變電站設(shè)備驅(qū)鳥裝置的研發(fā)與應(yīng)用展望

苗淞，孔祥政

（ 1. 山東網(wǎng)源電力工程有限公司，山東 濟南 250000；2. 國網(wǎng)山東省電力公司超高壓公司，山東 濟南 250000 ）

0 引言

變電站是電網(wǎng)安全運行的關(guān)鍵設(shè)備之一，大多建立在遠離城市中心的郊區(qū)或山區(qū)，地勢平坦、空曠，周圍生態(tài)環(huán)境良好，各類飛禽活動較為頻繁。據(jù)統(tǒng)計，某電網(wǎng)2020年至2021年期間，鳥害造成的設(shè)備跳閘事故已經(jīng)攀升至跳閘原因的首位，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生了嚴重威脅。本文提出一種變電站設(shè)備驅(qū)鳥裝置，結(jié)合聲、光、氣味、顏色和超聲波等方式，確保電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

1 概述

鳥類活動對電力設(shè)施的危害由來已久，呈逐年呈上升趨勢，其主要行為體現(xiàn)在，鳥類在電力設(shè)備構(gòu)架、電容器本體、電抗器本體等設(shè)備上筑巢，雜物墜落造成運行設(shè)備絕緣降低而短路，如圖1所示。鳥類在電力設(shè)施上方飛行中產(chǎn)生的糞便引起運行設(shè)備閃絡(luò)，鳥類在變電站內(nèi)飛行中穿越運行設(shè)備造成設(shè)備接地，如圖2所示。鳥害事故的頻繁發(fā)生，已經(jīng)逐年呈上升趨勢[1]。某電網(wǎng)220 kV及以上輸變電設(shè)備跳閘原因統(tǒng)計，如圖3所示。隨著國家電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，變電站的數(shù)量也在不斷增長。目前，大量的變電站采用了自動化無人值守模式，運維人員對電力設(shè)備的巡視存在一定的周期，對于設(shè)備架構(gòu)、避雷針等高處的鳥巢，更是難以處理，存在嚴重的安全隱患。

圖1 變電站不同設(shè)備上的鳥類筑巢情況

圖2 鳥類糞便造成不同設(shè)備閃絡(luò)、短路、接地等危害

圖3 某電網(wǎng)220 kV及以上輸變電設(shè)備跳閘原因統(tǒng)計

2 方案設(shè)計

2.1 性能指標

變電站設(shè)備驅(qū)鳥裝置，如圖1所示。相關(guān)技術(shù)性能參數(shù)，見表1。

圖1 變電站設(shè)備驅(qū)鳥裝置示意圖

表1 變電站設(shè)備驅(qū)鳥裝置技術(shù)性能指標

2.2 工作機理

1）聲波機理。風(fēng)杯轉(zhuǎn)動時帶動風(fēng)哨工作，通過預(yù)先設(shè)置的槍聲、警報聲、鷹叫聲循環(huán)播放。

2）光學(xué)機理。風(fēng)杯轉(zhuǎn)動時，內(nèi)置反光鏡隨之轉(zhuǎn)動，從不同角度反射陽光；球型激光發(fā)射器不停旋轉(zhuǎn)，同時發(fā)射多束綠色激光，模擬生物產(chǎn)生視覺反射的條件。

3）氣味機理。釋放驅(qū)鳥劑，緩慢且持久地釋放出能夠影響鳥類神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)的特殊清香氣味，能夠保持兩年不斷散發(fā)氣味[2]。

2.3 功能特性

圓柱形連接帽的表面螺栓連接3組以圓柱為中心且互成120 °的連接桿，連接桿另一端固定設(shè)置半球型風(fēng)杯，杯內(nèi)固定設(shè)置反光鏡。半球型風(fēng)杯利用風(fēng)力實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，反光鏡隨半球型風(fēng)杯轉(zhuǎn)動不同角度反射陽光；連接桿內(nèi)置驅(qū)鳥劑，緩慢且持久地釋放出影響鳥類神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)的特殊氣味；圓柱形連接帽的頂端設(shè)置可旋轉(zhuǎn)球型激光發(fā)射器，發(fā)射多束綠色激光；主機箱頂部固定設(shè)置反光型太陽能光伏板，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換；主機箱內(nèi)部裝設(shè)超聲波揚聲器及語音揚聲器，通過聲波機理進行驅(qū)鳥。

