220_kV变电站立体防鸟害系统及其应用效果_汪新浩.pdf

中国电工网 变电站立体防鸟害系统及其应用效果汪新浩，徐俊，潘晓明，陈海文（国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司，江苏 苏州 ）摘要：为减少鸟害导致设备非计划停运，杜绝鸟害导致设备跳闸，保障电网安全稳定运行，提出了变电站立体防鸟害系统，通过多种驱鸟手段的协同互补，形成“主动驱鸟被动防鸟”立体化结构，综合保护变电站免于鸟害威胁。在苏州地区鸟害较为严重的变电站应用 变电站立体防鸟害系统，结果表明该系统能保护变电站不受鸟害威胁。关键词：变电站；鸟害；立体化防鸟中图分类号：，（，）：，：；收稿日期：作者简介：汪新浩（），通信作者，硕士，研究方向为电力系统自动化及变电设备智能化；徐俊（），硕士，高级工程师，研究方向为变电运检专业；潘晓明（），硕士，高级工程师，研究方向为电力系统继电保护及变电设备智能化。引言近年来，随着我国生态环境的改善及电网建设的推进，鸟类的数量显著增多，鸟类活动范围与变电站、输电线路的交集越来越大，带来的安全风险越发突出。有研究指出，鸟类引发的电力系统故障仅次于闪电和外破，且呈现逐年上升的趋势。按变电站电压等级统计鸟害绝对数量，交流 变电站占总数的，及以上变电站占据了，是鸟害发生的重灾区。根据鸟类在变电站内筑巢位置统计，户外敞开式隔离开关、设备构支架鸟害涉及最严重，占鸟害分布的 以上，其中户外敞开式隔离开关占比为，设备构支架鸟窝占比为。目前，苏州地区运行的 变电站多为全户外半户外配置，变电站内变压器、母线、断路器、隔离开关等一次设备运行时产生热量，且人类活动较少，极易吸引鸟类筑巢。鸟类筑巢时使用的长树枝、枯草、铁丝，不仅会影响电力设备的绝缘距离，在风雨等极端天气下还可能导致一次设备发生相间或对地短路。构筑在隔离开关转动部位的鸟窝存在导致机械卡死的风险。而主变压器散热片之间或油枕下方的鸟窝，有可能影响散热风扇正常工作，严重时甚至会导致瓦斯继电器误动。鸟类的排泄物中尿酸含量较高，具有一定的腐蚀性，落到一次设备表面后会影响设备的绝缘水平，极端条件下甚至会引发绝缘子串发生闪络事故，严重影响变电站的安全稳定运行。采取科学方法防治变电站鸟害，不仅能有效提高电力系统运 行 的 可 靠 性，还 能 大 大 降 低 检 修 人 员 的 工 作 负担。但现有的驱鸟手段还停留在使用单一驱鸟装置的层面，例如使用防鸟刺、防鸟网、风轮式驱鸟器，未能考虑变电站内设备结构的多样性，而鸟类具有适应性和灵活性，时间长会导致防鸟害效果变差。为此，应综合考虑变电站设备布置情况，针对不同电网设备采用相应的防护措施，减少鸟害导致设备非计划停运，杜绝鸟害导致设备跳闸，保障电网安全稳定运行。本文将介绍国网苏州供电公司在防治鸟害方面的实践经验，例如综合考虑变电站设备布置情况，针对不同电网设备采取相应的防护措施，在户外隔离开关底座间隙装防鸟板、悬式绝缘子上方装防鸟刺、龙门构架装防鸟网等，并与激光驱鸟器结合。国网苏州供电公司采用的“主动驱电工技术电气设备2023 1期鸟被动防鸟”立体化结构设计，能综合保护变电站不受鸟害威胁，取得了较好的实用效果。苏州电网 变电站鸟害情况简述苏州位于气候暖湿、河流交错的长江三角洲地区，鸟类种类和数量繁多，鸟类活动对变电站运行设备的危害日显突出，电 网 已 发 生 多 起 鸟 害 导 致 的 设 备 跳 闸 或 临 停事件。季节特点鸟害发生有较为明显的季节性特点，月和月为两个高峰期，与候鸟及留鸟筑巢繁衍有一定联系。结合国网苏州供电公司的鸟窝消缺记录，按月统计 变电站鸟窝搭建数量，如图所示。图 1 苏州地区 220 kV 变电站鸟窝搭建数量由图可知，鸟害发生有明显的季节性特点，月为鸟害高发时期，鸟窝搭建记录数量占全年的 ；月占全年的 。每年的月天气转暖，环境温度适宜，适合候鸟及留鸟筑巢繁衍，因此鸟害严重。鸟窝搭建分布特点对苏州地区 变电站鸟窝搭建位置进行统计，如图所示。