金 浩，沈 晨，陸俊俊，劉基威，吳 輝

(1. 國網(wǎng)上海市電力公司奉賢供電公司,上海 201400；2. 上海置盟電力科技有限公司,上海 201412)

隨著上海城市建設(shè)的發(fā)展，配電線路用戶單元相對集中，為滿足線路運行可靠性要求的提高和配網(wǎng)自動化建設(shè)發(fā)展的需要，柱上真空斷路器在上海全面推廣應(yīng)用[1-2]。鳥類筑巢，開始從橫擔(dān)位置轉(zhuǎn)向柱上真空斷路器平臺筑巢，特別是真空斷路器箱體平臺和帶隔離刀閘的框架位置，其眾多的交叉三角結(jié)構(gòu)容易吸引鳥類在該位置搭窩筑巢(見圖1)。

圖1 真空斷路器刀閘間筑巢

鳥類在柱上開關(guān)帶隔離刀閘框架上筑巢，很容易造成異物搭接，形成單相接地或相間短路故障。真空斷路器的設(shè)備投入成本較大，因鳥類筑巢外破引起的設(shè)備損耗成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)備因其他故障因素造成的設(shè)備損壞[3-4]。因此，為了提高真空斷路器對鳥類筑巢外破的防御能力，減少鳥類在真空斷路器平臺的活動，同時考慮線路檢修作業(yè)的便利性和不停電作業(yè)的實際需求，研制新型驅(qū)鳥器顯得尤為迫切。

1 驅(qū)鳥原理概述

1.1 自然聲光驅(qū)鳥

自然聲光驅(qū)鳥，是在自然界風(fēng)力等因素驅(qū)動下，使驅(qū)鳥器產(chǎn)生一定分貝的聲音，對鳥類的聽覺進(jìn)行干擾，或者從視覺上利用光學(xué)反射原理在驅(qū)鳥器一定范圍內(nèi)形成散光區(qū)，使一些鳥類在強(qiáng)光照射或自身影子的反射下受驚，從而放棄停留或在周圍活動的想法。

利用這種原理的驅(qū)鳥器，有電力驅(qū)鳥刺、風(fēng)力驅(qū)鳥器等(見圖2和圖3)。電力驅(qū)鳥刺在風(fēng)力作用下會產(chǎn)生“叮叮咚咚”的聲音，而風(fēng)力驅(qū)鳥器在風(fēng)力作用下，利用碗狀鏡面不停旋轉(zhuǎn)反光照射。此類驅(qū)鳥器在無風(fēng)靜止不動的情況下，鳥類可在旁邊站立活動，長久之下鳥類會產(chǎn)生適應(yīng)性，因此具有一定的局限性。

圖2 電力驅(qū)鳥刺

圖3 風(fēng)力驅(qū)鳥器

1.2 超聲波驅(qū)鳥

超聲波驅(qū)鳥是通過發(fā)出高頻率的聲波，形成一個鳥類無法適應(yīng)的空間環(huán)境，從而迫使鳥離開所要保護(hù)的區(qū)域。鳥類的聽覺頻率范圍在0.2～90.0 kHz,人的聽覺頻率范圍在16.0～20.0 kHz,而超聲波驅(qū)鳥的頻率一般在22.0～55.0 kHz。

超聲波驅(qū)鳥，利用人類聽不到的超聲波脈沖來干擾及刺激鳥類的神經(jīng)、生理系統(tǒng)，使其紊亂。根據(jù)所要保護(hù)范圍的大小，可選擇不同功率大小的超聲波驅(qū)鳥器，但設(shè)備投入成本較大，無法大范圍覆蓋應(yīng)用。

1.3 電動語音驅(qū)鳥

電動語音驅(qū)鳥，是選取具有一定爆破音響效果的聲源，通過太陽能轉(zhuǎn)化儲存電能或者線路供電等方式，定頻、定時發(fā)出聲音來驚嚇鳥類以達(dá)到驅(qū)鳥的效果?？刹捎脝纹瑱C(jī)技術(shù)進(jìn)行聲音信息存儲，或者采用汽車?yán)嚷曉?，進(jìn)行放電發(fā)聲。語音驅(qū)鳥方式缺點是在居住聚集場所容易產(chǎn)生噪聲污染，可在空曠原野區(qū)域選擇性應(yīng)用。

