很多架空线路故障和线路本身无关。工地上的吊车或泵车碰到了线路旁的导线;夜里货车挂到了拉线;船桅撞上了低垂的跨河线路;一只猛禽从横担起飞时排出一道粪便,跨接了绝缘子,线路跳闸。这些都可以预防,而预防的办法主要就两条:让线路被看见,让鸟不愿意停留。
本文写给输配电工程师、运维承包商以及为他们供货的经销商。内容包括各类太阳能警示装置、如何按当地气候选型、安装方式、哪些情况适用航空规定,以及如何写技术要求。
这些装置解决什么问题
| 问题 | 发生在哪里 | 对应装置 |
|---|---|---|
| 施工机械碰触带电导线 | 线路下方或旁边的工地、采石场、农田和道路 | 靠近触发的语音警示灯和警示牌 |
| 夜间或雾天看不见低垂导线 | 跨河、山谷、跨路段、施工便道 | 挂线式太阳能警示灯 |
| 车辆撞上拉线 | 路边、场院和田间的配电杆 | 拉线警示灯 |
| 鸟巢、鸟粪和鸟粪闪络 | 空旷地带、水边和候鸟迁徙路线上的铁塔 | 驱鸟器 |
| 人员误入变电站或作业区 | 变电站围栏、临时作业区 | 声光警示器、警示桩 |
挂线式太阳能警示灯
这类灯直接夹在导线或地线上,夜间闪红光,为吊车司机、驾驶员和船员标出档距。关键要求是重量轻(不给导线增加负担)、能抵抗线路周围的强电场,以及储存足够的电量,连续阴天也能闪。
我们的 HZ4901 正是为此设计:重 155 克,0.5 W 柔性太阳能板,抗干扰电路适用于 220 kV 及以下线路,充满电可闪 300 小时,可视距离约 1000 米。配专用支架可用无人机带电安装,不必为了装一盏警示灯而停电。
语音警示灯和警示牌:防止机械碰线
闪光灯只能提醒正在看的人。而机械碰线,往往发生在操作员盯着吊物、没看导线的时候。语音警示装置增加了微波感应:人或车辆进入感应范围,装置就切换成语音警告并加快闪烁。
- HZ4903:挂线安装,8 颗红光加 12 颗蓝光 LED,可视距离 1000 米以上;微波感应 5–10 米;5 米处语音 70 dB;超声波驱鸟;与 50 米内的其他装置同步闪烁。
- HZ4915:用于塔腿和设备构架的太阳能警示牌。傍晚红色灯带自动点亮警示牌,5–15 米感应触发语音和闪光。牌面文字可按目的地市场的语言印刷。
- HZ4863C:地锚固定的太阳能警示桩,160° 感应,用于标出线下安全作业区的边界。
同步闪烁值得专门提出来。一排同时闪烁的灯,夜里看上去是一条线;随机闪烁的灯看上去是散乱的点,更难判断。
拉线警示灯
拉线又细又暗,夜里几乎看不见,而且常常一直拉到路边、场院的地面。HZ4905 有两种形式:套管款套在拉线上,可视距离 50–500 米;更轻的缠绕款可视距离 30–300 米。两种都在天黑时自动亮起,与 50 米内的相邻装置同步闪烁,储存的电量可撑约 7 个阴雨天。
输电铁塔驱鸟器
鸟类造成线路故障的方式有好几种:巢材掉落搭在绝缘子上,鸟粪污染绝缘子表面,以及"鸟粪闪络",即大型鸟类从横担起飞时排出的长条粪便。这道粪流导电性足以跨接导线和接地铁塔之间的间隙,造成闪络,而鸟本身什么都没碰到。鸟害问题非常普遍:IEEE Spectrum 引用的一项调查显示,86% 的电力公司在变电站遇到过鸟害问题。
目标是在不伤害鸟类的前提下,阻止它们在危险部位停留和筑巢。HZ4878 用雷达感应(最远 10 米)检测靠近的鸟,然后用激光、红蓝灯光、天敌叫声和超声波组合驱赶。多种刺激组合,鸟更难适应。它配 6 Wp 太阳能板,充满后可撑 3 个阴雨天,50 米内可遥控。
驱鸟器最好与防鸟刺、绝缘子护罩等物理措施配合使用。先从有故障记录的铁塔开始,再沿线推广。
太阳能选型:续航天数比电池板大小更重要
太阳能警示装置失效的方式几乎都一样:冬天连续几天日照短、天阴,电池耗尽,灯不闪了。比较产品时,要把四个数字放在一起看:
| 参数 | 说明什么 | 我们产品的范围 |
|---|---|---|
| 无日照续航天数 | 恶劣天气下能坚持多久 | 3 个阴雨天(HZ4878)到 8 个阴天(HZ4901) |
| 满电工作时间 | 储存的总工作小时 | 带灯光文字的警示牌 27 小时,低功耗挂线灯最长 300 小时 |