3 研究內(nèi)容

3.1 超聲波發(fā)生器

超聲波發(fā)生器是該裝置實現(xiàn)聲波機理驅(qū)鳥的重要組成部分。

超聲波設(shè)定為1 min掃頻和1 min定頻，25 kHz～45 kHz頻率范圍內(nèi)不斷變換，循環(huán)速度為1 s。工作期間，隨機選取1個頻率工作1 min。裝置按照“超聲波：語音：停止=2:2:1”的規(guī)定工作，即超聲波工作2 min，語音工作2 min，停止1 min。人類的聽覺范圍約為20 Hz～20 000 Hz，裝置的超聲波輸出頻率為25 kHz～45 kHz，人類的聽覺系統(tǒng)對于20 kHz以上頻段的頻率無法產(chǎn)生響應(yīng)，超聲波的功率尚未達到穿透人體的能力，所以對人體沒有不良影響[3]。

3.2 球型激光發(fā)射器

球型激光發(fā)射器是裝置實現(xiàn)光學(xué)機理驅(qū)鳥的重要組成部分。對于鳥類而言，視覺最為敏感。相關(guān)試驗表明，鳥眼對于波長為532 nm的綠色激光最為敏感。鳥類對不同顏色、不同波長光束反應(yīng)統(tǒng)計，如圖4所示。

圖4 鳥類對不同顏色、不同波長光束反應(yīng)統(tǒng)計

球型激光發(fā)射器主要用于夜間或光照強度不高的時段，當外界光線低于15 000 lux時開始旋轉(zhuǎn)，同時發(fā)射直徑為160 mm，波長為532 nm的多束“棒狀”綠色激光，模擬生物產(chǎn)生視覺反射的條件，綠色激光棒掃射時，鳥類猶如看到成群綠色大棒，以此達到驅(qū)鳥效果。

球型激光發(fā)射器發(fā)出激光束等級為二級激光，符合IEC 60825-1 Ed.1.2標準要求，對人體眼睛無害。激光束低角度掃射周圍環(huán)境，實際最遠距離為600 m。在此需要說明，雖然激光束不會對人體的皮膚和眼睛造成傷害，但工作人員應(yīng)盡量避免眼睛直視激光束。

3.3 驅(qū)鳥劑

驅(qū)鳥劑是裝置實現(xiàn)氣味機理驅(qū)鳥的重要組成部分。驅(qū)鳥劑緩慢、持久地釋放出一種能夠影響鳥類神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)的特殊清香氣味，鳥類聞后即會飛走，在其記憶期內(nèi)不會再來。裝置中的驅(qū)鳥劑有效成分含量高，持效時間長，同時具有生物降解性，安全性能高，對人畜、環(huán)境及作物無害。

4 應(yīng)用展望

4.1 測試數(shù)據(jù)

將10款相同型號的驅(qū)鳥裝置在同一環(huán)境下完成充放電模擬試驗，如圖5所示。平均充電時間為12.11 h，平均放電時間為36.06 h。將測試后的所有樣品置于不同鳥巢附近，所有功能同時開啟并記錄裝置續(xù)航時間，觀察鳥類是否回巢。結(jié)果顯示，鳥類均無返回現(xiàn)象。經(jīng)過試驗驗證，變電站設(shè)備驅(qū)鳥裝置能夠阻止鳥類在裝置保護范圍內(nèi)的侵入和棲息，有效防止鳥害的形成，達到了預(yù)期目標。

圖5 響應(yīng)時間統(tǒng)計圖

4.2 實際反饋

目前，變電站設(shè)備驅(qū)鳥裝置已在多個不同電壓等級的變電站內(nèi)投入使用。通過實際反饋，裝置具有以下特點：第一，覆蓋范圍廣，多點位、全覆蓋置于不同設(shè)備的構(gòu)架或變電站智能巡檢機器人上，能夠有效阻止鳥類在裝置保護區(qū)內(nèi)侵入或棲息。第二，綜合化、智能化驅(qū)鳥，彌補了以往同類產(chǎn)品功能單一的缺點，驅(qū)鳥效果更明顯。第三，裝置所用的激光束和驅(qū)鳥劑真正做到緩慢釋放，有效驅(qū)趕，不傷害鳥類，同時具有生物降解性，安全性能高，對人畜、環(huán)境及作物無害。第四，裝置安裝便利，不受空間限制，完美契合防護區(qū)域，實時防護。驅(qū)鳥裝置的投入使用，有效提升了變電站設(shè)備的供電可靠性，在較大程度上降低了人力維護成本。

5 結(jié)語

針對電力設(shè)備日趨上升的鳥害事故及隱患，研發(fā)了變電站設(shè)備驅(qū)鳥裝置。裝置安全性好，驅(qū)鳥效率高，經(jīng)濟實用、安裝便利。作為驅(qū)鳥工具，也可廣泛應(yīng)用于航空航天、農(nóng)田基地、倉儲車間等需要驅(qū)趕鳥類的場合，能夠進一步消除潛在的隱患，且不破壞生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)人與自然和諧相處初衷。