220KV变电站激光防鸟设备的研制与应用汪晨

220KV变电站激光防鸟设备的研制与应用汪晨

汪晨1成兵2

（国网安徽省电力公司芜湖供电公司安徽芜湖241000）

摘要：驱鸟器是目前变电站解决防鸟害技措中的主要方法。结合各种鸟害形成的原因和传统驱鸟方法类比，对国网供电部门最新研制使用的激光防鸟设备进行应用分析。

关键词：变电站激光防鸟设备防鸟

1、前言

变电站是电网的重要组成部分，它能否正常运行，直接关系到电网的安全与可靠。我国气候复杂，自然环境多样，鸟类食物丰富，为许多鸟类栖息、繁殖或越冬提供了良好条件，特别是作为长江流域的安徽省南部地域是我国各种鸟类活动区域的典型区域。另外变电站的占地一般都比较大及输电线路走廊对周围环境的影响，变电站一般远离城市中心，更多选于郊区或山区，并且一般采用户外布置的形式，远离城区的户外型变电站，生态环境较好，鸟类活动频繁，鸟害对该类型变电站的安全运行威胁很大。据电力公司变电部门不完全统计，现在鸟害事故已占到变电事故的10%左右，已经成为电网安全运行的重要隐患。所以解决鸟害对电网减少故障引起的经济损失、提高供电可靠性、维护电网稳定及提升供电企业形象具有重要意义。

2、变电站主要鸟害的形式

2.1变电站内各类型鸟类筑巢形成的鸟害

特别是中大型鸟类在变电站户外构支架上或变电站周围的树木上筑巢活动，长江流域主要是喜鹊、灰喜鹊、乌鸦等这些鸟口叼树枝、铁丝或杂草等物，在变电站上空飞行杂物极易掉落在户外电气设备上，当杂物掉落在电气设备带电部位时就可能引起设备的接地故障。变电站户外构支架，特别是钢结构的户外构支架，其结构(有较多的空隙)对鸟类筑巢十分方便，且构架高度较高，在僻静开阔的庄稼地带更显突出，因而鸟类较喜爱在该处筑巢。刮风下雨时，构支架上的鸟巢被风雨吹散掉落在电气设备上时，也容易引起设备的接地故障。另外现在很多智能变电站实行无人值守，运行人员的巡视有一定的周期，鸟类筑巢不易及时发现且鸟类口叼杂物在变电站上空飞行更是无法及时发现，因此，鸟类筑巢是造成变电站鸟害故障的主要原因之一。这类型故障主要在南方长江流域的各省变电站，特别是安徽省芜湖市的瑞丰220kV变电站、月桥220kV变电站、通江220kV变电站等。

2.2变电站内各类型鸟类飞行活动形成的鸟害

特别是中大型鸟类，如东方白鹳、黑鹳、老鹰及秃鹫等，翅膀展开时更大。这些大体形的鸟类在变电站户外设备上空飞行或停歇在构支架上，因构架高度较高，大型鸟类更喜欢停歇在构架上，因高度优势有利于其观察四周地形及捕食对象的位置，方便捕食。因这些大型鸟类在变电站电气设备上空飞行或停歇在构架上，同时对设备的安全运行构成十分大的威胁，极容易在展翅飞翔时身体短接空气间隙，造成设备的相间短路或接地短路，引起设备故障。中大型鸟类鸟害主要发生在我国南方的大部分区域，安徽所在的长江流域也是主要此类鸟害区域。

2.3变电站内各类型鸟类排泄物形成绝缘闪络故障

鸟类在变电站的构支架上栖息排便，鸟粪污染站内绝缘子串或电气设备的外绝缘。据中国农业大学与北京林业大学资料不完全统计，早晨(3：00－7：00期间)及黄昏（17:00-21:00）是鸟类活动频繁的时间，栖息在构架上的各种鸟类，他们白天觅食，夜间休息，经过一夜的消化及白天的活动，早晨及黄昏是它们排泄粪便较集中且数量最多的时间，加上这期间内空气湿度大，易形成晨雾，在湿度和晨雾的共同影响下，为受鸟粪污染的绝缘形成击穿放电提供有利的条件。同时因巡视周期或人员因素影响，受鸟粪污染的绝缘没有得到及时发现、及时清洗，遇阴雨或大雾天气时，也容易引起绝缘击穿放电。这类型故障主要发生在长江流域及珠江流域的南方大部分区域，特别是在长江流域的变电站，国网芜湖供电公司的瑞丰220kV变电站、月桥220kV变电站、通江220kV变电站等典型变电站。另一种是绝缘表面未受鸟粪污染，而是因鸟的排泄物较稀，并以自由落体的方式下落，具有一定导电性的鸟粪通道将绝缘周围空气间隙短接，当鸟粪通道的前端接近绝缘高压端达到某一距离时，间隙被击穿，形成局部电弧。且鸟粪的电导率较高，局部电弧最终导致绝缘闪络，引起故障。这类型鸟害故障在我国的大部分区域都存在。

3、变电站已有防护措施分析

目前，各供电公司输变电单位驱鸟所采用的技术措施主要有鸟刺、风车式驱鸟器、语音驱鸟器、高压电子脉冲电击驱鸟、电容放电产生空爆、强光驱鸟等。我们调研了部分常见的驱鸟装置，对其性价进行了对比：

