220kV輸電線路感應(yīng)電壓驅(qū)鳥試驗(yàn)和應(yīng)用

劉希和 劉佳俊 柯賢友 余詩俊 湯國鋒

（1.江西贛西供電公司，江西 新余 338000；2.美國亞利桑拉州立大學(xué)，美國 坦佩）

目前，隨著人們愛鳥、護(hù)鳥意識(shí)的提高，鳥類的繁衍數(shù)量越來越多，鳥類選擇在架空輸電線路鐵塔塔頭頻繁筑巢、排糞等活動(dòng)，導(dǎo)致線路故障發(fā)生概率呈上升趨勢，嚴(yán)重地威脅著電力系統(tǒng)及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。本文利用輸電線路感應(yīng)高電壓這種強(qiáng)有力的手段，對鴿子進(jìn)行了驅(qū)鳥模擬試驗(yàn)，并對線路主要鳥害的黑領(lǐng)椋鳥制定并進(jìn)行了驅(qū)趕試驗(yàn)，即利用輸電線路感應(yīng)高電壓來驅(qū)鳥，進(jìn)行驅(qū)趕試驗(yàn)。旨在確定最有效的驅(qū)鳥方式來解決輸電線路鳥害問題。

1 鳥害產(chǎn)生的原因分析

電力輸電線路隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而迅猛發(fā)展，電力輸電線日益增多，同時(shí)隨著我國對鳥類繁衍環(huán)境的改善，鳥害事故在高壓輸電線路的頻頻發(fā)生，已經(jīng)嚴(yán)重影響到線路的正常運(yùn)行和鳥類的安全；而且在220kV線路桿塔上的鳥糞和鳥巢比在110kV線路上的多，在鐵塔上的鳥糞和鳥巢比在水泥桿塔上的多，在農(nóng)田、林地、苗圃和山地的桿塔上的鳥糞和鳥巢比其他生境中的多，在中間絕緣子串上方橫擔(dān)上的鳥糞和鳥巢比其他位置上的多。

因鳥害造成高壓線路跳閘的直接原因，①鳥糞：當(dāng)鳥站在絕緣子掛點(diǎn)上方構(gòu)件上排便時(shí)，糞便會(huì)落在絕緣子裙邊上，由于其糞便存在粘連性，沿絕緣子裙邊下滑并不斷拉長，致使絕緣子串爬電比距減小。當(dāng)絕緣子串爬電比距減少到一定程度時(shí)，在高電壓作用下，就會(huì)造成帶電導(dǎo)線沿絕緣子串對桿塔構(gòu)件放電，導(dǎo)致線路發(fā)生接地故障而跳閘，這就是所謂的鳥糞拉絲放電；還有一種普遍情況是因?yàn)轼B糞在絕緣子上不斷堆積，造成絕緣子表面嚴(yán)重積污，形成污穢層，在霧、露、霜、雪等氣象條件下，污穢層濕潤后，使其表面電導(dǎo)率增加，絕緣子泄漏電流急劇增大，產(chǎn)生局部放電并發(fā)展為沿面閃烙，造成接地故障而跳閘；②鳥巢：當(dāng)鳥在絕緣子掛點(diǎn)上方構(gòu)件上筑鳥巢時(shí)，鳥所叼筑鳥巢所需的材料可謂是五花八門，有稻草、樹枝、樹藤、野草、包裝帶、細(xì)鐵絲等等，這些茿巢材料，被鳥放在絕緣子掛點(diǎn)上方構(gòu)件上，飄下的材料有長有短，尤其是刮風(fēng)下雨天，材料被雨淋打濕，很容易短接下面的絕緣子，造成線路放電跳閘故障；③鳥的活動(dòng)：就是停留在桿塔上的大鳥在嬉戲或起飛時(shí)造成導(dǎo)線與桿塔、橫擔(dān)距離不夠，直接放電，造成線路接地故障而跳閘。

