齿轮齿条驱动的电力电网用保护设备在电网防护中的应用

齿轮齿条驱动的电力电网用保护设备在电网防护中的应用

王玉升 张锡春 边方林 马晓杰

国网山东省电力公司临邑县供电公司 山东省德州市 253000

摘要：随着近年来人类对自然环境保护意识的加强，鸟类繁衍数量逐渐增多，许多鸟类在配电线路杆塔上筑巢繁殖，给输配电线路的安全运行造成了极大危害。近年来的统计资料表明，由于鸟类活动引起的线路故障仅次于雷害和外力破坏，约占30%左右，鸟害引起的线路跳闸故障已经成为影响电力安全生产的重要因素。为保证配电线路的正常运行，本文提供一种基于齿轮齿条驱动的电力电网用保护设备，以解决上述背景中提出的问题。

关键词：电力电网；电网防护设备；应用

引言

电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，称为电力电网。它包含变电、输电、配电三个单元。电力网的任务是输送与分配电能，改变电压。由于鸟类经常对输变电工程的安全运行造成威胁，鸟害一直被作为输变电工程的一个研究课题，随之各种型式的驱鸟器、防鸟刺也随之诞生，并被广泛使用，因此虽然输变电工程变电站和输电线路杆塔塔基的占地面积一般都很小，但由于这些设施的使用，将工程建设对鸟类栖息地的影响范围大幅扩大。本文研发的齿轮齿条驱动的电力电网用保护设备，可以有效解决上述问题。

1鸟害对电力安全生产和经济运行的影响

在电力线路的运行运输过程中，最容易发生的故障就是线路短路，对于线路短路，一般情况就是外面的环境因素，在外界环境中经常会有各种各样的鸟类附着在电线上，导致联电的现象发生，从而形成短路，

1.1输电线路鸟害故障案例

2008年11月3日，黑龙江省电力公司某变电站双姚线开关设备落上小鸟，造成短路，致使该线路停电约20min，严重影响了用户正常的生产生活用电。据有关数据统计，1996-2006年，华中地区电网220KV以上线路共发生鸟害造成的线路跳闸35次，占周期各类障碍跳闸总数的68.63%。2008年3月份，西藏电力公司110KV当那线因鸟害跳闸3次，造成系统减供负荷。3月15日，110KV当雄变侧当那线041开关动作跳闸；110KV那曲变侧042开关动作跳闸。事故造成那曲电网安全自动装置切除9条馈线，减供负荷5.6MW，损失电量1709KWh,经济损失803.23元。3月23日，110KV当雄变侧当那线保护动作跳闸，110KV那曲变侧042开关动作跳闸。事故造成那曲电网安全自动装置切除8条馈线，减供负荷6MW，损失电量2306KWh,经济损失1083.82元.3月27日，藏中电网110KV当那线跳闸。事故造成那曲电网安全自动装置切除8条馈线，损失负荷5.7MW，损失电量,1064KWh,经济损失500元.事故原因及暴露问题：线路防鸟害设施不够完善。

1.2输电线路鸟害故障危害

鸟害故障对电网的安全稳定与经济运行造成严重影响。虽然鸟害故障大多为瞬时性故障，线路经过自动重合闸或强送后可以重新投入运行。但它具有重要性，如果不及时采取有效措施，在一段时间或一天内可以多次重复性发生，对线路的稳定运行形成严重影响。甚至可以使网架与设备薄弱区域发生短时性断电事故，造成经济损失。还有鸟害故障造成部分设备原件损失。鸟害故障发生后将会对输电线路的绝缘子、导线及金属造成一定的损伤。

2输电线路鸟害故障原因

目前鸟害造成跳闸的主要原因有鸟粪闪络、鸟巢材料短路、鸟飞行短路、鸟啄复合绝缘子。其中鸟粪引起的跳闸是鸟害故障跳闸的主要原因。鸟粪闪络的主要原因如下：1）鸟粪是一种导电混合液体，含水量和电解质较高，在带电导体之间造成闪络；2）鸟粪污染了直线悬垂绝缘子串，积粪至一定程度后，使绝缘子发生闪络；3）鸟类站立在杆塔横担上排便，鸟粪的下落线在绝缘子串附近直接短接部分或全部绝缘子，引起绝缘子发生闪络。

