220kV输电线路感应电压驱鸟试验和应用

刘希和 刘佳俊 柯贤友 余诗俊 汤国锋

（1.江西赣西供电公司，江西 新余 338000；2.美国亚利桑拉州立大学，美国 坦佩）

目前，随着人们爱鸟、护鸟意识的提高，鸟类的繁衍数量越来越多，鸟类选择在架空输电线路铁塔塔头频繁筑巢、排粪等活动，导致线路故障发生概率呈上升趋势，严重地威胁着电力系统及电网的安全运行。本文利用输电线路感应高电压这种强有力的手段，对鸽子进行了驱鸟模拟试验，并对线路主要鸟害的黑领椋鸟制定并进行了驱赶试验，即利用输电线路感应高电压来驱鸟，进行驱赶试验。旨在确定最有效的驱鸟方式来解决输电线路鸟害问题。

1 鸟害产生的原因分析

电力输电线路随着国民经济的发展而迅猛发展，电力输电线日益增多，同时随着我国对鸟类繁衍环境的改善，鸟害事故在高压输电线路的频频发生，已经严重影响到线路的正常运行和鸟类的安全；而且在220kV线路杆塔上的鸟粪和鸟巢比在110kV线路上的多，在铁塔上的鸟粪和鸟巢比在水泥杆塔上的多，在农田、林地、苗圃和山地的杆塔上的鸟粪和鸟巢比其他生境中的多，在中间绝缘子串上方横担上的鸟粪和鸟巢比其他位置上的多。

因鸟害造成高压线路跳闸的直接原因，①鸟粪：当鸟站在绝缘子挂点上方构件上排便时，粪便会落在绝缘子裙边上，由于其粪便存在粘连性，沿绝缘子裙边下滑并不断拉长，致使绝缘子串爬电比距减小。当绝缘子串爬电比距减少到一定程度时，在高电压作用下，就会造成带电导线沿绝缘子串对杆塔构件放电，导致线路发生接地故障而跳闸，这就是所谓的鸟粪拉丝放电；还有一种普遍情况是因为鸟粪在绝缘子上不断堆积，造成绝缘子表面严重积污，形成污秽层，在雾、露、霜、雪等气象条件下，污秽层湿润后，使其表面电导率增加，绝缘子泄漏电流急剧增大，产生局部放电并发展为沿面闪烙，造成接地故障而跳闸；②鸟巢：当鸟在绝缘子挂点上方构件上筑鸟巢时，鸟所叼筑鸟巢所需的材料可谓是五花八门，有稻草、树枝、树藤、野草、包装带、细铁丝等等，这些茿巢材料，被鸟放在绝缘子挂点上方构件上，飘下的材料有长有短，尤其是刮风下雨天，材料被雨淋打湿，很容易短接下面的绝缘子，造成线路放电跳闸故障；③鸟的活动：就是停留在杆塔上的大鸟在嬉戏或起飞时造成导线与杆塔、横担距离不够，直接放电，造成线路接地故障而跳闸。

在输电线路防鸟害方面，长期以来，人们都做了大量的研究与实践，开展了许多卓有成效的工作，具体措施归纳起来主要有安装防鸟刺、防鸟盒、机械式旋转驱鸟器、超声波惊鸟器等防鸟害装置，这些防鸟装置在防鸟方面，虽然起到了一定的防鸟效果，但它们都有一个共同弱点，都是被动型的防鸟装置，这些防鸟装置刚安装使用初期，防鸟效果还好，但是，随着时间的增加，鸟类逐渐适应了这些防鸟装置，防鸟效果就要大打折扣，甚至鸟类就在这些防鸟装置上栖息、繁衍、作鸟巢，线路防鸟害比较被动，如图1至图4所示，同时，有些放鸟设施如防鸟刺，对线路维护和检修人员作业，带来很大的人身安全隐患，如图5所示，防鸟刺刺尖正好是人的脸部眼睛位置，使人很容易遭到锈蚀的防鸟刺刺尖划伤。

