输电线路新型驱鸟器的设计

输电线路新型驱鸟器的设计

黎志林

云南电网有限责任公司文山供电局 云南文山  663000

摘要：驱鸟器是在目前市面上所推广的风力驱鸟器的基础上进行升级改造，解决无法在无风和无光的情况下驱鸟的问题，提高驱鸟器的性能，并且可为研发带有储能系统的农村自用离网型风光互补发电、家用储电装置以及直流电机驱动等方面提供一定的思路以及实践依据。

关键词：输电线路；新型驱鸟器；设计

1现状

鸟类在繁殖季节喜欢在铁塔上筑巢，其筑巢材料有树枝、枯藤、废棉线，甚至还有铁丝。这些材料下落可能短接几片瓷瓶，从而引起线路跳闸。各种大鸟觅食后喜欢落在铁塔中线横担上。歇息时大量排放粪便，会污染瓷瓶，降低瓷瓶串外绝缘强度，而引起线路跳闸。线路上鸟害故障点全部在带拉线或钢性铁塔上，绝大部份在直线铁塔中线瓷瓶串和耐张中线跳线悬垂绝缘子串上。变电站主要是鸟类经常钻进变压器或交流滤波器的空隙中导致瞬间故障。

2装置概述

装置由一个主机和多个电击极组成，通过高压输出线进行连接。主机由太阳能板、锂电池、主控板、控制开关、高压发生器、高压输出线等组成，并集成固封呈一个盒子状的整体；电击极由正负电击丝、固定支架、专用接线头组成，专用接线头与主机高压输出线相连，并能串接多个不同类型的电击极。

3驱鸟器系统总体设计方案

该驱鸟器设计的功能是：白天在充足的光照和足够的风力条件下，通过风力机旋转带动风杯光照反射，产生旋转的强光，起到驱鸟功效，同时借助风力发电和光伏发电对蓄电池储能；在夜间、无风或光照不理想的条件下，依靠蓄电池提供LED光源和驱动电机工作，带动风轮旋转，LED光源通过旋转的风轮风杯反射，产生旋转的强光，起到驱鸟的功效。

装置系统总体框图如图1所示。装置所选用的旋转机构是将垂直轴风杯式风轮通过传动机构连接直流电机，风杯式叶片的内表面安装反射凹面镜，同时安装LED灯；直流电机是具有双回路的电机，既能工作于发电运行状态，在风力足够大的时候实现风力发电储能，也能工作于电动运行状态，在风力较小时实现由电机带动风轮旋转，这样可以简化机械传动机构的设计，节省了空间；控制电路模块选择用光敏电阻采集光照强度，以此来控制白天与夜间电机工作状态的切换。考虑到光伏板和风力发电的不稳定性，所以增加DC/DC升降压模块，实现宽电压输入恒压恒流输出，使蓄电池的充放电得到稳定控制。

4输电线路新型驱鸟器的设计

4.1绝缘操作工具

购置10kV线路绝缘操作杆1套，共有3节，每节操作杆材料选用绝缘玻璃钢制作，长度1.5m，直径35mm，在绝缘操作杆顶部使用切割机切掉操作杆挂钩20mm部分，选取直径30mm长400mm不锈钢圆钢，在不锈钢圆钢顶部20mm使用车床制作正四方头，在距不锈钢底端150mm处使用电钻打直径8mm的孔，以便安装不锈钢销子锁定弹簧和套管；把制作好的不锈钢圆钢使用电焊机，选取不锈钢焊条焊接在绝缘操作杆顶端上，然后购置压缩弹簧套在不锈钢圆钢内，上面加直径35mm垫片，安装直径40mm长400mm不锈钢套管，压缩弹簧，穿入购置的不锈钢销子锁定；以便作为调节驱鸟器带电安装装置方向连接杆支架使用。

4.2风轮结构的设计

风轮的主要结构是由三个风杯式的叶片构成，每个叶片与垂直轴通过65CM长的空心管连接，风杯式叶片内部安装LED光源。风轮的叶片之所以选用风杯式叶片，主要是为了将一个凹面镜放在风杯式叶片的杯口内部，由光的反射原理，白天通过太阳光的照射，聚焦成三束移动的白色强光，驱赶鸟类。考虑到晚上没有光照，起不到驱逐鸟类的作用，所以将扇叶与垂直轴的轴承之间连接的连杆设计成空心管，内装设导线，并在扇叶与连杆连接的位置开小孔，安装LED光源，在夜晚光源照射到凹面镜上，通过反射，产生平行强光，达到驱逐鸟类的作用。