图 2 苏州地区 220 kV 变电站鸟窝搭建位置由图可知，以上鸟巢集中在户外敞开式隔离开关底座 及 龙 门 构 架，其 中 户 外 敞 开 式 隔 离 开 关 就 高 达 ，龙 门 构 架 为 ，而 其 他 搭 建 部 位 仅 占 。由此得出刀闸底座和龙门构架是变电站防鸟害发生的重点部位。鸟害发展趋势选择鸟害较为严重的虞东、七海坝、前进、新湖和星港五个运维站，统计 年的变电站鸟窝搭建数量，如图所示。图 3 20192021 年变电站鸟窝搭建数量统计由图可知，随着生态环境的改善，排除地理环境因素的差别，位置偏远地区的变电站鸟窝搭建数量呈现出逐年增多的趋势。为此要对周围生态好、鸟害严重的变电站进行治理与防范，从而进一步提高设备运行的可靠性。变电站立体防鸟害系统变电站立体防鸟害系统是国网苏州供电公司在多年鸟害治理经验的基础上，总结得到的一套科学完整的鸟害防治方案。该方案针对苏州地区 变电站的现场实际情况，通过多种驱鸟手段的协同互补，形成“主动驱鸟被动防鸟”立体化结构，综合保护变电站免于鸟害威胁。主动驱鸟主要基于先进的激光散点驱鸟装置，被动防鸟则通过破坏鸟窝搭建条件实现。在鸟害严重的变电站主变上方门型架构上装设防鸟网，辅助装设超声波驱鸟器，如图所示。主变上方龙门架装打孔的不锈钢防鸟网，减轻重量的同时有效阻断鸟类筑巢的空间，防止鸟类在构支架内搭建鸟巢，并加装超声波驱鸟器作为辅助手段，达到驱鸟及防止鸟类筑巢双重效果。图 4 防鸟网与声波驱鸟器装设实例结合停电计划，在不同型号隔离开关相应位置装设定制的金属挡板，杜绝鸟类筑巢，如图所示。例如 电气设备电工技术中国电工网型（平高）隔离开关，其主支撑瓷瓶上方的本体基座内为一空腔，与外部多处连通，适合鸟类筑巢，因此可制作一个类似三角形的不锈钢材质盒子，填充在空腔内，使鸟类无法筑巢。型（）隔离开关的主支撑瓷瓶上方的本体基座内为一空腔，与外部连通较少，内部空腔较大，适合鸟类筑巢，因此可采用封板将孔洞封闭来杜绝鸟类筑巢，且封板可灵活设计，并设置排水孔。图 5 隔离开关防鸟挡板装设实例针对传统的线束激光照射点位有限且照射角度容易被构架遮挡的缺陷，重新设计激光镜头，将现有激光驱鸟装置的“线束”照射设计成满天星的“散点”照射，如图所示。该激光镜头可有效避免角度遮挡问题，且照射范围广，实现了对变电站的全方位保护。图 6 激光驱鸟器装设效果立体防鸟害系统推广及应用效果选择苏州地区鸟害较为严重的变电站，应用本文所提 变电站立体防鸟害系统，验证其实施效果。晨港变应用效果张家港地区 晨港变为 站，进出线龙门构架在鸟害高发季节鸟害严重，于 年月日在晨港变主控楼楼顶装设台激光驱鸟器对 进线构架进行扫描，同时配合安装防鸟板等被动措施。由图可知，装设激光驱鸟器对 进线构架进行扫描后，晨港变 进线构架即使在鸟害高发的月也未发现鸟窝搭建。柏木变应用效果张家港地区 柏木变为户外敞开式变电站，龙门构架在鸟害高发季节鸟害严重，检修三班于 年 月在柏木变全站装设 台激光驱鸟器对全站进行扫描保护，同时配合安装防鸟板等被动措施。由图可知，装设“满天星”激光驱鸟器进行全站扫描后，柏木变至今未发现鸟窝搭建，立体化防鸟害系统应用效果良好。图 7 20202022 年晨港变鸟窝搭建数量统计图 8 20202022 年柏木变鸟窝搭建数量统计 剑门变应用效果常熟地区 剑门变为户外敞开式变电站，区域刀闸底座在鸟害高发季节鸟害严重，检修三班于 年月在剑门变 区域装设台“满天星”激光驱鸟 器 进 行 扫 描 保 护，同 时 配 合 安 装 防 鸟 板 等 被 动措施。由图可知，装设“满天星”激光驱鸟器进行扫描后，剑门变鸟窝搭建数量明显减少，仅在鸟害季节高发的 年月发现处在刀闸底座搭建鸟窝的情况。图 9 20202022 年剑门变鸟窝搭建数量统计结语本文介绍了国网苏州供电公司在立体化防治鸟害方面（下转第 页）电工技术电气设备中国电工网认控制对象为励磁机电流，通过调节环节使励磁机励磁电流基本保持恒定，使电动机在恒磁通下运行。