在輸電線路防鳥害方面，長期以來，人們都做了大量的研究與實(shí)踐，開展了許多卓有成效的工作，具體措施歸納起來主要有安裝防鳥刺、防鳥盒、機(jī)械式旋轉(zhuǎn)驅(qū)鳥器、超聲波驚鳥器等防鳥害裝置，這些防鳥裝置在防鳥方面，雖然起到了一定的防鳥效果，但它們都有一個(gè)共同弱點(diǎn)，都是被動(dòng)型的防鳥裝置，這些防鳥裝置剛安裝使用初期，防鳥效果還好，但是，隨著時(shí)間的增加，鳥類逐漸適應(yīng)了這些防鳥裝置，防鳥效果就要大打折扣，甚至鳥類就在這些防鳥裝置上棲息、繁衍、作鳥巢，線路防鳥害比較被動(dòng)，如圖1至圖4所示，同時(shí)，有些放鳥設(shè)施如防鳥刺，對線路維護(hù)和檢修人員作業(yè)，帶來很大的人身安全隱患，如圖5所示，防鳥刺刺尖正好是人的臉部眼睛位置，使人很容易遭到銹蝕的防鳥刺刺尖劃傷。

圖1 鳥在旋轉(zhuǎn)式驅(qū)鳥器上作窩

圖2 鳥在防鳥盒上作窩

圖3 鳥在防鳥刺上作窩

圖4 鳥在防鳥盒旁上作窩

圖5 桿塔上的防鳥刺刺尖很容易劃傷人眼

2 選擇最有效的驅(qū)鳥方式方法防止線路鳥害

為了打破線路防鳥害的這種被動(dòng)局面，我們從安全性、環(huán)保性、可操作性以及防鳥害效率等幾方面綜合考慮，認(rèn)為利用電力線路感應(yīng)高電壓驅(qū)鳥，這種方法為最佳的一種方法，這種方法能使線路驅(qū)鳥防鳥害效果在真正意義上地達(dá)到百分之百。

電壓驅(qū)鳥板工作原理，它是根據(jù)懸垂絕緣子串電壓分布標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。利用220kV線路絕緣子串靠近橫擔(dān)側(cè)第一片和第二片之間，如原理圖 6所示，有一感應(yīng)電容高電壓為電源，從絕緣子串取出的電壓有 8kV，把此高電壓引入在樹脂板上用鋁絲編成的小電網(wǎng)，另在樹脂板上用鋁絲順小電網(wǎng)形狀距小電網(wǎng)保持2.5cm的間距編成小地網(wǎng)，因線路主要防的是黑領(lǐng)椋鳥和喜鵲、蒼鷺這三種鳥，黑領(lǐng)椋鳥的鳥爪腳掌有效寬度為5cm×6cm，如圖7所示，喜鵲、蒼鷺鳥爪腳掌有效寬度都要大于黑領(lǐng)椋鳥，考慮到既要很容易擊打鳥類，又要有足夠的有效間距，驅(qū)鳥板上的電網(wǎng)與地網(wǎng)保持2.5cm是比較合理的。這樣當(dāng)電壓驅(qū)鳥板上有鳥落上站立時(shí)，無論鳥站在高電壓驅(qū)鳥板任何地方，都會(huì)在小電網(wǎng)→鳥→小地網(wǎng)形成放電回路，發(fā)出高電壓電擊鳥類，都能擊打到它，從而達(dá)到驅(qū)趕的目的。而驅(qū)鳥板上的8kV高壓電容電壓，因?yàn)槭俏㈦娏?，故對鳥類是不致于造成任何絲毫傷害的，就是人無意中接觸到，都好像被針扎了一下的感覺，并沒有其他對人的危害之處，這對保護(hù)鳥類，保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。

表1 懸垂絕緣子串電壓分布標(biāo)準(zhǔn)

圖6 絕緣子串桿塔驅(qū)鳥板工作和接線原理示意圖

圖7 電壓驅(qū)鳥板安裝實(shí)物圖以及實(shí)測黑領(lǐng)椋鳥鳥爪掌有效寬度圖

3 高壓輸電線路電壓驅(qū)鳥試驗(yàn)

