中低壓線路鳥害分析及多種驅(qū)鳥器的組合運(yùn)用

徐東旭，陳 宇，吳愛軍，顏鈺霆，王 冠，繆進(jìn)榮，何苗壯，王 乾

（國(guó)網(wǎng)上海市電力公司松江供電公司，上海201600）

0 引言

隨著社會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視，城市綠化不斷推進(jìn)，綠化面積不斷增加，鳥類活動(dòng)逐漸活躍，這對(duì)電力線路的安全運(yùn)行帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)［1-2］。鳥類對(duì)線路的影響分為：鳥類筑巢與鳥類糞便。鳥類筑巢主要指的是鳥類在線路桿塔筑巢，其所用的材料中，可能會(huì)有導(dǎo)電性能良好的鐵絲等，一端位于電桿橫擔(dān)上，另一端跨過(guò)絕緣子與線路相接，從而造成線路接地故障［3-4］。同時(shí)，在特定情況下，其所使用的導(dǎo)電材料也可能跨越絕緣子，直接與兩相導(dǎo)線相接，從而造成相間故障［5-6］。另一種可能是，雖然鳥類使用的多數(shù)為樹枝等絕緣材料，但遇刮風(fēng)下雨等情形，會(huì)增加其導(dǎo)電性能，從而發(fā)生故障［7］。鳥類糞便一方面指鳥類的糞便沾染在線路絕緣子上，對(duì)線路絕緣子造成閃絡(luò)［8-9］，另一方面指鳥類糞便呈長(zhǎng)絲狀造成線路接地［10］。為了維護(hù)線路的安全運(yùn)行，切實(shí)降低故障壓降，必須采取措施，防治鳥類危害［11］。

現(xiàn)有研究，主要探討了鳥害的成因及驅(qū)鳥器設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)［12］探討了鳥害對(duì)輸電線路故障的影響，文獻(xiàn)［13］則提出了一種新型智能驅(qū)鳥器。對(duì)于具體的鳥害數(shù)據(jù)分析及驅(qū)鳥器組合應(yīng)用則涉及較少。結(jié)合實(shí)際情況，鳥類筑巢所造成的線路危害次數(shù)要遠(yuǎn)大于鳥類糞便，因此本文主要討論鳥類筑巢對(duì)中低壓線路的影響。以上海市松江區(qū)電網(wǎng)鳥害數(shù)據(jù)為例，本文分析了近三年松江地區(qū)鳥害的影響特征，并對(duì)現(xiàn)有鳥害防治常用驅(qū)鳥器進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合松江地區(qū)鳥害治理的具體措施，證明了驅(qū)鳥器組合運(yùn)用在鳥害防治中的效果，為線路安全運(yùn)行提供了保障。

1 鳥害數(shù)據(jù)分析

為了解鳥害的具體影響特征，為鳥害治理指明方向。本文基于松江地區(qū)2017年至2019年鳥害數(shù)據(jù)，分別從電壓等級(jí)、季節(jié)性、緊急程度、跳閘次數(shù)及鳥害區(qū)域5個(gè)方面進(jìn)行分析，闡述了鳥害的嚴(yán)重性，鳥害治理刻不容緩。近3年總鳥害數(shù)據(jù)分布如表1所示。

表1 2017-2019三年鳥害總數(shù)Table 1 Bird damage in 2017-2019

由表1 可得，近3 年發(fā)現(xiàn)鳥害共計(jì)161 處，其中，2019 年發(fā)現(xiàn)113 處，較2018 年增長(zhǎng)452%。隨著自然環(huán)境的改善，線路運(yùn)行所面對(duì)的鳥害隱患越來(lái)越嚴(yán)峻，急需采取有力措施。

1.1 按電壓等級(jí)分析

為探討不同電壓等級(jí)的鳥害特征，明確鳥害治理的重點(diǎn)。本文分別統(tǒng)計(jì)了10 kV、35 kV、110 kV線路的鳥害數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 2017-2019三年不同電壓等級(jí)鳥害情況Table 2 Bird damage at different voltage levels in 2017-2019

由表2 可得，近3 年鳥害次數(shù)總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，特別是2019 年，10 kV 較2018 年增長(zhǎng)了5 倍，35 kV、110 kV相較于2018年也分別增長(zhǎng)了3.8倍、3倍。不同電壓等級(jí)線路的鳥害次數(shù)所占比例如圖1所示。

