一种输电线激光除冰方法技术领域
本发明属于激光应用领域，具体涉及一种输电线激光除冰方法。
背景技术
据不完全统计，自上世纪中期以来，我国输电线路遭受不同程度的覆冰灾害多达
上千次。输电线路覆冰将导致电线舞动、断线、杆塔倒塌、绝缘子闪络等事故，对电网的正常
运转和人民生活带来了极大不便。为减少覆冰引起各种事故的发生，诸多科研单位和高等
院校展开了输电线路除冰技术的研究，并已取得一定成效。目前国内外除冰方法繁多，除冰
机理可归纳为热力融冰法、机械除冰、自然除冰和机器人除冰法等。
热力融冰法是指利用附加热源或导线自身发热来融化覆冰的方法。目前常见的热
力融冰法有过电流融冰法、短路电流融冰、直流融冰三种方法。机械除冰法就是利用机械外
力迫使导线上的覆冰脱落的方法。自然除冰法是指不需外界能量而靠自然力实现除冰的方
法。如在输电线路上安装阻雪环、平衡锤等装置，在积雪或覆冰达到一定程度时，借助风力、
重力等作用自行脱落，这种除冰方法简单易行，但具有较强的偶然性，不能实现可靠除冰。
除了上述方法以外，人工除冰、激光除冰等方法也在应用或研究中。人工除冰法主
要是由维护工人用拉杆或竹棒等沿线敲打电线，使覆冰脱落，这种方法仍然是我国主要采
用的除冰方法之一。但是该法效率低下，环境对操作限制极大，且电力工人的生命安全受到
极大的威胁。
激光除冰法是利用高功率、高能量的激光束对输电线路进行除冰的方法。目前的
激光除冰法主要采用激光照射至覆冰上，使得覆冰表面吸收激光能量导致温度升高，冰的
相态发生变化，融化成液态或者直接气化，达到激光融冰的效果。该方法具有远距离、非接
触、外加热源、不需要在电网内部增加设备、不断电除冰等优点。但是该方法要求激光能量
极高(冰对常见波长的激光束近乎“透明”，即吸收率很低，例如对1064nm波长激光的衰减率
仅为0.04～0.05/m，532nm波长激光的衰减率仅为0.03～0.04/m)，融冰速度慢，单位能耗
大，冰层厚度发生变化时，激光参数也要发生相应的变化，兼容性差，并且激光束穿透冰层
作用于输电线上，易造成输电线损伤。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种无损伤、高兼容性的输电线激光除
冰方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种输电线激光除冰方法，包括如下步骤：
(1)在无绝缘皮的裸输电线表面预先刷涂一层有机聚合物涂层，要求该有机聚合
物涂层对后续步骤中采用的激光束吸收率大于70％，涂层厚度0.01mm～1mm；
(2)当输电线上有冰覆盖时，输出脉冲激光束，使激光束穿透透明冰层聚焦于输电
线表面的有机聚合物涂层上，有机聚合物涂层吸收激光后发生极速升温(升温速率可达106
～107℃/s)，通过调节激光工艺参数控制激光功率密度使得有机聚合物涂层产生剧烈烧蚀
汽化现象，产生的蒸汽压形成瞬间爆破冲击波，撑裂激光聚焦辐照作用区及附近热影响区
的冰层，同时由于有机聚合物涂层及金属输电线的热传导作用，将使得激光聚焦辐照作用
区及附近热影响区的冰层与有机聚合物涂层接触的界面发生薄层融化，即解除冰层与有机
聚合物涂层的固态附着力；
(3)移动激光束在有机聚合物涂层的聚焦位置，即使得激光束沿输电线作轨迹扫
描运动，扫描轨迹间隔一定距离(间隔距离小于等于激光聚焦辐照作用区及附近的热影响
区宽度)，实现输电线上经过激光扫描的区域碎裂的冰层碎片在重力作用下掉下，沿输电线
作此扫描运动即可实现长距离输电线的除冰。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明所述的输电线激光除冰方法通过有机聚合物涂层的吸收激光、快速升
温、烧蚀汽化效应，巧妙利用包裹冰层的约束作用产生爆破冲击波，而破碎冰层，利用有机
聚合物涂层导热效应解除冰层与有机聚合物涂层的固态附着力，实现了输电线的有效除
冰。
2、本发明的输电线激光除冰方法利用金属与涂层材料的熔点差异，除冰过程激光
对输电线本身的金属层无影响，实现了无损除冰。
3、本发明所述的输电线激光除冰方法，激光束穿过“透明”冰层而实现除冰，与覆
冰层厚度无关，因此多厚的冰都可以除。
4、本发明利用了有机聚合物涂层对激光束的高吸收率特性，使得除冰所需的激光
能量大大小于传统冰层直接吸收的激光除冰方法，激光器设备参数要求低，成本低，并且不
会对输电线造成损伤。
5、本发明采用激光扫描方法进行除冰，相比传统机械除冰、人工除冰方法，实现了
远程操作、无接触除冰，快速、操作方便，且更加安全。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
本发明提供了一种输电线激光除冰方法，具体包括如下步骤：
(1)在无绝缘皮的裸输电线表面预先刷涂一层有机聚合物涂层，要求该有机聚合
物涂层对后续步骤中采用的激光束吸收率大于70％；该有机聚合物涂层可以在输电线无冰
时刷涂或喷涂，涂层厚度0.01mm～1mm；
(2)当输电线上有冰覆盖时，输出脉冲激光束，使激光束穿透“透明”冰层聚焦于输
电线表面的有机聚合物涂层上，有机聚合物涂层吸收激光后发生极速升温(升温速率可达
106～107℃/s)，通过调节激光工艺参数控制激光功率密度使得有机聚合物涂层产生剧烈烧
蚀汽化现象，产生的蒸汽压形成瞬间爆破冲击波，撑裂激光聚焦辐照作用区及附近热影响
区的冰层，同时由于有机聚合物涂层及金属输电线的热传导作用，将使得激光聚焦辐照作
用区及附近热影响区的冰层与有机聚合物涂层接触的界面发生薄层融化，即解除冰层与有
机聚合物涂层的固态附着力；
所述激光束的波长要求冰层对其衰减率小于0.1/m，即对该波长激光束可视作“透
明”；
(3)移动激光束在有机聚合物涂层的聚焦位置，即使得激光束沿输电线作轨迹扫
描运动，扫描轨迹间隔一定距离(间隔距离小于等于激光聚焦辐照作用区及附近的热影响
区宽度)，实现输电线上经过激光扫描的区域碎裂的冰层碎片在重力作用下掉下，沿输电线
作此扫描运动即可实现长距离输电线的除冰。
本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为
脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利
要求的范围之内。