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【摘要】 松花江水力发电有限公司吉林丰满发电厂（以下简称“丰满发电厂”）位于吉林省吉林市境内的松花江上，始建于1937年，是当时亚洲规模最大的水电站，被誉为中国“水电之母”。丰满发电厂是东北重要的水利枢纽，在发电、防洪、生态环境保护、系统调峰调频等方面发挥了应有的作用，为满足东北地区电力供应、促进电力发展、服务经济社会发展作出了突出贡献。丰满变电站高压隔离开关长期带电运行，长时间暴露在大气环境中，开关触点易产生腐蚀和锈蚀，影响其性能。针对以上问题，项目提出利用激光清洗设备消除腐蚀和锈蚀，实现不停电的情况下缺陷远程处理的方法。
【关键词】 高压隔离开关 激光消缺 远程在线 变电站
高压隔离开关是高压开关电器中使用最多的电器之一，由于使用量大，对变电站、线路的安全运行影响大，所以对其工作可靠性要求较高。高压隔离开关经过多年的运行后，会出现各种故障，高压隔离开关典型故障主要包括导电回路发热、绝缘子断裂、操作失灵、锈蚀等。统计数据表明因锈蚀引发的导电回路发热故障约占隔离开关全部故障的30%以上。传统停电人工打磨或化学试剂擦拭的方式耗时、费力、可能对原设备、人员造成伤害，亟需研究一种可远程在线的消除设备，我们选择这个课题是有切合实际并十分必要的。
一、激光清洗的基本原理
激光清洗过程实际上是激光与物质相互作用的过程，包括一系列复杂的化学物理效应。许多研究人员对此做了大量的研究，研究表明，污染物和它所附着的物体表面之间的结合力主要有：共价键、双偶极子、毛细作用、氢键、范德瓦尔斯力和静电力，其中范德瓦尔斯力、毛细作用、静电力最难破坏。激光清洗其实就是利用激光的高亮度等特性，破坏掉污染物和物体之间的这些作用力，而不损坏物体本身。关于利用激光辐射来去除物体表面材料的机理有许多种解释，基本上可归于三类：
蒸发（气化）：碎裂剥离、振动弹出、蒸发（气化）。由于基体和污染物的化学组成不同，所以对激光的吸收率也不同，如果激光器的类型以及脉宽选择得当，基体会反射95%以上的激光，从而不会受到任何损伤，而污染物将吸收绝大多数的激光能量。使自身温度瞬间上升而产生气化达到污染物被去除而基体不受损伤的目的。
碎裂剥离：如图1-1所示：污染物微细粒子在瞬间吸热膨胀发生碎裂克服表面吸力，从而脱离物体表面，由于激光作用时间极短，能在瞬间产生加速度极大的爆炸冲击力，足以提供微细粒子足够的加速度脱离基体的吸附。
振动弹出：如图1-2所示由于激光束的脉宽非常小，所以在脉冲的反复作用下，将会使被清洗工件产生超声振动，进而产生冲击波将粒子振碎从基体表面弹出。
二、高压隔离开关发热机理及与锈蚀的关系
高压隔离开关触头在运行中存在因动静触头接触不良引起的发热问题主要有以下几种原因：1）触指制造工艺不完善，触指的自清洁能力差，容易产生污垢堆积和氧化，造成接触不良，导致触头接触电阻增大。2）安装不当造成动静触头接触不良，接触压力不足，均影响触头的接触电阻。3）紧固触指的弹簧有导磁特性，通过电流时易产生涡流过热，弹簧的弹性系数下降导致对触指的紧固力下降，导致接触电阻增大。4）触头接触面不光整有杂物或者接触面渗进雨水和尘埃使其氧化，铜银接触处处理不当产生电化腐蚀，这些腐蚀物皮膜均使接触电阻增大，造成连接处过热，并且随着温度升高，氧化反应加快，腐蚀物皮膜加厚，接触电阻越来越大，过热越加严重，产生恶性循环。
接触点温升随电阻增大而增大，电阻越大接触点温升增加的幅度（曲线斜率）越大;接触电阻越大，接触点温升增加的幅度越大;通入电流达到额定电流的75%时，触头易发生过热。可见触头的接触电阻和电流的变化导致过热，触头过热又导致接触电阻增大，进而加剧接触点发热，超过最大允许温升65 ℃后，会导致触头过热烧损。
总结：应用高压隔离开关触点远程在线缺陷消除设备完成现场隔离开关动静触头表面锈蚀的激光清洗作业能够避免隔离开关过热甚至烧毁事故，减少了停电和设备损失，提高了电力系统的稳定性。无耗材，运行稳定，在电力发展中的应用潜力巨大。
参 考 文 献
[1]周炳瑕等 激光原理中国：国防工业出版社，2009：1-14
[2]邵丹，胡兵，鄭启光激光先进制造技术与设备集成中国：科学出版社，09：98-265
