變電站鳥害原因與措施分析

沈陽 李睿 徐桂慶 余宏章 盧大俊

摘要：近年來，伴隨著城市發(fā)展用地緊張化，變電站建設(shè)選址也越來越偏僻，而隨著生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展，鳥類生存環(huán)境得到大幅度改善，鳥類活動對變電站運行的危害日益突出[1]，尤其是當(dāng)前的巡維中心大力實行的無人值班變電站。變電站鳥害輕則影響設(shè)備正常運行，重則引發(fā)變電站設(shè)備故障，導(dǎo)致大范圍停電，引起不良社會影響。本文針對變電站長期存在鳥害“頑疾”的原因以及預(yù)防措施進行分析并提出相關(guān)改進措施。

關(guān)鍵詞：變電站、鳥害、驅(qū)鳥器

1、變電站鳥害形成原因

變電站鳥害形成有明顯的地域特性。我巡維中心地處廣東省鳥類省級自然保護區(qū)，轄區(qū)變電站周圍遍布山林、江河等山林和水體，氣候溫潤、食物充足，生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，非常適合鳥類生活棲息。據(jù)統(tǒng)計，保護區(qū)內(nèi)生活鳥類多達240余種。變電站 110kV 以上電壓等級戶外門型結(jié)構(gòu)支架較高，在僻靜開闊的地帶更顯突出。橫擔(dān)較長、空隙多，對各型鳥類筑巢提供了十分便利的條件，鳥類也比較喜愛在變電站區(qū)域嬉戲、筑巢。

鳥害原因主要有：

（1）每年3-5月份，是本地鳥類繁殖的集中時間，鳥類活動也十分頻繁。敞開式變電站結(jié)構(gòu)環(huán)境為鳥類筑巢提供了良好的基礎(chǔ)。它們筑巢主要集中于變電站的各種門型架構(gòu)上、斷路器底座內(nèi)、刀閘導(dǎo)電桿底座內(nèi)、變壓器本體遮蔽處、瓦斯繼電器盒內(nèi)等，主要筑巢材料為草木、樹枝、枯藤甚至鐵絲等[2]。在運輸過程中或者筑巢距離帶電設(shè)備較近時，這些鳥巢材料在大風(fēng)下易飄落至帶電設(shè)備上，或者導(dǎo)致設(shè)備絕緣距離不足，從而引起設(shè)備短路故障導(dǎo)致跳閘。

（2）變電站周圍活動鳥類的排泄物附著在設(shè)備上，鳥糞污染變電站內(nèi)絕緣子串或電氣設(shè)備的外絕緣，設(shè)備絕緣水平降低，易造成閃絡(luò)事故。部分區(qū)域存在鳥類聚集，他們白天覓食，夜間休息，經(jīng)過一夜的消化，凌晨是它們排糞便較集中且數(shù)量最多的時間，加上在此期間內(nèi)空氣相對濕度較大，易形成晨霧，在濕度和展霧的共同影響下，為受鳥糞污染的設(shè)備為形成擊穿放電提供有利的條件。有時因巡視周期或人員因素影響，受鳥糞污染的設(shè)備沒有得到及時發(fā)現(xiàn)并清洗，遇雨霧天氣時，也容易引起絕緣擊穿放電。而鳥糞引起的閃絡(luò)在發(fā)生前沒有任何征兆，閃絡(luò)時也極少為人所見，只能事后通過巡查進行判斷。當(dāng)鳥糞積累到一定數(shù)量后，在潮濕或者下雨天情況下也會發(fā)生閃絡(luò)。因此，鳥糞痕跡的存在一直作為鳥糞閃絡(luò)的重要依據(jù)。

根據(jù)我所近三年防鳥害調(diào)查統(tǒng)計，2018年至2020年之間深圳東部地區(qū)變電站共發(fā)現(xiàn)鳥巢140個。其中101個位于設(shè)備龍門構(gòu)架或主變本體上，占所有鳥巢的72%。我站在近兩年的防鳥害巡視中，共發(fā)現(xiàn)變電站鳥害12起，其中鳥巢在刀閘導(dǎo)電桿上有2例，主變壓器散熱器上有2例，主變壓器瓦斯繼電器防雨罩、壓力釋放閥防雨罩上的各有1例，其余為變電站各門型架構(gòu)上和開關(guān)、刀閘機構(gòu)箱上。個別鳥巢的處理可能需要設(shè)備緊急停電，降低供電可靠性。而且部分鳥類還有成群聚集，喜好在較固定區(qū)域筑巢的習(xí)慣，主變壓器等設(shè)備本體或構(gòu)架上的多次出現(xiàn)同一類型鳥巢，發(fā)現(xiàn)后需及時人工掏除，存在一定人身安全風(fēng)險。由此可見，提升變電站鳥害防范措施提升迫在眉睫。