圖1 不同電壓等級(jí)鳥害次數(shù)所占比例Fig.1 Proportion of bird damage frequency at different voltage levels

由圖1可得，10 kV、35 kV線路鳥害次數(shù)分別占據(jù)了總鳥害次數(shù)的54%、35%，總計(jì)發(fā)現(xiàn)鳥害143次，占總數(shù)的89%。因此，針對(duì)鳥害進(jìn)行防治時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)10 kV及35 kV電壓等級(jí)，且由于該電壓等級(jí)線路桿塔眾多，考慮到大規(guī)模推廣的成本，在設(shè)計(jì)防鳥害裝置時(shí)，經(jīng)濟(jì)性是需要重點(diǎn)考慮的因素。

1.2 按季節(jié)分析

為了探討鳥害的季節(jié)性特點(diǎn)，本文將2 月-4 月歸為春季；5 月-7 月歸為夏季；8 月-10 月歸為秋季；11月-1月歸為冬季，不同季節(jié)的鳥害情況如表3所示。

表3 不同季節(jié)鳥害情況Table 3 Bird damage in different seasons

由表3 可看出，鳥害主要發(fā)生在春季和夏季，其中，以春季最為嚴(yán)重，占總數(shù)的92%。從變化趨勢(shì)看，近三年春季都呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，特別是2019年較2018年增長(zhǎng)了近7 倍。因此，鳥害防治應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)春季。具體到執(zhí)行，建議在每年的1月份，對(duì)于鳥害高發(fā)線路組織特巡及采取有效措施，做到提前應(yīng)對(duì)，防患于未然。

1.3 從不同緊急程度分析

為避免同時(shí)處理多處鳥害時(shí)資源的浪費(fèi)，使鳥害處理更加有效。本文對(duì)鳥害數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類：一般、嚴(yán)重、危急。其中，一般指的是絕緣線路鳥窩搭建未完成，只有一些樹枝等鳥窩材料位于電桿頂部；嚴(yán)重為絕緣線路鳥窩已搭建完成，樹枝等鳥窩材料與導(dǎo)線有多處接觸，若絕緣導(dǎo)線絕緣皮破損，則直接會(huì)引發(fā)線路跳閘；危急到鳥窩搭建于裸導(dǎo)線線路上，有隨時(shí)跳閘的隱患。

不同緊急程度鳥害情況如表4所示。

表4 不同緊急程度鳥害情況Table 4 Bird damage in different emergency degrees

不同緊急程度鳥害所占比例如圖2所示。

由圖2可得，不同程度鳥害所占比例相當(dāng)，并沒有巨大差別。但由表4 可看出，危急程度的鳥害增長(zhǎng)迅速，2019年相較2018年增長(zhǎng)了近20倍，而一般與嚴(yán)重程度的鳥害增長(zhǎng)則較平穩(wěn)。因此，未來(lái)所面臨的鳥害情況，危急程度將會(huì)占據(jù)相當(dāng)大的部分，這進(jìn)一步對(duì)鳥害防治工作提出了更高的要求。

圖2 不同緊急程度鳥害所占比例Fig.2 Proportion of bird damage in different emergency degree

1.4 鳥害發(fā)生區(qū)域

為更好地分析鳥害的區(qū)域特性，本文將松江地區(qū)分為遠(yuǎn)郊城鎮(zhèn)、浦南及城區(qū)。其中，遠(yuǎn)郊城鎮(zhèn)的特點(diǎn)為地廣人稀，有農(nóng)田及建筑物，但高大樹木較少；浦南地區(qū)為生態(tài)保護(hù)區(qū)，未進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)，樹木茂盛；城區(qū)較多為建筑物，人流密集。鳥害發(fā)生區(qū)域情況如表5所示。

表5 鳥害發(fā)生區(qū)域情況Table 5 Bird damage area

圖3 不同地區(qū)所占比例Fig.3 Proportion of different area

從增長(zhǎng)趨勢(shì)看，3種區(qū)域的鳥害均呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，鳥害日益嚴(yán)重。從鳥害發(fā)生區(qū)域看，不難看出，深受鳥害困擾的重災(zāi)區(qū)以遠(yuǎn)郊城鎮(zhèn)為主。遠(yuǎn)郊城鎮(zhèn)地廣人稀，又少有茂密樹木，電桿成為了鳥類筑巢的絕佳場(chǎng)所，在鳥害治理過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)此區(qū)域。而對(duì)于樹木茂盛的浦南地區(qū)，雖有大量鳥類活動(dòng)，但眾多的樹木為其提供了筑巢的場(chǎng)所，鳥害問(wèn)題反而低于遠(yuǎn)郊城鎮(zhèn)。對(duì)于城區(qū)，由于人流密集，建筑物較多，鳥類活動(dòng)較少，鳥害問(wèn)題相對(duì)緩和。