為了實(shí)地驗(yàn)證電壓板的驅(qū)鳥效果，我們于2010年4月8日，首先用鴿子在220kV清鹽線34#塔上，實(shí)地現(xiàn)場進(jìn)行了測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鴿子站在沒有接通感應(yīng)電壓的驅(qū)鳥板上時(shí)，鴿子很平靜和悠閑地站在驅(qū)鳥板上，沒有任何反應(yīng)，可是當(dāng)驅(qū)鳥板一接通線路感應(yīng)電壓時(shí)，站在驅(qū)鳥板上的鴿子，瞬間被驅(qū)鳥板上的感應(yīng)電壓電擊，猛然一躍而起飛離驅(qū)鳥板，驅(qū)鳥效果非常好，如圖 8、圖 9所示，與此同時(shí)鴿子也沒被感應(yīng)電壓電擊而遭到任何傷害，另外，我們也驚喜地發(fā)現(xiàn)，鴿子在經(jīng)過3次，反復(fù)地在驅(qū)鳥板板上感應(yīng)電通電試驗(yàn)后，就已經(jīng)形成了條件反射，即使驅(qū)鳥板在沒接通感應(yīng)電壓時(shí)，把它一放在驅(qū)鳥板板上，就煩躁不安，看上去它很恐懼驅(qū)鳥板，而一把它放在驅(qū)鳥板之外時(shí)，它就很安靜，即便試驗(yàn)完后回到辦公室，把它放在辦公桌上的驅(qū)鳥板上時(shí)，它都很不安地迅速離開驅(qū)鳥板，很安靜地站在驅(qū)鳥板之外的地方上，我們可以肯定它對驅(qū)鳥板懼怕的心里條件反射已根深蒂固了，這也是我們電力線路驅(qū)鳥防鳥害所要達(dá)到的目標(biāo)，通過鳥類的條件反射，時(shí)間一長，鳥類就會(huì)對此形成一種懼怕驅(qū)鳥板的天性，而把它遺傳給下一代，形成一個(gè)良性循環(huán)，即使驅(qū)鳥板不帶電，它也不會(huì)靠近驅(qū)鳥板，從而達(dá)到徹底驅(qū)鳥防鳥的效果，徹底解決線路鳥害這一老大難問題。

圖8 電壓驅(qū)鳥板通電前鴿子很安靜

圖9 驅(qū)鳥板一接通電鴿子即刻被電擊驅(qū)趕飛離

為了進(jìn)一步驗(yàn)證這種利用感應(yīng)電壓驅(qū)鳥的效果，我們在對家養(yǎng)的鴿子試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們又對線路上主要的鳥害——黑領(lǐng)椋鳥進(jìn)行了線路現(xiàn)場驅(qū)鳥試驗(yàn)，結(jié)果試驗(yàn)的驅(qū)鳥效果和用鴿子試驗(yàn)的驅(qū)鳥效果一個(gè)樣，試驗(yàn)多次后，它也很懼怕驅(qū)鳥板了。

4 高壓輸電線路電壓驅(qū)鳥板應(yīng)用

4.1 220kV輸電線路單基桿塔應(yīng)用

在試驗(yàn)取得成功的基礎(chǔ)上，我們就開始對電壓驅(qū)鳥板進(jìn)行了詳盡的設(shè)計(jì)，從電源取電卡口到電壓驅(qū)鳥板布線，從驅(qū)鳥板材料的選擇到安裝方便等方面，都進(jìn)行了反復(fù)的比較和試驗(yàn)，使其既加工簡單，成本低廉，又安裝方便，經(jīng)久耐用，使其具有推廣價(jià)值，大批量推廣使用，使其設(shè)計(jì)更科學(xué)更合理；為了更進(jìn)一步驗(yàn)證電壓驅(qū)鳥板安裝在線路上，在不同的季節(jié)是否對線路產(chǎn)生任何影響，我們在設(shè)計(jì)好驅(qū)鳥板的基礎(chǔ)上，進(jìn)行加工了七套驅(qū)鳥板，2010年9月18日在鳥害嚴(yán)重的220kV清鹽線#35桿進(jìn)行了試安裝，如圖10所示。

圖10 電壓驅(qū)鳥板首次試安裝于220kV輸電線路上

自從電壓驅(qū)鳥板試安裝于 220kV電力線路以后，我們就指派專人。每過半個(gè)月就登桿檢查一次，檢查電壓驅(qū)鳥板的驅(qū)鳥防鳥效果，以及檢查它的安裝和使用是否對電力線路安全運(yùn)行有任何不利的影響，通過一年多的檢查和觀察，歷經(jīng)春夏秋冬、嚴(yán)寒酷暑、刮風(fēng)下雨、雨雪冰霜等各種惡劣天氣氣候，電壓驅(qū)鳥板驅(qū)鳥效果沒有受到任何影響，驅(qū)鳥板上沒有任何鳥糞等鳥類停留在驅(qū)鳥板上的任何跡象，整個(gè)驅(qū)鳥板板面非常干凈，這說明驅(qū)鳥板驅(qū)鳥防鳥效果仍然為百分之百，另外也沒發(fā)現(xiàn)它的安裝和使用，對線路安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來絲毫的影響，因此，據(jù)此可以得出初步結(jié)論，電壓驅(qū)鳥板是一種比較理想的電力線路驅(qū)鳥防鳥裝置和方法。