图1 鸟在旋转式驱鸟器上作窝

图2 鸟在防鸟盒上作窝

图3 鸟在防鸟刺上作窝

图4 鸟在防鸟盒旁上作窝

图5 杆塔上的防鸟刺刺尖很容易划伤人眼

2 选择最有效的驱鸟方式方法防止线路鸟害

为了打破线路防鸟害的这种被动局面，我们从安全性、环保性、可操作性以及防鸟害效率等几方面综合考虑，认为利用电力线路感应高电压驱鸟，这种方法为最佳的一种方法，这种方法能使线路驱鸟防鸟害效果在真正意义上地达到百分之百。

电压驱鸟板工作原理，它是根据悬垂绝缘子串电压分布标准，如表1所示。利用220kV线路绝缘子串靠近横担侧第一片和第二片之间，如原理图 6所示，有一感应电容高电压为电源，从绝缘子串取出的电压有 8kV，把此高电压引入在树脂板上用铝丝编成的小电网，另在树脂板上用铝丝顺小电网形状距小电网保持2.5cm的间距编成小地网，因线路主要防的是黑领椋鸟和喜鹊、苍鹭这三种鸟，黑领椋鸟的鸟爪脚掌有效宽度为5cm×6cm，如图7所示，喜鹊、苍鹭鸟爪脚掌有效宽度都要大于黑领椋鸟，考虑到既要很容易击打鸟类，又要有足够的有效间距，驱鸟板上的电网与地网保持2.5cm是比较合理的。这样当电压驱鸟板上有鸟落上站立时，无论鸟站在高电压驱鸟板任何地方，都会在小电网→鸟→小地网形成放电回路，发出高电压电击鸟类，都能击打到它，从而达到驱赶的目的。而驱鸟板上的8kV高压电容电压，因为是微电流，故对鸟类是不致于造成任何丝毫伤害的，就是人无意中接触到，都好像被针扎了一下的感觉，并没有其他对人的危害之处，这对保护鸟类，保护生态环境具有十分重要的意义。

表1 悬垂绝缘子串电压分布标准

图6 绝缘子串杆塔驱鸟板工作和接线原理示意图

图7 电压驱鸟板安装实物图以及实测黑领椋鸟鸟爪掌有效宽度图

3 高压输电线路电压驱鸟试验

为了实地验证电压板的驱鸟效果，我们于2010年4月8日，首先用鸽子在220kV清盐线34#塔上，实地现场进行了测试，结果发现，当鸽子站在没有接通感应电压的驱鸟板上时，鸽子很平静和悠闲地站在驱鸟板上，没有任何反应，可是当驱鸟板一接通线路感应电压时，站在驱鸟板上的鸽子，瞬间被驱鸟板上的感应电压电击，猛然一跃而起飞离驱鸟板，驱鸟效果非常好，如图 8、图 9所示，与此同时鸽子也没被感应电压电击而遭到任何伤害，另外，我们也惊喜地发现，鸽子在经过3次，反复地在驱鸟板板上感应电通电试验后，就已经形成了条件反射，即使驱鸟板在没接通感应电压时，把它一放在驱鸟板板上，就烦躁不安，看上去它很恐惧驱鸟板，而一把它放在驱鸟板之外时，它就很安静，即便试验完后回到办公室，把它放在办公桌上的驱鸟板上时，它都很不安地迅速离开驱鸟板，很安静地站在驱鸟板之外的地方上，我们可以肯定它对驱鸟板惧怕的心里条件反射已根深蒂固了，这也是我们电力线路驱鸟防鸟害所要达到的目标，通过鸟类的条件反射，时间一长，鸟类就会对此形成一种惧怕驱鸟板的天性，而把它遗传给下一代，形成一个良性循环，即使驱鸟板不带电，它也不会靠近驱鸟板，从而达到彻底驱鸟防鸟的效果，彻底解决线路鸟害这一老大难问题。

图8 电压驱鸟板通电前鸽子很安静

图9 驱鸟板一接通电鸽子即刻被电击驱赶飞离

为了进一步验证这种利用感应电压驱鸟的效果，我们在对家养的鸽子试验的基础上，我们又对线路上主要的鸟害——黑领椋鸟进行了线路现场驱鸟试验，结果试验的驱鸟效果和用鸽子试验的驱鸟效果一个样，试验多次后，它也很惧怕驱鸟板了。