1.5 鳥害跳閘情況

為了進(jìn)一步分析鳥害對(duì)線路運(yùn)行的影響，本文統(tǒng)計(jì)了因鳥害引起的跳閘，如表6所示。

表6 2017-2019年鳥害引起跳閘次數(shù)Table 6 Number of trips caused by bird damage in 2017-2019

由表6 可看出，因鳥窩引起的跳閘次數(shù)呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，這與前文危急程度鳥害數(shù)據(jù)增長(zhǎng)情況相吻合，鳥害治理迫在眉睫。

2 不同驅(qū)鳥器分析

在鳥害治理中，驅(qū)鳥器是常用的一種裝置。在日常應(yīng)用中，已誕生了風(fēng)力驅(qū)鳥器、形狀驅(qū)鳥器、電力防鳥刺、聲波驅(qū)鳥器。同時(shí)，為進(jìn)一步提高驅(qū)鳥效果，松江地區(qū)應(yīng)用了占位器。且在此基礎(chǔ)上，提出了驅(qū)鳥器的改進(jìn)措施，從多維度達(dá)到驅(qū)鳥效果。

2.1 風(fēng)力驅(qū)鳥器

目前應(yīng)用較多的驅(qū)鳥器為風(fēng)力驅(qū)鳥器，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，只需有微風(fēng)，驅(qū)鳥器就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到驅(qū)鳥的目的。隨著對(duì)鳥害研究的深入，在風(fēng)力驅(qū)鳥器的基礎(chǔ)上，在驅(qū)鳥器表面涂上鏡面反光物質(zhì)，通過(guò)對(duì)陽(yáng)光的反射達(dá)到驅(qū)鳥的目的，如圖4（b）。同時(shí)，為了進(jìn)一步用物理的方式使得鳥類無(wú)法駐足，在普通風(fēng)力驅(qū)鳥器的頂部安裝刺狀結(jié)構(gòu)，使得鳥類無(wú)法靠近，如圖4（c）。此種驅(qū)鳥裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，安裝方便，有利于線路大面積安裝，但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，此種驅(qū)鳥器通過(guò)旋轉(zhuǎn)地方式驅(qū)趕鳥類，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)造成鳥類的適應(yīng)性，出現(xiàn)在已安裝驅(qū)鳥器的橫擔(dān)上重復(fù)筑巢的情況，驅(qū)鳥效果逐漸減弱。

圖4 風(fēng)力驅(qū)鳥器Fig.4 Wind driven bird repellent

2.2 天敵驅(qū)鳥器

此種驅(qū)鳥器通過(guò)模仿鳥類天敵的形狀，達(dá)到驅(qū)鳥目的，如圖5所示。在實(shí)際應(yīng)用中，該驅(qū)鳥器由于一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，且并沒有防止鳥類筑巢的物理措施，極易造成鳥類的適應(yīng)性，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)用，效果不佳。

2.3 電力防鳥刺

圖5 形狀驅(qū)鳥器Fig.5 Shape bird repellent

電力防鳥刺的結(jié)構(gòu)如圖6所示，其安裝在橫擔(dān)上，通過(guò)伸出的刺狀結(jié)構(gòu)阻止鳥類靠近筑巢。由于此種防鳥刺的原理是利用物理方式防鳥筑巢，其能夠很好應(yīng)對(duì)鳥類的適應(yīng)性，長(zhǎng)期使用，驅(qū)鳥效果良好。但其刺狀結(jié)構(gòu)同時(shí)也對(duì)線路安全運(yùn)行造成了不利影響。一方面，其往外延伸的刺減少了導(dǎo)線與橫擔(dān)、導(dǎo)線與導(dǎo)線之間的電氣距離，容易造成短路故障；另一方面，其刺狀結(jié)構(gòu)在阻止鳥類的同時(shí)，也對(duì)運(yùn)行人員對(duì)線路的檢修、維護(hù)造成了困難。