[3] 姚建铨，徐德刚全固态激光及非线性光学频率变换技术 北京：科学出版社，2007
[4] 白晋涛，全同态多波飞秒激光产生的理论和实验研究：博十学位论文 西安，中国科学院 西安光学精密机械研究所，2001
[5] 刘秀波，丁永民激光表面处理和快速制造技术的新进展激光与光电子学进展 2005 42（2） 48～510
【关键词】 高压隔离开关 激光消缺 远程在线 变电站
高压隔离开关是高压开关电器中使用最多的电器之一，由于使用量大，对变电站、线路的安全运行影响大，所以对其工作可靠性要求较高。高压隔离开关经过多年的运行后，会出现各种故障，高压隔离开关典型故障主要包括导电回路发热、绝缘子断裂、操作失灵、锈蚀等。统计数据表明因锈蚀引发的导电回路发热故障约占隔离开关全部故障的30%以上。传统停电人工打磨或化学试剂擦拭的方式耗时、费力、可能对原设备、人员造成伤害，亟需研究一种可远程在线的消除设备，我们选择这个课题是有切合实际并十分必要的。
一、激光清洗的基本原理
激光清洗过程实际上是激光与物质相互作用的过程，包括一系列复杂的化学物理效应。许多研究人员对此做了大量的研究，研究表明，污染物和它所附着的物体表面之间的结合力主要有：共价键、双偶极子、毛细作用、氢键、范德瓦尔斯力和静电力，其中范德瓦尔斯力、毛细作用、静电力最难破坏。激光清洗其实就是利用激光的高亮度等特性，破坏掉污染物和物体之间的这些作用力，而不损坏物体本身。关于利用激光辐射来去除物体表面材料的机理有许多种解释，基本上可归于三类：
蒸发（气化）：碎裂剥离、振动弹出、蒸发（气化）。由于基体和污染物的化学组成不同，所以对激光的吸收率也不同，如果激光器的类型以及脉宽选择得当，基体会反射95%以上的激光，从而不会受到任何损伤，而污染物将吸收绝大多数的激光能量。使自身温度瞬间上升而产生气化达到污染物被去除而基体不受损伤的目的。
碎裂剥离：如图1-1所示：污染物微细粒子在瞬间吸热膨胀发生碎裂克服表面吸力，从而脱离物体表面，由于激光作用时间极短，能在瞬间产生加速度极大的爆炸冲击力，足以提供微细粒子足够的加速度脱离基体的吸附。
振动弹出：如图1-2所示由于激光束的脉宽非常小，所以在脉冲的反复作用下，将会使被清洗工件产生超声振动，进而产生冲击波将粒子振碎从基体表面弹出。
二、高压隔离开关发热机理及与锈蚀的关系
高压隔离开关触头在运行中存在因动静触头接触不良引起的发热问题主要有以下几种原因：1）触指制造工艺不完善，触指的自清洁能力差，容易产生污垢堆积和氧化，造成接触不良，导致触头接触电阻增大。2）安装不当造成动静触头接触不良，接触压力不足，均影响触头的接触电阻。3）紧固触指的弹簧有导磁特性，通过电流时易产生涡流过热，弹簧的弹性系数下降导致对触指的紧固力下降，导致接触电阻增大。4）触头接触面不光整有杂物或者接触面渗进雨水和尘埃使其氧化，铜银接触处处理不当产生电化腐蚀，这些腐蚀物皮膜均使接触电阻增大，造成连接处过热，并且随着温度升高，氧化反应加快，腐蚀物皮膜加厚，接触电阻越来越大，过热越加严重，产生恶性循环。
接触点温升随电阻增大而增大，电阻越大接触点温升增加的幅度（曲线斜率）越大;接触电阻越大，接触点温升增加的幅度越大;通入电流达到额定电流的75%时，触头易发生过热。可见触头的接触电阻和电流的变化导致过热，触头过热又导致接触电阻增大，进而加剧接触点发热，超过最大允许温升65 ℃后，会导致触头过热烧损。
总结：应用高压隔离开关触点远程在线缺陷消除设备完成现场隔离开关动静触头表面锈蚀的激光清洗作业能够避免隔离开关过热甚至烧毁事故，减少了停电和设备损失，提高了电力系统的稳定性。无耗材，运行稳定，在电力发展中的应用潜力巨大。
参 考 文 献
[1]周炳瑕等 激光原理中国：国防工业出版社，2009：1-14
[2]邵丹，胡兵，鄭启光激光先进制造技术与设备集成中国：科学出版社，09：98-265
[3] 姚建铨，徐德刚全固态激光及非线性光学频率变换技术 北京：科学出版社，2007
[4] 白晋涛，全同态多波飞秒激光产生的理论和实验研究：博十学位论文 西安，中国科学院 西安光学精密机械研究所，2001
[5] 刘秀波，丁永民激光表面处理和快速制造技术的新进展激光与光电子学进展 2005 42（2） 48～510