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基于输电线路的新型驱鸟装置设计与实现朱海槟

发表时间：2020/5/9 来源：《电力设备》2020年第2期作者：洪浩刘平杨易斐朱海槟陈鹏杨浩宇张媛

[导读] 摘要：文章以基于输电线路的新型驱鸟装置设计与实现为研究对象，首先简单介绍了输电线路的鸟害故障，随后分析了鸟害特点，最后围绕如何进行新型驱鸟装置的设计，提出了一些具体的设计实现思路与措施，以供参考。

        (国网河南省电力公司开封供电公司河南开封 475000)
        摘要：文章以基于输电线路的新型驱鸟装置设计与实现为研究对象，首先简单介绍了输电线路的鸟害故障，随后分析了鸟害特点，最后围绕如何进行新型驱鸟装置的设计，提出了一些具体的设计实现思路与措施，以供参考。
        关键词：输电线路；鸟害；驱鸟装置；设计实现
        前言：在输电线路跳闸的各种因素中，鸟害是继雷击、外力破坏、覆冰之后的第四大危害，尤其是在春夏季节，气温回暖，食物充足，高温多雨，而鸟类进入繁殖季节，因此停留在输电线路上的鸟类更多，更容易引发输电线路短路、闪络击穿等故障问题，不利于输电线路的安全。而传统驱鸟方式较为落后，效率低下，需要通过对一种新型的驱鸟装置设计与实现进行探讨分析，更有助于保障输电线路的稳定性。
        1.输电线路鸟害故障分析及鸟害特点分析
        1.1输电线路鸟害故障分析
        1.1.1鸟粪闪络分析
        鸟在输电线路之上经常会排泄一些粪便，从而会引起绝缘子出现闪络。究其原因在于，由于很多鸟粪比较稀，因此本身导电率高，并且容易在绝缘子表面流淌，随着稀鸟粪不断增加，导致绝缘子表面被稀鸟粪覆盖，容易引发绝缘子裙边短接，出现闪络故障。除此之外，鸟粪在经鸟类排泄后下落过程中，会导致绝缘子串附近的电场产生畸变，也会引发闪络击穿问题，这也是为什么在绝缘子表面干净的情况下会出现“不明闪络”问题的原因。
        1.1.2鸟叨啄复合绝缘子分析
        一些鸟类受自身生长习性的影响，比如灰喜鹊、乌鸦等，在输电线路之上停留时，喜欢叨啄复合绝缘子硅橡胶伞裙护套，在长期的叨啄下，会导致裙套破坏，芯棒暴露，若发现不及时，容易引发严重的电力安全事故[1]。
        1.1.3鸟类飞行故障
        一些鸟类自身体型比较大，并且喜欢在输电线路之间进行飞行嬉戏，而张开的翅膀有可能导致绝缘子串出现短接问题，很容易造成配电线路相间短路或单相接地故障。
        1.2输电线路鸟害特点
        1.2.1区域性
        对于输电线路而言，尤其是架空线路，经常位于人烟稀少的荒郊野外，尤其是在河流、水库分布区域，由于这一区域水源丰富食物充足，而且周围很少有高大树木或树林，因此鸟类很喜欢在此区域内输电线路上筑巢和栖息，因此更容易引发输电线路鸟害问题。
        1.2.2季节性
        输电线路鸟害问题多发生于春夏季，因为这一季节是鸟类繁殖的旺季，经常在杆塔上筑巢产卵。与此同时，在春夏季节，温度适宜，鱼虾昆虫增多，鸟类觅食更加容易，排便次数也会增加，再加上夏季高温多雨，空气潮湿，因此更容易引发线路闪络故障。
        1.2.3时间性
        鸟害故障多在凌晨或清晨发生，究其原因在于，这一时间段的空气湿度比较大，并且容易起雾，从而为闪络击穿放电的有利条件，不仅如此，在这一时间段，鸟类粪便排泄也较集中，因此鸟害故障更容易发生在该时间段内。
        2.新型驱鸟装置设计与实现
        2.1 电源系统
        在电源系统设计中，主要采用了晶体硅电池板板与蓄电池，前者依靠太阳能发电，然后将这些电量传输至为蓄电池组中，从而为驱鸟器提供源源不断的电能，确保驱鸟器工作状态不会因能源缺失问题被打断。

