110kV變電站鳥害激光立體防治系統
（國網平涼供電公司，甘肅 平涼 ）
孫海鴻，馬軍林
摘要：現有的驅鳥措施主要針對輸配電線路，而分佈廣泛的110kV 變電站同樣遭受鳥害侵襲，卻少有針對性的鳥害防範研究。相較於輸配電線路，110kV變電站主要位於城區周邊，鳥類聚集嚴重，現有的驅鳥措施較為簡單，並不可靠。對110kV變電站的鳥害進行分析，並有針對性的提出改進措施，並提出該措施的研究方法。
關鍵詞：110kV變電站；鳥害；激光立體防治系統
為了使鳥害引起的110kV變電站安全事故消滅在萌芽狀態，就必須針對鳥害特點，提出有效的防治方法。因動物特有的對環境適應性，傳統的驅鳥措施已經不能滿足要求。如何降低鳥害對110kV變電站的影響，保證電氣設備安全、電網運行安全，採取哪些安全措施，都是值得認真思考的問題。
1 鳥害激光立體防治系統研製的重要意義
1.1 項目研究內容緊密相關的電力生產水平及發展方向根據甘肅省平涼市以往的防鳥害工作總結，以前主要採用了的驅鳥技術為恐嚇型驅鳥（如鳥叫聲音、超聲波）和物理隔離型防鳥（如防鳥隔板、防鳥刺），這2 種方法都存在鳥類的適應性和功能單一的缺陷，尤其是對鳥類空投雜物和空中捕食毫無防範效果。
1.2 項目成果對該現狀和技術發展的作用
目前最先進的驅鳥技術是激光驅鳥技術，該技術不但具備恐嚇型驅鳥功能外，還有刺激驅鳥功能，該技術有較好地克服了鳥類的適應性，並能實現遠距離、綜合立體防護的要求，研究適合變電站需求的驅鳥實施方案。
1.3 項目應用和推廣的途徑
以目前相對變電站已有較豐富和成熟的線路防鳥害措施作參考，變電站防鳥害預防對策有以下2 個方面。 除了以往的傳統驅鳥方法，如掛小紅旗、安裝風鈴，裝驅鳥刺，有一種新興的防鳥害技術目前正在推廣，這項技術是由公司長期在電力線塔，變電站的防腐維護，安裝、防止鳥害的施工中，根據大量驅逐鳥類的實戰經驗結合對鳥類習性的研究而發明的。
1.4 項目成果推廣後直接和間接效益
直接經濟效益。以甘肅省平涼市為例，項目推廣實施後，全市每年可減少鳥害故障及站所檢修停電時間400 h。按線路平均負荷電流200 A，用戶功率因數0.9計算，每年可增供電量1247 MWh。每千瓦時以0.8 元計，共計產生經濟效益約99.76 萬元。本項目擬通過研究、應用變電站鳥害激光立體防治的新技術，適用於多種場合的供電需求。
間接經濟效益。採用該技術後能夠提高電網的供電可靠率，由以前的99.966% 提高至99.969% ；故障搶修停電時間由以前的每次約4.5 h 縮短至1.5 h ；站所檢修停電時間由以前的每次約2.5 h 縮短至1.5 h，提高了勞動生產率。
2 項目的理論和實踐依據
2.1 項目研究理論和實踐依據
對於鳥類而言，視覺是最為敏感的，尤其是對於波長為532 nm 的綠色激光。激光驅鳥器利用這一特性, 工作時發出一束直徑152 mm 波長為532 nm 的“棒狀”綠色激光，模擬生物產生視覺反射的條件，綠色激光棒掃射過來時，鳥類猶如看到一根綠色大棒，以此達到驅鳥效果，是目前比較有效的自動激光驅鳥器。鳥怕綠光，因此從激光發射器發出來，也是強烈的綠色光束，這對鳥類來說，有巨大威懾力。 激光驅鳥器發出一束醒目的對視覺安全的二級綠色激光，當照射到鳥類附近時，使鳥類受到驚嚇而恐慌逃跑。它發出的綠色激光束能掃射3000 m 的線路及草地往返僅需5 ～ 10 min。 激光驅鳥器不僅是鳥兒們沒見過的新武器，而且還能彌補晚上驅鳥的不足。
2.2 項目研究原理
驅鳥器採用太陽能蓄電池供電，利用波長為532 nm功率為500 mW 的綠色激光驅鳥，鳥類學家經過無數試驗證明，鳥眼對這種規格的激光束最敏感，同時配合全自動雲臺，對重要的區域不間斷掃描，從而改變鳥對某些重要區域的依賴性，進而達到驅鳥的目的。
2.3 項目研究的關鍵和難點
2.3.1 驅鳥激光光源的研製
現在激光光源技術主要分為國產與進口，根據甘肅省平涼市的環境，須優先選用能實際通過浸水負荷循環後工頻耐壓試驗的相關產品。另外在試點現場進行現場示範時如何進行效果評價還須要制訂可行的方案。
2.3.2 激光光源溫控技術的實現