4 高压输电线路电压驱鸟板应用

4.1 220kV输电线路单基杆塔应用

在试验取得成功的基础上，我们就开始对电压驱鸟板进行了详尽的设计，从电源取电卡口到电压驱鸟板布线，从驱鸟板材料的选择到安装方便等方面，都进行了反复的比较和试验，使其既加工简单，成本低廉，又安装方便，经久耐用，使其具有推广价值，大批量推广使用，使其设计更科学更合理；为了更进一步验证电压驱鸟板安装在线路上，在不同的季节是否对线路产生任何影响，我们在设计好驱鸟板的基础上，进行加工了七套驱鸟板，2010年9月18日在鸟害严重的220kV清盐线#35杆进行了试安装，如图10所示。

图10 电压驱鸟板首次试安装于220kV输电线路上

自从电压驱鸟板试安装于 220kV电力线路以后，我们就指派专人。每过半个月就登杆检查一次，检查电压驱鸟板的驱鸟防鸟效果，以及检查它的安装和使用是否对电力线路安全运行有任何不利的影响，通过一年多的检查和观察，历经春夏秋冬、严寒酷暑、刮风下雨、雨雪冰霜等各种恶劣天气气候，电压驱鸟板驱鸟效果没有受到任何影响，驱鸟板上没有任何鸟粪等鸟类停留在驱鸟板上的任何迹象，整个驱鸟板板面非常干净，这说明驱鸟板驱鸟防鸟效果仍然为百分之百，另外也没发现它的安装和使用，对线路安全稳定运行带来丝毫的影响，因此，据此可以得出初步结论，电压驱鸟板是一种比较理想的电力线路驱鸟防鸟装置和方法。

4.2 220kV输电线路多基杆塔应用

为了进一步实地验证和完善电压驱鸟板这种高效驱鸟防鸟方法，2012年2月经我们赣西供电公司申请，2012年6月经江西省电力公司审核比准，把它正式作为 2012年江西省电力公司科技项目计划组织实施，我们严格按照《国家电网公司科技项目计划任务书》的具体要求，认真保质保量地加以完成，于2012年7月以向国家专利局，递交了发明型和实用型两项专利申请，截止至2012年12月底，已在220kV清盐线等十条线路鸟害严重的区域加工安装了700余套电压驱鸟板，从线路安装和应用的情况来看，已完全达到了我们预期的效果。

5 高压输电线路电压驱鸟应用优点

电压驱鸟板的设计综合考虑了保障线路的正常运行并兼顾保护鸟类的原则，克服了当今驱鸟装置的不足，具有成本低、现场装卸方便、实用性强、环保节能和不影响线路的正常运行等优点，可以彻底根除线路防鸟害这个老大难的问题，具有大规模推广应用价值，具体优点：

1）结构简单，重量轻，成本低，安装方便，安装于杆塔简洁如图11所示，它可以完全取代现有杆塔所有防鸟设施，并且防鸟害效率远远要比它们的要大得多：此驱鸟板如用印刷电路板可大批量生产，接线口可采用活动接线插口。

图11 电压驱鸟板安装于220kV线路杆塔很简洁

2）经久耐用：因驱鸟板无铁质材料，只有铝质材料和绝缘树脂板，它比目前用的铁质材料和玻璃纤维材料制作而成的防鸟刺和防鸟盒更耐腐蚀，使用寿命更长。

6 结论

1）220kV输电线路利用绝缘子感应高电压，这种方式方法来驱鸟，预防鸟害，其驱鸟效率非常之高，效果也十分明显，可以把鸟害对输电线路的危害减少到最低程度，真正达到以电护电的目的。

2）由于驱鸟的电源，取自输电线路的感应高电压，这样就保证了驱鸟电源的稳定；另一方面，由于这个感应高电压，它是个电容电压，电压值虽高，但对人和鸟类都是无伤害的。

3）对 220kV输电线路来说，虽然驱鸟板电源取自绝缘子感应电压，但由于驱鸟板电源与地电位是开路的，并没有短接，所以，对输电线路的安全稳定运行是没任何影响的；对鸟类来说，由于被驱鸟板感应电压电击过，这样它就会对驱鸟板产生恐惧，形成条件反射，远离驱鸟板，时间一长，鸟类就会产生一种天性而遗传给它的下一代，从而以达到输电线路根除鸟害这一目的。

4）这种驱鸟方式方法，具有原理和结构简单，成本低廉，易加工和安装，完全可以取代目前所有的220kV输电线路的驱鸟和防鸟设施，非常具有大面积推广应用价值。