一種10 kV配電線路真空斷路器平臺異形防外破裝置的設計與應用

金 浩，沈 晨，陸俊俊，劉基威，吳 輝

(1. 國網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)

隨著上海城市建設的發展，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自動化建設發展的需要，柱上真空斷路器在上海全面推廣應用[1-2]。鳥類筑巢，開始從橫擔位置轉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構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。真空斷路器的設備投入成本較大，因鳥類筑巢外破引起的設備損耗成本遠遠高于設備因其他故障因素造成的設備損壞[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的便利性和不停電作業的實際需求，研制新型驅鳥器顯得尤為迫切。

1 驅鳥原理概述

1.1 自然聲光驅鳥

自然聲光驅鳥，是在自然界風力等因素驅動下，使驅鳥器產生一定分貝的聲音，對鳥類的聽覺進行干擾，或者從視覺上利用光學反射原理在驅鳥器一定范圍內形成散光區，使一些鳥類在強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。

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

圖2 電力驅鳥刺

圖3 風力驅鳥器

1.2 超聲波驅鳥

超聲波驅鳥是通過發出高頻率的聲波，形成一個鳥類無法適應的空間環境，從而迫使鳥離開所要保護的區域。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,而超聲波驅鳥的頻率一般在22.0～55.0 kHz。

超聲波驅鳥，利用人類聽不到的超聲波脈沖來干擾及刺激鳥類的神經、生理系統，使其紊亂。根據所要保護范圍的大小，可選擇不同功率大小的超聲波驅鳥器，但設備投入成本較大，無法大范圍覆蓋應用。

1.3 電動語音驅鳥

電動語音驅鳥，是選取具有一定爆破音響效果的聲源，通過太陽能轉化儲存電能或者線路供電等方式，定頻、定時發出聲音來驚嚇鳥類以達到驅鳥的效果。可采用單片機技術進行聲音信息存儲，或者采用汽車喇叭聲源，進行放電發聲。語音驅鳥方式缺點是在居住聚集場所容易產生噪聲污染，可在空曠原野區域選擇性應用。

1.4 異形占位驅鳥

異形占位驅鳥，是通過加裝異形驅鳥裝置來擠占鳥類落腳位置，屏蔽鳥類活動空間，避免鳥類在其上進行日常活動。異形結構，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，較環保，無聲光污染，是生態型驅鳥的一個方向。

圖4 金屬驅鳥刺

圖5 異形占位式驅鳥器

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

2 真空斷路器平臺異形防外破裝置設計

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，無法投入安裝現有的驅鳥器，只能采用新型占位驅鳥器，以屏蔽鳥類落腳和鳥巢構筑基礎，達到避免鳥類在此處筑巢的目的[5-6]。

根據現有真空斷路器箱體和隔離刀閘框架結構，設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構

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、磁鐵支柱和強磁這5部分構成。鉤柱連接板上有3孔，可根據真空斷路器箱體吊環位置，調整鉤柱位置。除強磁為釹鐵硼材質，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械強度。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，稍高側緊貼斷路器箱體吊環，稍低側通過強磁吸附于隔離刀閘框架上，整體除強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；在考慮裝置的防風和防積雨上，裝置采用弧線型結構，厚度為4 mm，安裝后裝置基本緊貼于隔離刀閘接地側，僅箱體吊環位置抬高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構，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械轉軸懸空，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構，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)，一種性能優良的熱塑性合成樹脂，為無色半透明的熱塑性輕質通用塑料。聚丙烯具有耐化學性、耐熱性、電絕緣性、高強度機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%玻璃纖維增強裝置機械強度，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構見圖11。

圖11 專用帶電安裝工具頭結構

整個帶電安裝工具頭均采用優質絕緣材料，機械強度可靠，使操作工具頭具有優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用

真空斷路器平臺異形防外破裝置，經過幾個階段的試樣制作和結構修改優化，最終確定開模制作。

尋找在實際線路運行中，經常在真空斷路器隔離刀閘位置筑巢的桿上進行安裝應用，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用

經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。裝置的結構特點具體如下。

(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構基礎，通過稍高側鉤柱掛入吊環和稍低側強磁吸附隔離刀閘架子斜面固定。

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

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

6 結語

本文研究了現有驅鳥器的工作原理及不足之處，設計了一種應用于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備無影響，而且對鳥類友善無傷害，可達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。