4.2 220kV輸電線路多基桿塔應(yīng)用

為了進(jìn)一步實(shí)地驗(yàn)證和完善電壓驅(qū)鳥板這種高效驅(qū)鳥防鳥方法，2012年2月經(jīng)我們贛西供電公司申請，2012年6月經(jīng)江西省電力公司審核比準(zhǔn)，把它正式作為 2012年江西省電力公司科技項(xiàng)目計(jì)劃組織實(shí)施，我們嚴(yán)格按照《國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目計(jì)劃任務(wù)書》的具體要求，認(rèn)真保質(zhì)保量地加以完成，于2012年7月以向國家專利局，遞交了發(fā)明型和實(shí)用型兩項(xiàng)專利申請，截止至2012年12月底，已在220kV清鹽線等十條線路鳥害嚴(yán)重的區(qū)域加工安裝了700余套電壓驅(qū)鳥板，從線路安裝和應(yīng)用的情況來看，已完全達(dá)到了我們預(yù)期的效果。

5 高壓輸電線路電壓驅(qū)鳥應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

電壓驅(qū)鳥板的設(shè)計(jì)綜合考慮了保障線路的正常運(yùn)行并兼顧保護(hù)鳥類的原則，克服了當(dāng)今驅(qū)鳥裝置的不足，具有成本低、現(xiàn)場裝卸方便、實(shí)用性強(qiáng)、環(huán)保節(jié)能和不影響線路的正常運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，可以徹底根除線路防鳥害這個(gè)老大難的問題，具有大規(guī)模推廣應(yīng)用價(jià)值，具體優(yōu)點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，成本低，安裝方便，安裝于桿塔簡潔如圖11所示，它可以完全取代現(xiàn)有桿塔所有防鳥設(shè)施，并且防鳥害效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比它們的要大得多：此驅(qū)鳥板如用印刷電路板可大批量生產(chǎn)，接線口可采用活動(dòng)接線插口。

圖11 電壓驅(qū)鳥板安裝于220kV線路桿塔很簡潔

2）經(jīng)久耐用：因驅(qū)鳥板無鐵質(zhì)材料，只有鋁質(zhì)材料和絕緣樹脂板，它比目前用的鐵質(zhì)材料和玻璃纖維材料制作而成的防鳥刺和防鳥盒更耐腐蝕，使用壽命更長。

6 結(jié)論

1）220kV輸電線路利用絕緣子感應(yīng)高電壓，這種方式方法來驅(qū)鳥，預(yù)防鳥害，其驅(qū)鳥效率非常之高，效果也十分明顯，可以把鳥害對輸電線路的危害減少到最低程度，真正達(dá)到以電護(hù)電的目的。

2）由于驅(qū)鳥的電源，取自輸電線路的感應(yīng)高電壓，這樣就保證了驅(qū)鳥電源的穩(wěn)定；另一方面，由于這個(gè)感應(yīng)高電壓，它是個(gè)電容電壓，電壓值雖高，但對人和鳥類都是無傷害的。

3）對 220kV輸電線路來說，雖然驅(qū)鳥板電源取自絕緣子感應(yīng)電壓，但由于驅(qū)鳥板電源與地電位是開路的，并沒有短接，所以，對輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行是沒任何影響的；對鳥類來說，由于被驅(qū)鳥板感應(yīng)電壓電擊過，這樣它就會(huì)對驅(qū)鳥板產(chǎn)生恐懼，形成條件反射，遠(yuǎn)離驅(qū)鳥板，時(shí)間一長，鳥類就會(huì)產(chǎn)生一種天性而遺傳給它的下一代，從而以達(dá)到輸電線路根除鳥害這一目的。

4）這種驅(qū)鳥方式方法，具有原理和結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易加工和安裝，完全可以取代目前所有的220kV輸電線路的驅(qū)鳥和防鳥設(shè)施，非常具有大面積推廣應(yīng)用價(jià)值。