如果选择主（电动机）励磁电流，调节器就需根据测量的励磁机电流、电压向量推算出主励磁机励磁电流，并作为反馈值进行励磁电流自动调节。需注意的是，若选择控制对象为主（电动机）励磁电流，就需准确提供励磁机的等值电路模型参数，否则只能设置为励磁机电流。在工频运行方式下，励磁调节器的调节方式一般有自动模式和手动模式，其中自动模式作为励磁调节器的正常工作模式。自动模式下的励磁调节器投入双闭环励磁调节器，内环为励磁电流调节，外环可由用户指定为恒功率因数或恒无功功率调节。一般推荐使用自动模式。而手动模式只是在试验阶段或功率参数测量回路故障或功率通道未选定之前使用。需注意的是，在自动模式下选用恒功率因数调节方式时，在电动机轻载运行工况下，电动机所需有功功率较小，由电动机的工作原理可知此时无功功率也较小。在这种运行工况下，功率因数调节器的有功、无功反馈值采样精度及调节器本身调节特性导致调节稳定性变差，在运行极限边界条件下，即有功功率和无功功率均为零时，功率因数调节器将无法正常工作而产生振荡。为了防止此类不正常调节情况的发生，一般调节器会在有功功率过小时配置无功功率限制功能，即当有功功率小于有功功率闭锁整定值时，功率因数调节器会自动运行无功功率调节。无功功率给定值将强制限制为有功功率闭锁整定值对应的无功功率值，此时功率因数不会跟踪功率因数设置值。这种现象不是表示功率因数调节失效，而是一种安全运行的强制手段。联合启动试运制度对包含大型同步电动机的压缩机系统联合启动试运调试过程中，要有完善的联合启动试运制度，并参照 火力发电建设工程启动试运及验收规程。联合启动试运过程中，严格按照启动措施及运行操作票执行，以有效防止漏项。在试验过程中，电气负责人应全面掌握各系统原理及试验方法，全局把握包括软启动进线柜、软启动器控制柜、工频运行柜、励磁调节柜等系统的协同运行状况。运行人员应严格按照操作票执行操作，对每项操 作 要 进 行 再 次 确 认，无 误 后 方 可 执 行，防 止 误操作。结语大型同步电动机是压缩空气储能电站重要的主设备之一，对应的软启动系统是其关键的电气系统。对于大型压缩空气储能电站的工程建设，国内目前还处在探索阶段。通过对国内某压缩空气储能电站建设调试过程的总结分析可知，压缩空气储能电站中大型同步电动机软启动系统调试对于机组储能环节的正常运行和安全生产具有非常重要的意义，直接影响压缩空气储能电站的整体工程周期。通过对某大型发电机组的系统调试工作，结合压缩空气储能电站储能环节电气系统的调试，总结了各类常见问题并进行了原因分析，提出了有效的防范措施，对相关专业人员日后工作起到了借鉴作用，能有效防止类似问题的发生。参考文献 陈海生，李泓，马文涛，等 年中国储能技术研究进展 储能科学与技术，（）：江清楷 一种能自适应识别母线运行方式的备自投装置应用探讨电气技术，（）：王洪峰同步电动机励磁系统故障排查及处理机电信息，（）：柏伟国，张永，刘朝蓉，等 励磁控制系统在高压同步电动机中的应用电气技术，（）：张钢，周亚群，何信林大型发电动机组电气系统调试常见问题及其防范措施电气技术，（）：（上接第 页）的实践经验，并通过 变电站的实际应用验证了立体化防鸟体系的有效性。采用的“主动驱鸟被动防鸟”立体化结构设计，综合考虑变电站设备布置情况，针对不同电网设备采取相应的防护措施，在户外隔离开关底座间隙装防鸟板、悬式绝缘子上方装防鸟刺、龙门构架装防鸟网等，并与激光驱鸟器进行结合，综合保护变电站不受鸟害威胁，取得了较好的实用效果。参考文献 田杰，余鹏，陈硕 一种综合性驱鸟系统的设计与实现 电子设计工程，（）：，张浩，方宇，陆松 变电站立体防鸟害系统 电力安全技术，（）：徐国栋，闫少波，顾海明 变电站鸟害分析与防治措施 电力与能源，（）：梁桂新，翁钰荃，陈建泉变电站驱鸟问题分析机电信息，（）：胡坚，郭浩，章志鸿 输电线路鸟害综合防治技术研究 河北水利电力学院学报，（）：孙海鸿，马军林 变电站鸟害激光立体防治系统农村电气化，（）：电工技术电气设备