激光光源產生光源是由晶體在諧振腔內吸收基頻光的輻射，產生頻率變換的同時，不可避免地會吸收光能量而發熱，從而引起晶體通光方向局部區域內溫度的升高。會使得晶體在這一區域內的折射率隨之產生局部的不均勻變換，導致原來的位相匹配條件被破壞，嚴重地影響晶體的諧波轉換效率。根據上述現象，必須保證激光光源內部晶體的溫度在一定範圍內。故必須對激光器內部進行溫度控制和外部降溫的方法，外部降溫採取半導體冷卻技術。
2.3.3 激光器管理電源的開發
激光光源能否正常工作，需要一款穩定的電源，激光電源的控制系統是整個電源系統的心臟，它的性能好壞、功能強弱直接影響激光電源的性能。就目前而言，完成電源控制的電路在結構上主要分成3 類：一是模擬控制系統，其基本設計思想是採用分立元件或中小規模集成電路構成的模擬調節器來調節電源的輸出電流、電壓、功率等，存在著電路結構複雜，參數的確定須改動外接阻容參數，現場調試較為麻煩等問題；二是部分數字化控制系統，它以單片機為控制核心，因為其功能和速度的限制，只能完成控制方程計算，而不能完成大計算量和要求實時控制的任務；三是所採用的DSP 控制系統，這是電源技術的一個發展方向，它使得硬件電路大大簡化，又可採用一些比較先進的控制方案來提高控制精度，同時也提高了整個系統工作的可靠性。
2.3.4 變電站鳥害激光立體防治佈局的研究
研究變電站鳥害激光立體防治佈局的安裝位置特別重要，需要根據不同的鳥害等級設計出一級、二級、三級佈防標準。一級佈防標準為重要設備區佈防即可；二級佈防標準為全站每200 m2 佈防一臺的標準；三級佈防為地面及架構同時佈防的方式。
3 項目研究內容和實施方案
3.1 總體要求與整體方案
為了實現甘肅省平涼市110kV變電站鳥害的立體防治工作，需要做到減少鳥在變電站範圍內築巢、駐留、亂闖及空投雜物，並遠離變電站。根據調研鳥類在繁殖季節喜歡在變電站中龍門架上築巢，其築巢材料有樹枝、枯藤、廢棉線，甚至還有鐵絲。這些材料下落可能短接幾片瓷瓶，從而引起線路跳閘。各種大鳥覓食後喜歡落在橫擔上，歇息時大量排放糞便，會汙染瓷瓶，降低瓷瓶串外絕緣強度，而引起跳閘，有的鳥類經常鑽進變壓器或交流濾波器的空隙中導致瞬間故障。同時空投雜物也是鳥害事故的主要原因之一，經調研，凡是可能高空拋物的鳥類活動，都主要集中在地表最高點以上30 m 以內的高空，主要為鳥類鑄巢的叼移活動。為了防止以上鳥害事故的發生，所以提出110 kV 變電站鳥害激光立體防治系統總體要求和整體方案。
核心方案為在變電站四周圍牆上分別安裝上激光驅鳥器，使激光驅鳥器形成一個寬200 m、高50 m 的一個激光牆，使50 m 以下的鑄巢期的鳥類不能進入變電站上空，從而實現變電站鳥害立體防治的目的。
3.2 110 kV變電站鳥害激光立體防治關鍵技術研究
根據甘肅省平涼市以往的防鳥害工作總結，以前主要採用了的驅鳥技術為恐嚇型驅鳥和物理隔離型防鳥，這2種方法都存在不能克服鳥類的適應性和防護功能單一的缺陷，尤其是對鳥類空投雜物和空中捕食打鬥毫無防範效果。而目前最先進的驅鳥技術是激光驅鳥技術，該技術不但具備恐嚇型驅鳥功能外，還有能量刺激驅鳥功能，該技術可較好地克服鳥類的適應性，並能實現遠距離、綜合立體防護的要求。我們的工作是研究適合變電站需求的實施方案。
3.3 研究變電站鳥害激光立體防治佈局實施方案
研究變電站鳥害激光立體防治佈局的實際運行方案，並在試點現場進行現場示範，並根據在試點現場的示範應用編制出符合《國家電網公司電力安全工作規程》的標準化作業指導書。
3.4 110 kV變電站鳥害激光立體防治系統經濟性分析
根據項目綜合情況，進行經濟性評估，並編制出現場應用的綜合效果與可靠性的評價原則與評價方法，方便使用單位實際操作，提高鳥害激光立體防治系統的資產利用率。
在一個合適的位置安裝激光驅鳥，可以照射變電站內其他位置的，實際中可以根據現場的環境和需求進行調整。
4 結束語
由於鳥害防治對110 kV 變電站的安全運行至關重要，傳統驅鳥措施已不能滿足要求，這樣的現狀要求新技術在研發過程中嚴謹務實、其成果要安全高效。這樣才能確保人身、設備、電網的安全，確保電力系統的生產安全和設備穩定長久的運行。
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