| 太阳能板功率 | 晴天电池恢复得多快 | 0.5 W 到 2 × 3 Wp |
| 电池容量和循环寿命 | 储备和使用寿命 | 锂电款约 1000 次循环 |
要按现场情况调整。高纬度地区的冬季,或雨季很长的地区,续航天数要比你以为的多留一些,电池板要装在不会被树木、铁塔本身或其他设备遮挡的位置。大约每天一个充放电循环,1000 次循环的电池大约三年后容量会明显下降,所以要把换电池列入运维计划。
安装和电气环境
- 带电安装。装在导线上的装置,应能在不停电的情况下用无人机或绝缘杆安装。要确认装置适用的电压等级(HZ4901 和 HZ4903 适用于 220 kV 及以下线路)。
- 抗电场干扰。靠近高压导线的电子元件处在强电场中,要问清电路按什么电压等级设计和测试。
- 免打孔夹装。HZ4867 等塔装装置直接夹在角钢和围栏上,不破坏镀锌层,不影响铁塔结构。
- 气候。户外装置至少 IP65;我们的挂线和塔装产品为 IP66。
航空障碍灯是另一类产品
如果架空线路或铁塔属于航空障碍物,比如靠近机场、直升机场或位于低空飞行航线上,其标志和灯光由航空主管部门按国际民航组织(ICAO)附件 14、美国 FAA 咨询通告 70/7460-1 等规定执行。这些规定要求使用经认证的障碍灯和标志球,对光强、颜色和闪光特性都有明确要求。
本文介绍的警示灯针对地面危险:施工机械、车辆、船只和人员。在需要经认证的航空障碍灯的地方,它们不能替代。如果某一档距需要航空标志,先按主管部门的要求执行;针对地面危险的警示灯可以另外加装。
示例:线路穿过施工工地
一条 110 kV 线路经过新建物流园的边缘。吊车和泵车将在距导线 20 米范围内作业八个月。
- 工地范围内的外侧导线上装 HZ4901 挂线灯,无人机带电安装,夜间闪烁。
- 档距两端装 HZ4903 语音警示装置,任何机械靠近线路都会触发语音警告。
- 线下禁入区边界设 HZ4863C 警示桩。
- 离工地入口最近的塔腿上装 HZ4915 发光警示牌,用当地语言。
- 工地进场道路沿线的配电杆拉线装 HZ4905 拉线警示灯。
技术要求清单
- 挂线装置的适用电压等级及安装方式(无人机、绝缘杆、停电安装)。
- 夜间可视距离和闪光频率;装置之间同步闪烁。
- 当地最差月份的无日照续航天数,以及满电工作时间。
- 语音警示装置的感应方式和距离;语音语种和内容。
- 防护等级至少 IP65,挂线和塔装装置 IP66;工作温度范围。
- 导线上的重量和夹具设计。
- 电池类型、循环寿命和更换方式。
- 确认不在需要经认证航空障碍灯的地方使用。
我们为电力公司、EPC 总包和经销商提供全系列产品,警示牌文字和语音内容可按目标市场定制,也可贴牌。通过询盘表单告诉我们线路电压、危险类型和数量,我们给出布置方案。
常见问题
太阳能警示灯能装在带电线路上吗?
可以,前提是产品为此设计。HZ4901 配专用支架,可用无人机在 220 kV 及以下带电线路上安装,无需停电。
没有阳光时太阳能警示灯能工作多久?
取决于型号和季节。我们的产品从 3 个阴雨天(HZ4878 驱鸟器)到 8 个阴天(HZ4901 挂线灯)不等。高纬度冬季要选更长续航。
这些警示灯能代替航空障碍灯吗?
不能。需要航空标志的地方,应按 ICAO 附件 14 或 FAA AC 70/7460-1 等航空主管部门的规定,使用经认证的障碍灯。这些警示灯针对施工机械、车辆等地面危险。
驱鸟器怎样防止线路故障?
阻止鸟类在危险部位停留和筑巢,减少巢材掉落、绝缘子污染和鸟粪闪络,后者会在导线与铁塔之间造成闪络。
电池多久需要更换?
锂电款额定约 1000 次循环。大约每天一个循环,按约三年更换来计划。
延伸阅读
- FAA Advisory Circular 70/7460-1: Obstruction Marking and Lighting
- IEEE Spectrum: Bird poop can cripple power grids (2015)
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