1.4 異形占位驅(qū)鳥

異形占位驅(qū)鳥，是通過加裝異形驅(qū)鳥裝置來擠占鳥類落腳位置，屏蔽鳥類活動空間，避免鳥類在其上進(jìn)行日常活動。異形結(jié)構(gòu)，有刺狀或倒T型刺狀等(見圖4和圖5)，主要以避免鳥爪抓握站立為主，從而減小鳥類在其上活動的可能性。對鳥類無害，較環(huán)保，無聲光污染，是生態(tài)型驅(qū)鳥的一個方向。

圖4 金屬驅(qū)鳥刺

圖5 異形占位式驅(qū)鳥器

這是近年來開始興起的驅(qū)鳥器，缺點是對線路雙橫擔(dān)的螺桿緊固件和桿塔的交界縫隙處的防護(hù)能力較差。

2 真空斷路器平臺異形防外破裝置設(shè)計

在真空斷路器隔離刀閘位置，考慮不影響真空斷路器原有的絕緣性能、相間檔距、相對地距離等，無法投入安裝現(xiàn)有的驅(qū)鳥器，只能采用新型占位驅(qū)鳥器，以屏蔽鳥類落腳和鳥巢構(gòu)筑基礎(chǔ)，達(dá)到避免鳥類在此處筑巢的目的[5-6]。

根據(jù)現(xiàn)有真空斷路器箱體和隔離刀閘框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計了真空斷路器平臺異形防外破裝置，見圖6。

圖6 真空斷路器平臺異形防外破裝置結(jié)構(gòu)

真空斷路器平臺異形防外破裝置，由鉤柱連接板、鉤柱、弧形板、磁鐵支柱和強(qiáng)磁這5部分構(gòu)成。鉤柱連接板上有3孔，可根據(jù)真空斷路器箱體吊環(huán)位置，調(diào)整鉤柱位置。除強(qiáng)磁為釹鐵硼材質(zhì)，其他均采用絕緣阻燃材料，保證裝置的絕緣性和阻燃性，同時需要考慮抗紫外線老化和機(jī)械強(qiáng)度。另外，弧形板下檐口，帶有安裝工具卡入槽，通過磁鐵支柱和槽口的配合進(jìn)行帶電安裝工具頭的套入和脫出。

真空斷路器平臺異形防外破裝置安裝俯視圖如圖7所示。

圖7 真空斷路器平臺異形防外破裝置安裝俯視圖

斷路器平臺異形防外破裝置，稍高側(cè)緊貼斷路器箱體吊環(huán)，稍低側(cè)通過強(qiáng)磁吸附于隔離刀閘框架上，整體除強(qiáng)磁外均采用絕緣材料。裝置寬度確定為200 mm，小于兩相隔離刀閘絕緣支柱傘裙最小距離240 mm(見圖7)，裝置未遮蔽至刀閘正下方；在考慮裝置的防風(fēng)和防積雨上，裝置采用弧線型結(jié)構(gòu)，厚度為4 mm，安裝后裝置基本緊貼于隔離刀閘接地側(cè)，僅箱體吊環(huán)位置抬高4 mm左右，支柱絕緣子框架位置抬高20 mm左右，因其自身采用絕緣材料，故對于真空斷路器和帶隔離刀閘部分的相間和相對地絕緣水平均不影響。

斷路器平臺異形防外破裝置安置在真空斷路器三相中的兩相之間，弧形面板遮蓋于真空斷路器箱體和隔離刀閘框架平臺之上，占位屏蔽鳥類落腳和樹枝安插結(jié)構(gòu)，見圖8。因緊貼帶隔離刀閘處框架底部，并且與帶隔離刀閘框架部分中的機(jī)械轉(zhuǎn)軸懸空，因此也不影響真空斷路器帶隔離刀閘的分合閘動作性能。

