先被清除; 激光能量密度为2.52 J/cm2~3.81 J/cm2可实现安全有效清洗。此研究成果为脉冲激光清洗瓷式绝缘子能量密度的选择提供了重要依据。
脉冲激光 绝缘子 应力 抗压抗拉 能量密度 pulse laser insulator stress compressive tensile threshold energy density