2、變電站鳥害預(yù)防對策分析

目前，深圳供電局針對變電站鳥害整治采取人力于科技相結(jié)合的方式，主要包括：1、每年3月份至5月份周期性開展防鳥害巡視，巡視周期為3天一巡;2、部分變電站安裝風(fēng)車式和電磁式驅(qū)鳥器;3、后續(xù)新站規(guī)劃建設(shè)中采用GIS站，使變電站天生具有防鳥害能力。

其中，防鳥害巡視已經(jīng)納入我所每年階段性重點工作計劃中。在防鳥害工作中，運行人員需在周期內(nèi)對變電站進行防鳥害特巡，重點關(guān)注曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)鳥類筑巢的架構(gòu)與設(shè)備區(qū)域，觀察變電站周圍鳥類活動頻率和范圍，必要時進一步縮短巡視周期，做到一天一巡，發(fā)現(xiàn)鳥巢即上報，上報即處理，防患于未然。加大對變電站防鳥害人力和資金的投入，完善和開發(fā)新的防鳥設(shè)施。同時結(jié)合無人機使用，對變電站各架構(gòu)上方進行細致性排查，并對變電站周圍環(huán)境進行觀察，對各項防鳥害措施結(jié)果進行評估，制定可行的反措計劃。同時，建立完備的防鳥害工作資料臺賬，定期向上級反饋防鳥害工作成效，以便在后續(xù)變電站設(shè)計、基建、生產(chǎn)統(tǒng)籌考慮，做到超前預(yù)防[3]。

國內(nèi)變電站中傳統(tǒng)的驅(qū)鳥方式包括鳥刺、風(fēng)車式驅(qū)鳥器等，近年來開始采用一些新型的驅(qū)鳥裝置，如電磁式驅(qū)鳥器、激光驅(qū)鳥器、超聲波驅(qū)鳥器等。研究機構(gòu)主要對這些新型的驅(qū)鳥裝置進行進一步優(yōu)化，包括研究對鳥類的主動探測方法（如基于圖像識別、聲音識別、光電感應(yīng)等），通過野外觀察、統(tǒng)計學(xué)研究不同驅(qū)鳥方式的驅(qū)鳥效果等等。我局目前有一部分變電站已經(jīng)安裝了驅(qū)鳥裝置，絕大部分為傳統(tǒng)的風(fēng)車式和電磁式驅(qū)鳥器，還嘗試在經(jīng)常出現(xiàn)鳥巢的地方使用驅(qū)鳥劑;近年來個別變電站也開始使用一些新型驅(qū)鳥裝置，如某220kV變電站通過科技項目研究安裝了一套變電站智能驅(qū)鳥系統(tǒng)，某500kV變電站和220kV變電站采用三合一驅(qū)鳥裝置（超聲波、聲音、燈光），某500kV變電站采用三合一驅(qū)鳥裝置結(jié)合風(fēng)車式、電磁式驅(qū)鳥器的綜合驅(qū)鳥方式。

根據(jù)深圳地區(qū)“十四五”規(guī)劃，到2021年底還將繼續(xù)投產(chǎn)數(shù)座變電站，結(jié)合當(dāng)前區(qū)域現(xiàn)存變電站防鳥害特性，在新站建設(shè)前期規(guī)劃、審圖、選址上，經(jīng)過充分調(diào)研與商討，新變電站規(guī)劃全部為GIS站，在源頭降低變電站防鳥害風(fēng)險，為后續(xù)投產(chǎn)運維提供充分的安全性和便利性。

3、新型驅(qū)鳥裝置研究

基于上述問題，深圳供電局變電管理一所深汕巡維小組成立了項目組，開發(fā)一種新型的變電站驅(qū)鳥裝置。該驅(qū)鳥裝置采用太陽能供電，包括兩種觸發(fā)方式——定時觸發(fā)和探測器觸發(fā)。定時觸發(fā)指驅(qū)鳥器每隔一段時間自動觸發(fā)一次，探測器觸發(fā)指通過驅(qū)鳥器內(nèi)置的聲音探測器或雷達探測器探測到鳥類活動時進行觸發(fā)。