圖8 真空斷路器平臺異形防外破裝置安裝示意圖

3 真空斷路器平臺異形防外破裝置的材料選用

在設(shè)計真空斷路器平臺異形防外破裝置時，考慮其獨特的異形結(jié)構(gòu)，考慮采用一體出模熱塑成型加工制作。

材料選用。主材料選用聚丙烯(PP)，一種性能優(yōu)良的熱塑性合成樹脂，為無色半透明的熱塑性輕質(zhì)通用塑料。聚丙烯具有耐化學(xué)性、耐熱性、電絕緣性、高強(qiáng)度機(jī)械性能和良好的高耐磨加工性能等。熔點為185℃，在155℃左右軟化，使用溫度范圍為-30～140℃，可滿足室外使用要求。

考慮用于電力系統(tǒng)線路之上，必須具有良好的絕緣性能、耐老化性能和阻燃性能。因此，除主材料聚丙烯外，加入20%玻璃纖維增強(qiáng)裝置機(jī)械強(qiáng)度，再加入適量阻燃劑、抗氧劑和紫外線吸收劑等來提高其阻燃性和耐老化性。

4 專用帶電安裝工具研究

為配合真空斷路器平臺異形防外破裝置的帶電安裝施工，配套設(shè)計了專用的帶電安裝工具頭以滿足不停電安裝，可極大地提高裝置安裝效率，見圖9和圖10。

圖9 專用帶電安裝工具頭

圖10 裝置和安裝工具的配合使用示意圖

專用帶電安裝工具頭結(jié)構(gòu)見圖11。

圖11 專用帶電安裝工具頭結(jié)構(gòu)

整個帶電安裝工具頭均采用優(yōu)質(zhì)絕緣材料，機(jī)械強(qiáng)度可靠，使操作工具頭具有優(yōu)秀的絕緣性和安全性。

5 真空斷路器平臺異形防外破裝置的帶電安裝應(yīng)用

真空斷路器平臺異形防外破裝置，經(jīng)過幾個階段的試樣制作和結(jié)構(gòu)修改優(yōu)化，最終確定開模制作。

尋找在實際線路運行中，經(jīng)常在真空斷路器隔離刀閘位置筑巢的桿上進(jìn)行安裝應(yīng)用，如圖12所示。

圖12 真空斷路器平臺異形防外破裝置帶電安裝試用

在已有筑巢的真空斷路器隔離刀閘平臺上，對鳥巢進(jìn)行人工拆除后，帶電安裝真空斷路器平臺異形防外破裝置，效果見圖13。

圖13 真空斷路器平臺異形防外破裝置安裝應(yīng)用

經(jīng)過一段時間的線路運行觀察，確定鳥巢已不在該真空斷路器平臺上筑巢，裝置效果較好。裝置的結(jié)構(gòu)特點具體如下。

(1)真空斷路器平臺異形防外破裝置簡單可靠，利用真空斷路器原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，通過稍高側(cè)鉤柱掛入吊環(huán)和稍低側(cè)強(qiáng)磁吸附隔離刀閘架子斜面固定。

(2)弧型面的設(shè)計，可有效遮蓋隔離開關(guān)適合鳥類鳥爪抓握位置，屏蔽鳥類落腳位置和鳥巢構(gòu)筑基礎(chǔ)。

(3)可在弧面上進(jìn)行鏡面加工，加入視覺驅(qū)鳥功能，利用光學(xué)反射原理增大裝置的驅(qū)鳥范圍和效果，使一些鳥類在平臺遠(yuǎn)處受到強(qiáng)光反射受驚而遠(yuǎn)離。

6 結(jié)語

本文研究了現(xiàn)有驅(qū)鳥器的工作原理及不足之處，設(shè)計了一種應(yīng)用于10 kV配電線路真空斷路器平臺的異形防外破裝置，不僅對真空斷路器設(shè)備無影響，而且對鳥類友善無傷害，可達(dá)到鳥類不筑巢的效果，從而減少真空斷路器因鳥巢類異物搭接造成的短路跳閘事故而損壞，有效提高供電可靠性，降低線路運維成本。