圖6 電力防鳥刺Fig.6 Electric bird sting prevention

2.4 聲波驅(qū)鳥器

聲波驅(qū)鳥器通過(guò)發(fā)出聲波來(lái)達(dá)到驅(qū)鳥的目的，其由電源部分、控制部分及發(fā)聲部分組成。電源部分，通常采用太陽(yáng)能光板與蓄電池相結(jié)合的方式，白天利用太陽(yáng)能光板給蓄電池充電，整個(gè)全時(shí)段期間，蓄電池為整套系統(tǒng)提供電力。主要工作原理為，控制部分檢測(cè)到有鳥類靠近時(shí)，控制發(fā)聲部分發(fā)出一定頻率的聲音，驅(qū)趕鳥類，但此種驅(qū)鳥器成本較高，不利于大范圍推廣。

2.5 占位器

占位器是國(guó)網(wǎng)上海市電力公司松江供電公司所提出的一種可帶電安裝的防鳥害裝置，如圖7所示，其由（1）凸卡、（2）磁吸底座、（3）頂端排刺、（4）底部卡槽、（5）底座加強(qiáng)筋和（6）凹槽構(gòu)成，通過(guò)頂端排刺阻止鳥類停留，底部通過(guò)磁吸底座固定在橫擔(dān)上，底部卡槽可用于專門設(shè)計(jì)的帶電安裝工具進(jìn)行帶電安裝，凹、凸槽的設(shè)計(jì)便于模塊化拼裝。

2.6 驅(qū)鳥器的改進(jìn)

圖7 占位器Fig.7 Space occupying device

架空線路所面對(duì)的環(huán)境復(fù)雜多變，線路設(shè)備結(jié)構(gòu)多樣。為了達(dá)到更好的驅(qū)鳥效果，適應(yīng)不同設(shè)備的使用，本文在以上驅(qū)鳥器的基礎(chǔ)上，對(duì)驅(qū)鳥器提出了以下改進(jìn)，如圖8所示。

圖8 驅(qū)鳥器改進(jìn)措施Fig.8 Improvement measures of bird repellent

1）風(fēng)車占位器

為了進(jìn)一步提高異形防鳥害裝置的防鳥效果，其改進(jìn)版本為在原來(lái)裝置的基礎(chǔ)上，在兩側(cè)各安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，將風(fēng)力驅(qū)鳥器的特性與異形防鳥害裝置相結(jié)合，從而達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間、良好驅(qū)鳥效果。

2）扣式占位器

線路中不僅有鐵質(zhì)橫擔(dān)，在跌落式熔斷器處通常運(yùn)用絕緣橫擔(dān)，普通占位器的磁吸底座無(wú)法固定。為解決此問(wèn)題，其改進(jìn)版本為在占位器底部安裝金屬扣狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)金屬扣狀結(jié)構(gòu)將占位器固定于絕緣橫擔(dān)上。

3）異形蓋板

線路柱上開關(guān)、桿刀等設(shè)備的橫擔(dān)上，由于其結(jié)構(gòu)原因，給常規(guī)驅(qū)鳥器的安裝帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為解決此問(wèn)題，異形蓋板是一個(gè)研究的方向。異形蓋板根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)的不同，呈現(xiàn)不同的形狀。使用時(shí)，固定在設(shè)備表面，通過(guò)蓋板覆蓋設(shè)備結(jié)構(gòu)中的縫隙，以防止鳥類筑巢。

3 應(yīng)對(duì)措施

通過(guò)前文分析可知，鳥害主要發(fā)生于每年的春、夏季節(jié)。因此，每年1 月份，公司都會(huì)組織線路特巡，對(duì)鳥窩情況進(jìn)行專項(xiàng)整治，預(yù)防鳥窩問(wèn)題所造成的開關(guān)跳閘。特巡線路的選擇，主要為長(zhǎng)線路、裸導(dǎo)線線路，以及遠(yuǎn)郊城鎮(zhèn)等生態(tài)環(huán)境良好地區(qū)的線路。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的鳥窩情況，安排專人進(jìn)行處理，并安裝驅(qū)鳥器。截至目前為止，已累計(jì)安裝驅(qū)鳥器約3 000 套，如表7所示。

