苗淞，孔祥政
（ 1. 山东网源电力工程有限公司，山东 济南 250000；
2. 国网山东省电力公司超高压公司，山东 济南 250000 ）
变电站是电网安全运行的关键设备之一，大多建立在远离城市中心的郊区或山区，地势平坦、空旷，周围生态环境良好，各类飞禽活动较为频繁。据统计，某电网2020年至2021年期间，鸟害造成的设备跳闸事故已经攀升至跳闸原因的首位，对电网安全稳定运行产生了严重威胁。本文提出一种变电站设备驱鸟装置，结合声、光、气味、颜色和超声波等方式，确保电力系统运行的安全性和可靠性。
鸟类活动对电力设施的危害由来已久，呈逐年呈上升趋势，其主要行为体现在，鸟类在电力设备构架、电容器本体、电抗器本体等设备上筑巢，杂物坠落造成运行设备绝缘降低而短路，如图1所示。鸟类在电力设施上方飞行中产生的粪便引起运行设备闪络，鸟类在变电站内飞行中穿越运行设备造成设备接地，如图2所示。鸟害事故的频繁发生，已经逐年呈上升趋势[1]。某电网220 kV及以上输变电设备跳闸原因统计，如图3所示。随着国家电网建设的不断发展，变电站的数量也在不断增长。目前，大量的变电站采用了自动化无人值守模式，运维人员对电力设备的巡视存在一定的周期，对于设备架构、避雷针等高处的鸟巢，更是难以处理，存在严重的安全隐患。
图1 变电站不同设备上的鸟类筑巢情况
图2 鸟类粪便造成不同设备闪络、短路、接地等危害
图3 某电网220 kV及以上输变电设备跳闸原因统计
2.1 性能指标
变电站设备驱鸟装置，如图1所示。相关技术性能参数，见表1。
图1 变电站设备驱鸟装置示意图
表1 变电站设备驱鸟装置技术性能指标
2.2 工作机理
1）声波机理。风杯转动时带动风哨工作，通过预先设置的枪声、警报声、鹰叫声循环播放。
2）光学机理。风杯转动时，内置反光镜随之转动，从不同角度反射阳光；
球型激光发射器不停旋转，同时发射多束绿色激光，模拟生物产生视觉反射的条件。
3）气味机理。释放驱鸟剂，缓慢且持久地释放出能够影响鸟类神经系统、呼吸系统的特殊清香气味，能够保持两年不断散发气味[2]。
2.3 功能特性
圆柱形连接帽的表面螺栓连接3组以圆柱为中心且互成120 °的连接杆，连接杆另一端固定设置半球型风杯，杯内固定设置反光镜。半球型风杯利用风力实现旋转，反光镜随半球型风杯转动不同角度反射阳光；
连接杆内置驱鸟剂，缓慢且持久地释放出影响鸟类神经系统、呼吸系统的特殊气味；
圆柱形连接帽的顶端设置可旋转球型激光发射器，发射多束绿色激光；
主机箱顶部固定设置反光型太阳能光伏板，实现光电转换；
主机箱内部装设超声波扬声器及语音扬声器，通过声波机理进行驱鸟。
3.1 超声波发生器
超声波发生器是该装置实现声波机理驱鸟的重要组成部分。
超声波设定为1 min扫频和1 min定频，25 kHz～45 kHz频率范围内不断变换，循环速度为1 s。工作期间，随机选取1个频率工作1 min。装置按照“超声波：语音：停止=2:2:1”的规定工作，即超声波工作2 min，语音工作2 min，停止1 min。人类的听觉范围约为20 Hz～20 000 Hz，装置的超声波输出频率为25 kHz～45 kHz，人类的听觉系统对于20 kHz以上频段的频率无法产生响应，超声波的功率尚未达到穿透人体的能力，所以对人体没有不良影响[3]。
3.2 球型激光发射器
球型激光发射器是装置实现光学机理驱鸟的重要组成部分。对于鸟类而言，视觉最为敏感。相关试验表明，鸟眼对于波长为532 nm的绿色激光最为敏感。鸟类对不同颜色、不同波长光束反应统计，如图4所示。
图4 鸟类对不同颜色、不同波长光束反应统计
球型激光发射器主要用于夜间或光照强度不高的时段，当外界光线低于15 000 lux时开始旋转，同时发射直径为160 mm，波长为532 nm的多束“棒状”绿色激光，模拟生物产生视觉反射的条件，绿色激光棒扫射时，鸟类犹如看到成群绿色大棒，以此达到驱鸟效果。
球型激光发射器发出激光束等级为二级激光，符合IEC 60825-1 Ed.1.2标准要求，对人体眼睛无害。激光束低角度扫射周围环境，实际最远距离为600 m。在此需要说明，虽然激光束不会对人体的皮肤和眼睛造成伤害，但工作人员应尽量避免眼睛直视激光束。
3.3 驱鸟剂
驱鸟剂是装置实现气味机理驱鸟的重要组成部分。驱鸟剂缓慢、持久地释放出一种能够影响鸟类神经系统、呼吸系统的特殊清香气味，鸟类闻后即会飞走，在其记忆期内不会再来。装置中的驱鸟剂有效成分含量高，持效时间长，同时具有生物降解性，安全性能高，对人畜、环境及作物无害。
4.1 测试数据
将10款相同型号的驱鸟装置在同一环境下完成充放电模拟试验，如图5所示。平均充电时间为12.11 h，平均放电时间为36.06 h。将测试后的所有样品置于不同鸟巢附近，所有功能同时开启并记录装置续航时间，观察鸟类是否回巢。结果显示，鸟类均无返回现象。经过试验验证，变电站设备驱鸟装置能够阻止鸟类在装置保护范围内的侵入和栖息，有效防止鸟害的形成，达到了预期目标。
图5 响应时间统计图
4.2 实际反馈
目前，变电站设备驱鸟装置已在多个不同电压等级的变电站内投入使用。通过实际反馈，装置具有以下特点：第一，覆盖范围广，多点位、全覆盖置于不同设备的构架或变电站智能巡检机器人上，能够有效阻止鸟类在装置保护区内侵入或栖息。第二，综合化、智能化驱鸟，弥补了以往同类产品功能单一的缺点，驱鸟效果更明显。第三，装置所用的激光束和驱鸟剂真正做到缓慢释放，有效驱赶，不伤害鸟类，同时具有生物降解性，安全性能高，对人畜、环境及作物无害。第四，装置安装便利，不受空间限制，完美契合防护区域，实时防护。驱鸟装置的投入使用，有效提升了变电站设备的供电可靠性，在较大程度上降低了人力维护成本。
针对电力设备日趋上升的鸟害事故及隐患，研发了变电站设备驱鸟装置。装置安全性好，驱鸟效率高，经济实用、安装便利。作为驱鸟工具，也可广泛应用于航空航天、农田基地、仓储车间等需要驱赶鸟类的场合，能够进一步消除潜在的隐患，且不破坏生态环境，实现人与自然和谐相处初衷。
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