LED的电源导线穿过中空垂直轴与轴底部安装的导电滑环输出端连接，导电滑环的输入端与装置的蓄电池电源连接。

4.3驱鸟器调节支架

驱鸟器调节支架采用直径8mm长260mm不锈钢螺杆，在调节支架一端焊接弹簧卡槽，从另一端穿过固定支架打扁孔中穿不锈钢螺杆，使用M8螺帽固定扁孔两侧。在弹簧卡槽支架与固定架之间安装弹簧，弹簧卡槽主要作用是夹住驱鸟器固定支柱，调节固定支架与驱鸟器距离长短。调节支架另一端30mm处安装弹簧，使用M8螺帽固定，调节螺帽用来调节驱鸟器垂直度，弹簧卡槽能够卡住驱鸟器和在安装后顺利与驱鸟器支柱脱钩。

4.4传动结构的设计

4.4.1低速轴设计

由于垂直轴风力机的风轮对于离地高度有一定的需求，所以低速轴选用直径8mm，长100cm的不锈钢管，通过刚性联轴器与风轮旋转轴连接。低速轴采用两个凸台轴承两点支撑方式，另外选用了一根两端带法兰盘，直径5cm，长70cm的不锈钢管作为凸台轴承的支撑平台，该支撑平台的下端法兰盘与底座支架连接。

4.4.2变速齿轮设计

由于本装置所选用的发电机额定转速为3800rpm，实际功率15W，电机转速较高，而风轮旋转速度较低，所以需要采用变速齿轮进行转速调节。

变速齿轮采用一级平行轴轮系结构，与低速轴连接的是60齿的凸台齿轮，与高速轴连接的是12齿的凸台齿轮，变速比为5。通过实验测得，当风轮的转速为24r/min时，高速轴带动发电机旋转，即可产生12V的直流电压。每分钟24转的速度对于风力的要求较低，而对于蓄电池的充电要求是可以正常满足。

4.4.3高速轴设计

高速轴一端采用卧式轴承支撑，该轴承与发电机一块固定在垂直分布的木板上；高速轴与12齿的凸台齿轮固定连接，其另一端通过联轴器与发电机转轴连接。

装置的底座为长方体结构，长30cm，宽22cm，高29cm，负责承重的主体部分设计成由25mm×25mm的方形木条构成的框架结构，并设计了两层，上层为承重层，主要作用是摆放太阳能光伏板和作为风轮和传动机构的承重平台；下层为器件架设层，用来放置电机、蓄电池、电路模块，并且下层离地距离为10cm，这样可以减少外界对于设备的影响。

5带电安装方法

按一般情况,安装驱鸟器时一定要停电,加上装设接地线等安全措施,安装一只驱鸟器用时不少于1h,所用人力也多。如果按照这种方式,可能出现多次停电,严重影响居民和商户的用电。要是驱鸟器能实现带电安装,那就既省力又省事了。要实现带电安装驱鸟器,一定要在驱鸟器与横担连接处的两颗固定螺丝上做文章。

在改良工具选择上,我们选用套筒内六角扳手。要进行带电作业,就要把套筒固定在一个绝缘的载体上。可以在现有的绝缘棒上改造,不仅能降低蹬杆的高度,还可以实现远距离操作,绝缘棒自身有较强的硬度,能在承受较大的扭力的情况下快速将螺钉拧紧。最后,经过不断尝试,在绝缘棒头上焊接了套头,可以连接不同型号的套筒,使用更方便。为防止驱鸟器左右摆动不稳造成相间短路,加装了防晃磁条,将驱鸟器支撑杆放入磁条内加以固定,防晃磁条与绝缘棒用轴承焊接,绝缘棒可以灵活转动,下面再增加一节绝缘棒,在最下面一节绝缘棒采用活动扳手即可安装固定驱鸟器,也保证了足够的安全距离(图1、图2)。使用带电安装方法整个过程不用5min,安装、拆除操作简单,安装时仅需一人监护,一人操作,既减少了停电和工作人员工作量,又保障了供电可靠性。

结论

预防鸟害故障,保障供电可靠性,减少巡维人员工作量,在配电线路上安装驱鸟器是最有效的方法。带电安装驱鸟器是减少停电、提高工作效率的有效方法,因此,在今后的工作中,应充分利用带电安装驱鸟器的方法,减少停电和工作量,使配电线路鸟害故障得到更好的预防。

参考文献：

[1]杜宇航,赵鲁冰.新型配网线路驱鸟器固定装置的研发与使用[J].甘肃科技纵横,2019,43(10):26-28.

[2]谢宾,刘继男,李超,等.配网驱鸟技术研究[J].中国高新技术企业,2019(6):123-124.