表7 驅(qū)鳥器安裝情況Table 7 Installation of bird repellent

根據(jù)線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，鳥類筑巢主要有三處：雙橫擔(dān)、熔斷器絕緣橫擔(dān)、避雷器橫擔(dān)、斷路器。對(duì)于雙橫擔(dān)防鳥，多采用占位器與風(fēng)車驅(qū)鳥器相結(jié)合的方式；對(duì)于跌落式熔斷器絕緣橫擔(dān)防鳥，多采用扣式占位器與風(fēng)車驅(qū)鳥器相結(jié)合的方式；對(duì)于避雷器橫擔(dān)，主要采用占位器；對(duì)于斷路器，由于其結(jié)構(gòu)原因，給驅(qū)鳥器及占位器的安裝帶來(lái)了極大的困難，現(xiàn)行方法為在斷路器上安裝驅(qū)鳥劑。驅(qū)鳥劑的作用方式為，通過(guò)散發(fā)出特殊的氣味，以達(dá)到驅(qū)鳥的目的。

圖9 釘釘處理流程Fig.9 Dingding process

為了更加全面地管控鳥害情況，國(guó)網(wǎng)上海市電力公司松江供電公司創(chuàng)新性將釘釘運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)際。當(dāng)發(fā)現(xiàn)鳥害，發(fā)現(xiàn)人可第一時(shí)間填報(bào)釘釘，在填報(bào)時(shí)，可選擇鳥害的緊急程度，便于部門按輕重緩急安排人員處理。處理后，處理人員會(huì)將處理結(jié)果上報(bào)于釘釘，由設(shè)備主人驗(yàn)收，從而完成鳥害處理的閉環(huán)管理。

4 驅(qū)鳥器應(yīng)用案例分析

辰硅7115線路2018年發(fā)現(xiàn)鳥窩以來(lái)，公司對(duì)其立即處理，在清除鳥窩的同時(shí)，在其上安裝了風(fēng)力驅(qū)鳥器。2019 年3 月25 日，當(dāng)運(yùn)行人員對(duì)線路進(jìn)行特巡時(shí)，在風(fēng)力驅(qū)鳥器安裝處，發(fā)現(xiàn)了鳥類重復(fù)筑巢的現(xiàn)象，如圖10（a）。為了解決鳥類對(duì)單一驅(qū)鳥器的適應(yīng)性問(wèn)題，公司在風(fēng)力驅(qū)鳥器的基礎(chǔ)上，為其加裝了占位器，從物理角度防止鳥類駐足如圖10（b）。自安裝以來(lái)，此位置未再出現(xiàn)鳥類筑巢問(wèn)題，線路運(yùn)行安全得到了保障。2019 年4 月1 日，在其臨近的辰昆7112 發(fā)現(xiàn)鳥類筑巢，在此兩條線路橫擔(dān)處，均采用風(fēng)力驅(qū)鳥器與占位器組合的方式防鳥害。同時(shí)，為了提高驅(qū)鳥效果，在處理其他鳥害問(wèn)題時(shí)，只要結(jié)構(gòu)允許，多采用此種方式。

圖10 風(fēng)力驅(qū)鳥器重復(fù)筑巢處理Fig.10 Repeated nesting treatment of wind driven bird repellent

線路效27民福榮樂路北柱上開關(guān)，自拆除鳥窩以來(lái)，發(fā)現(xiàn)了多次鳥窩重復(fù)筑巢的情況。最終于2019年3月17日，在其本體上放置了驅(qū)鳥劑，如圖11所示。

圖11 驅(qū)鳥劑安裝情況Fig.11 Installation of bird repellent

驅(qū)鳥劑安裝后，斷路器位置鳥害問(wèn)題得到一定程度改善。

5 結(jié)語(yǔ)

本文首先分別從電壓等級(jí)、季節(jié)性、緊急程度、跳閘次數(shù)及鳥害區(qū)域5 個(gè)方面分析了鳥害的影響特征，為鳥害處理指明了方向。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)分析各種驅(qū)鳥器的作用，說(shuō)明驅(qū)鳥器組合運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)。最后，以松江地區(qū)為例，通過(guò)其所采取的具體措施及案例，證明了驅(qū)鳥器組合運(yùn)用的有效性。

在實(shí)際應(yīng)用中，組合使用驅(qū)鳥器在有效改善鳥害的同時(shí)，也暴露了新的問(wèn)題，例如隨著時(shí)間的推遲，驅(qū)鳥劑效果不佳。關(guān)于鳥害治理，仍有需要進(jìn)一步研究的地方。其中，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)研制不同的異形蓋板是一種可能的解決方案。

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