新型驅(qū)鳥器為一種基于4G通訊的變電站驅(qū)鳥裝置，具備以下功能：（1）包括超聲波、聲音及強光并有相應(yīng)的工作狀態(tài)指示，可分別打開或關(guān)閉三種驅(qū)鳥方式中的任一項功能;（2）帶4G通訊模塊，可與后臺服務(wù)器通信，能夠獲取探測器的觸發(fā)數(shù)據(jù)，進行驅(qū)鳥程序在線升級;（3）超聲波模塊在清晨（6時至8時）及黃昏（6時至20時）工作5分鐘，停止5分鐘，其余時間工作2分鐘，停止15分鐘;（4）燈光驅(qū)鳥功能于白天（6時至18時）關(guān)閉，夜間（18時至次日6時）開啟;（5）雷達探測功能于白天（5時至21時）開啟，夜間（21時至次日5時）關(guān)閉。

基于4G通信的超聲波驅(qū)鳥裝置采用當(dāng)前比較主流的三種驅(qū)鳥方式，包括：超聲波、聲音和燈光。為了在后期運行過程中能夠有效分析目前主流驅(qū)鳥方式的驅(qū)鳥效果，以上三種驅(qū)鳥方式應(yīng)具備獨立的控制功能，能夠獨立開放或者關(guān)閉某一功能并有相應(yīng)的工作狀態(tài)指示。為解決傳統(tǒng)驅(qū)鳥器只能單向輸出，不能從外部獲取數(shù)據(jù)，且控制程序不可更改的問題，本項目研究的驅(qū)鳥器帶有4G通信功能，可與后臺服務(wù)器進行通信，存儲驅(qū)鳥器的觸發(fā)數(shù)據(jù)并實現(xiàn)驅(qū)鳥程序的在線升級。

由第1小節(jié)可知，目前的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：設(shè)備龍門構(gòu)架或主變本體上的鳥巢數(shù)量占所有鳥巢的72%，因此將龍門構(gòu)架及主變本體作為重點驅(qū)鳥部位。理論上，驅(qū)鳥器安裝于龍門構(gòu)架上驅(qū)鳥效果最好。但考慮到驅(qū)鳥器重量較重，一旦在龍門構(gòu)架上發(fā)生墜落，將對下方的電力設(shè)備及人員帶來較大安全威脅[4]。同時，深圳地區(qū)又是臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)，因此從驅(qū)鳥效果及安全性兩個方面結(jié)合考慮，驅(qū)鳥器的安裝高度不宜高于1.5米。

該成果帶來的直接效益包括：1、可延長巡視周期或取消季節(jié)性的防鳥害巡視，提高工作效率;2、降低變電站因鳥害造成設(shè)備事故的風(fēng)險;3、解決人工掏除鳥窩的問題，降低生產(chǎn)成本，提高供電可靠性。帶來的間接效益包括：1、通過通訊模塊可獲取鳥類在變電站中的活動數(shù)據(jù)，為后期進一步改進裝置或研究鳥類活動規(guī)律提供數(shù)據(jù)支撐;2、在目前的驅(qū)鳥手段下，可遠程升級驅(qū)鳥器控制程序，優(yōu)化驅(qū)鳥器工作模式而無需對硬件進行改造，延長裝置的全生命周期，提高經(jīng)濟效益。

4、結(jié)語

變電站鳥害防治任重道遠，需要運維人員加強管理提升，加大治理力度。在新環(huán)境下，發(fā)散思維，創(chuàng)新舉措，高效、有力改善鳥害給變電站運行帶來的風(fēng)險因素，確保變電站安全、連續(xù)、高效運行，保障供電可靠性。

參考文獻

[1] 余桂鈺，無人值班變電站鳥害預(yù)防與治理對策，中國科技縱橫，2014年12期

[2] 鄭昌，內(nèi)蒙古包頭地區(qū)500kV輸電線路技術(shù)改造與應(yīng)用，華北電力大學(xué)，2016.3

[3] 張義斌，架空輸電線路防鳥害的技術(shù)措施分析，陜西電力，2006

[4] 白玉堂，電氣運行誤操作成因與預(yù)防措施，城市建設(shè)理論研究，2014

作者姓名：沈陽

作者單位：深圳供電局有限公司

作者單位所在省市：廣東省深圳市

作者所在省市郵編：518001

作者研究方向：電力系統(tǒng)變電運行

作者現(xiàn)有職稱：助理工程師

收刊人姓名：李睿

聯(lián)系電話：13590155471

收刊地址：廣東省深圳市深汕特別合作區(qū)（原汕尾市海豐縣）深汕大道吉水門變電站