噪音型使用比例最高，安装比较方便、种类也比较多，但存在的最大问题就是使用一段时间后鸟类容易适应。数据表明鸟类适应超声波类的周期在3-6个月，其他噪音适应周期只有1-2个月。

机械型作用是比较明显的，但是由于其作用范围太小，无法在变电站内大面积覆盖，且由于与带电设备安全距离等原因，不适合在变电站使用。因此使用比例较低。

光学型同样存在鸟类适应的问题，且大范围安装造成环境影响，也，不适合在变电站使用。因此使用比例较低。

4、变电站激光防鸟设备研制分析

4.1国内研究水平综述

目前国内鸟类专家通过研究鸟类的习性，发现鸟类对于非自然环境产生的激光较为敏感，通过分析鸟类大脑的成像，当某些波段的激光射入鸟类的眼睛时，鸟类会误认为有物体快速靠近，从而产生恐惧，立刻离开。由于直接作用于大脑，鸟类无法分辩是否是真实图像，不会产生适应性。

目前这种技术在民航方面已得到部分应用，已经取得了较好的效果。但是在变电站还未得到应用，没有对变电站的鸟类是否有作用进行研究，也没有进一步研究其在变电站实现的方法。

4.2变电站激光防鸟设备的工作原理

我们根据参考文献，并试验了不同波段下鸟类的反映情况。下图是鸟类对光谱的敏感曲线图：

从上图可知鸟类最怕520nm左右的绿光，当从激光防鸟设备中发出的绿色激光束照射到鸟类附近时，鸟类出于本能求生反应会惊恐迅速逃逸。激光束按照可编程路径不断的循环扫描，创建一个永久的危险区域，影响了鸟类赖以生存、栖息和觅食的生态环境，最终刺激鸟类寻找新的、安全的栖息地。

4.2.1具体工作流程：有源稳压供电，通过同步时钟管理系统根据需要来触发中央处理器工作转化为数字信号启动激光系统工作，激光器发出的绿色激光束按照可编路径不断的循环扫描，创建一个影响鸟类的危险区域，达到驱鸟的效果。

4.2.2该设备特性：该设备有源稳压供电，激光波长520nm，有效半径范围大于30M；功耗低，工作稳定、高效智能；结构紧凑；安装方法简单、方便；可适应户外恶劣环境；防水、防寒、防爆。

5、变电站激光防鸟设备的应用及特点

目前该设备在国网安徽省电力公司芜湖供电公司的瑞丰220kV变电站、月桥220kV变电站、通江220kV变电站等安装使用已经近百台运行一年多效果良好，运行稳定安全可靠，这几个变电站以前鸟害严重现在已经基本解决鸟害对变电站的影响，为变电设备的稳定运行提供了可靠的保障。

该设备安装简便，变电站只需根据实际情况择点安装即可。它克服了传统各类驱鸟设备的诸多弊端，该设备通过发出绿色的激光束来达到驱鸟效果，使之鸟类远离电网输变电设备，效果持久；功耗低；性能可靠；安全性好；免维护；结构简单灵巧，易于安装；对鸟类不会构成危害，且环保，无污染，它可以彻底的解决鸟害的问题。

该产品符合《半导体激光器总规范》、《半导体激光器测试方法》；且通过安徽省电子信息产品质量监督检验院检验。

6、变电站激光防鸟设备的应用效果

该设备通过在国网安徽省电力公司芜湖供电公司安装近百台运行一年的效果证明，该防鸟设备运行稳定，对人体无任何影响，驱鸟效果良好。达到以下效果：1）该设备发出的绿色激光束对于驱除变电站附近鸟群效果极其明显；2）激光束按照可编程路径不断的循环扫描，创建一个永久的危险区域，影响了鸟类赖以生存、栖息和觅食的生态环境，最终刺激鸟类寻找新的、安全的栖息地；3）该设备激光束强度与环境光照强度控制在一定范围，达到人类视觉防护的二级防护标准，避免对人类构成伤害；4）该设备完全做到了智能化，免维护，且不受外界环境的制约，能很好的适应各种恶劣天气（防寒、防潮、防雷等）。

我们观察对比了激光驱鸟器启动前一个小时，开机后一个小时，不同区域内的飞入的使用效果：

通过上表可以看到鸟巢数量没有增加，说明鸟类无法适应激光驱鸟器的干扰环境下生存。

7、结论

该激光防鸟装置已经做到了完全智能化，且不受外界环境的制约，能很好的适应各种恶劣天气（防寒、防潮、防雷等），满足国家电网技措要求，可以完全有效的解决鸟害带来的各种问题。

（1）基本解决变电站鸟害引起的运行故障，为变电站稳定安全运行提供可靠保障。

（2）该激光防鸟设备为国内电力行业首创，是目前最安全可靠的防鸟设备。

（3）在保障变电站安全稳定运行的同时，且对环境及鸟类不会构成任何的伤害，达到人与鸟类和谐共存的目的。

作者简介：汪晨、高级工程师，多年来从事变电运行工作

成兵：高级工程师，多年从事变电设备检修运维工作。