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具体来说，本次设计采用的晶体硅电池板规格为90 mm×70 mm，通过这一电池将太阳能转化为电，为驱鸟器提供电量，该电池太阳能转换效率为保底为15%左右，在适合的条件下，比如天气晴朗、光照充足，那么太阳能转换电能的效率最高可达到24%，单晶硅电池在封装时，采用了防水树脂、钢化玻璃，因此本身非常坚固耐用，服役期限可达20年之久。在本次设计中，还加入了智能芯片，从而能够实现对电能供应的智能控制，避免过量充电，能够有效延长蓄电池使用寿命[2]。
        另一方面，在本次蓄电池组设计中，采用了锂聚合物电池，电池容量为3 000 m Ah。该电池不仅性能优化，而且比较轻量，易安装，同时还具备安全、环保等多种优势特点。在电池封装方面，采用的是铝塑材质，因此如果内部出现问题，可以直接通过外包装表现出来，即使发生了安全事故问题，自身也不会产生电池爆炸问题，因此在应用方面更加安全。
        2.2 驱鸟声源设计
        在本次设计中，采用了太阳能超声波驱鸟器，能够基于不同的鸟类，发射出对应的干扰超声波，最终达到驱赶鸟类的目的。具体而言，首先超声波驱鸟器能够发射一种特定频率的超声波，从而对鸟类的神经系统、生理系统造成直接的干扰刺激，能够让鸟类产生一种强烈的“不适感”，最终达到驱逐鸟类的目的。由于超声波输出频率在20 k Hz以上，远远超过了人耳的接收能力，因此人耳不会听到，且超声波驱鸟器整体功率也比较低，消散速度快，因此不会对人体健康带来不利的影响。同时在本次设计中，基于鸟类听觉的特采用了一枚智能芯片，该芯片集太阳能充放电与变频超声波控制功能为一体，因此不需要担心其能源供应不足问题，保证了其能够稳定的工作。除此之外，还在驱鸟器之中还设置了超声波喇叭，在本次设计中，工设置有4个超声喇叭，在设备四个方向设置，从而确保超声波能够环绕四周，形成一个无死角的超声驱逐空间，满足驱鸟器声源播放的要求。
        3 驱鸟器的材料选择及外形设计
        在本次设计中，将驱鸟器外形设置为一个小立方体。该立方体小巧玲珑，具体规格为100 mm×100 mm×70 mm。在立方体的顶部，设置有用于能源转换的太阳能电池板，在立方体四周，各安装一个超声波喇叭，设计外形与组件采用了3D打印技术制作而成[3]。在实施3D打印技术前，通常需要先在电脑上完成一个完整的三维立体模型设计，然后以此为依据，完成从3D模型到实物的打印输出，在模具制造、工业设计等领域有着较为广泛的应用，当下也可以直接用于产品的生产制造。该智能驱鸟器外型部件，全部采用3D打印技术打印而成。所采用的打印材料为聚乳酸（PLA），这种材料是一种生物降解材料，材料主要为一种植物淀粉，淀粉在经过糖化后，会分解成葡萄糖，葡萄糖再经过一些特定的菌种发酵，能够形成一种高纯度的乳酸，然后在一些特定的化学合成方法帮助下，合成这种聚乳酸材料。由于整个材料生产过程才用的是纯天然原料，因此有着良好的生物可降解性，不会对周围的环境带来污染，绿色环保优势非常显著。并且对于聚乳酸材料而言，不仅加工后的强度好，而且有效良好的热稳定性，能够承受170 ℃的高温，能够适用于不同的加工方式，如挤压、纺丝、双轴拉伸等，实际应用范围比较广，因此非常适合将这一材料作为驱鸟设备的外型材料进行使用。
        总结：综上所述，在输电线路实际运行过程中，经常会受鸟害的影响，引发闪络击穿等电力事故问题，对于输电线路稳定安全运行带来非常严重的影响。因此为了有效解决这一问题，需要加强对新型驱鸟器的设计，有效弥补传统驱鸟方式的不足，更好的保护输电线路的安全。
        参考文献：
        [1]张磊. 110 kV输电线路声光感应驱鸟器的研制[J]. 宁夏电力, 2018(2)23-24.
        [2]张运周. 基于次生波的输电线路智能驱鸟装置设计[J]. 自动化技术与应用2014(11):92-94.
        [3]辛增龙, 汤国锋. 一种输电线路用新型驱鸟装置[J]. 大科技2019(21):124-124.
        作者简介
        洪浩，(1971.01.01) 籍贯:河南商丘民族:汉学历:研究生   职称:高级工程师职务:发展部主任