2.1鸟粪污染绝缘子引起的闪络。

鸟粪引起的绝缘子串闪络，一般认为有2种机理：①由于淌稀的鸟粪倾泻在绝缘子表面，这种稀的鸟粪导电率非常高，曾测得2片因鸟害跳闸绝缘子的盐密值分别高达0.172mg/cm2和0.154mg/cm2，而且鸟粪数量特别多，甚至短接了绝缘子裙边而导致绝缘子串沿面闪络；②鸟粪在同一绝缘子串上日积月累，干鸟粪和湿鸟粪混合达到一定数量，一旦遇到湿润天气，就会发生闪络放电，这样的闪络形式与大气污染在绝缘子串表面积污引起的污秽闪络十分类似。

2.2鸟粪下落畸变绝缘子串附近的电场引起的闪络。

清华大学曾经在成功模拟绝缘子鸟粪闪络现象的基础上对鸟粪闪络机理及闪络条件进行了研究。发现鸟粪闪络主要是绝缘子串周围的空气间隙在鸟粪倾泻的瞬间畸变了绝缘子串附近的电场而导致的击穿，而不是以往认为的仅仅是绝缘子串的沿面闪络。由于绝缘子串表面并无鸟粪沾附，因此，原来认为的许多不明原因的闪络故障中有相当一部分实际上应属于鸟粪闪络。

3齿轮齿条驱动的电力电网用保护设备应用

3.1齿轮齿条驱动保护设备结构特征

齿轮齿条驱动的电力电网用保护设备包括箱体，箱体上侧设置有盖体，盖体上侧两端对称固定连接有支撑柱，支撑柱上开设有开口朝上设置的第一凹槽，凹槽内底部固定连接有第一弹簧，第一弹簧顶端固定连接有导向柱，两个导向柱的顶端共同固定连接有下活动板，下活动板与盖体之间设置有驱动装置，驱动装置包括支撑、套筒，支撑套筒内设置有齿条，齿条顶端与下活动板下侧固定连接，支撑套筒内侧壁上对称开设有两个导向槽，导向槽内设置有导向杆，导向杆另一端均与齿条相连接，齿条上啮合有齿轮，齿轮上固定连接有转轴，转轴架设在支撑套筒上，转轴一端与电机输出轴固定连接，盖体上侧对称设置有两个第一安装柱，第一安装柱内开设有第一空腔，第一空腔内设置有第一橡胶塞，第一橡胶塞上侧固定连接有第一挤压柱，第一挤压柱穿过第一安装柱与下活动板固定连接，第一安装柱一侧设置有第二安装柱，第二安装柱内开设有第二空腔，第二空腔与第一空腔之间通过连接管相连通，且第一空腔内和第二空腔内均设置有液压油，第二空腔内设置有第二橡胶塞，第二橡胶塞上设置有第二挤压柱，第二挤压柱穿过第二安装柱和下活动板设置，且两个第二挤压柱的顶端共同固定连接有上活动板，下活动板与第二安装柱之间的第二挤压柱上套设有第二弹簧，下活动板上侧均匀固定连接有撞击锤，上活动板下侧固定连接有撞击板。

3.2齿轮齿条驱动的电力电网用保护设备作用

在驱动装置和第二弹簧作用下，下活动板向上运动，同时上运动板向下运动，使得撞击锤作用到撞击板上发出清脆的撞击声，继而起到驱鸟的作用；电机带动转轴转动，转轴驱动凸轮转动，凸轮与升降柱相分离，则下活动板在重力作用下下降；当凸轮继续转动时，会通过升降柱来带动下活动板上升。箱体内部设置有驱鸟剂，且盖上开设有若干通风孔，驱鸟剂散出气味从通风孔处排出，然后起到一定的驱鸟作用。这样达到既防止鸟害又保护鸟类的双重效果，除弊兴利，有利于生态的平衡。

结束语

综上所述，齿轮齿条驱动的电力电网用保护设备不仅能够有效的驱除鸟害，又能够保护鸟类保护生态环境的作用，为我国电网的安全稳定与经济运行保驾护航。

参考文献：

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[3]王晓卿,郭呈祥,陶德.500kV高压输电线路对某鸟类自然保护区的影响及解决措施[J].管理观察,2010,370-371