振音式聲光聯(lián)合驅鳥器在北京通州電網(wǎng)的探索應用與成效分析

張 楠，郭 凱，張鵬程

（國網(wǎng)北京通州供電公司，北京101100）

0 引言

鳥害是造成配電架空線路故障的主要原因之一，北京地區(qū)危害配電網(wǎng)的主要鳥種是喜鵲，喜鵲在架空線路橫擔上搭窩筑巢，極易造成單相或相間短路，嚴重影響線路運行可靠性，在春季時尤其嚴重。現(xiàn)有研究主要探討了鳥害的成因及各種傳統(tǒng)驅鳥器的對比。文獻[1]研究了10 kV配電線路的多種鳥害防治措施，文獻[2]分析了各種鳥害的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。近年來，各地供電公司嘗試了多種驅鳥措施，但大部分措施存在造價高、維護困難等特點，驅鳥效果不是很理想。本文通過分析影響驅鳥效果的各種因素，調研現(xiàn)有驅鳥器的現(xiàn)場應用情況，設計了一種振音式聲光聯(lián)合型風車式驅鳥器，并在北京地區(qū)鳥害較嚴重的區(qū)域進行了試用，證明了聲光聯(lián)合型風車式驅鳥器在鳥害防治中的效果，為線路安全運行提供了保障。

1 驅鳥效果影響因素分析

經(jīng)過查閱大量鳥類學著作及配電網(wǎng)鳥害防治的相關文獻，了解了喜鵲等鳥類的生活習性，歸納了以下幾個影響驅鳥器效果的因素。

a）聲音。鳥類懼怕自己的天敵發(fā)出的聲音，老鷹之類的猛禽發(fā)出的叫聲對普通鳥類很有震懾力，鞭炮聲、鈴鐺聲、槍聲等聲音也都具有很好的驅鳥作用。除此之外，研究表明頻率在12～25 kHz之間的超聲波會影響鳥類的神經(jīng)系統(tǒng)，使鳥類無法正常生活。

b）顏色。研究證明大部分鳥類懼怕紅色、橘紅色或者藍紅相間的設置，這是鳥類天生的習性。

c）反光。鳥類會把反光或者在樹林中突然出現(xiàn)的強光當成潛在威脅，鳥類如果在反光里看見自己的影子會以為是天敵。因此，通過鏡面對陽光的反射可以達到驅鳥的目的。

d）運動。大部分鳥會把運動著的物體看作威脅，從而會主動遠離運動著的物體。因此，通過風力旋轉的驅鳥設備可達到驅鳥的目的。

2 傳統(tǒng)驅鳥器的特點及應用

a）風力驅鳥器。目前應用較多的驅鳥器為風力驅鳥器[3]，其結構如圖1所示。風力驅鳥器加有鏡面反光物質，通過風力使得驅鳥器轉動，達到驅鳥的目的。此種驅鳥裝置結構簡單，成本低廉，安裝方便，有利于大面積安裝，但是在實際使用中發(fā)現(xiàn)，此種驅鳥器長時間使用會使鳥類產(chǎn)生適應性，出現(xiàn)在已安裝驅鳥器的橫擔上鳥重復筑巢的情況，驅鳥效果逐漸減弱。

圖1 風力驅鳥器

b）防鳥刺。防鳥刺的結構如圖2所示。原理是利用物理阻撓的方式防鳥筑巢，能夠很好應對鳥類的適應性，長期使用驅鳥效果良好，但大風天氣期間其刺狀結構易搭掛異物，可能引起線路接地或短路故障，影響線路安全運行，同時也不方便運行人員登桿作業(yè)。

圖2 防鳥刺

c）超聲波驅鳥器。超聲波驅鳥器利用頻率超過20 kHz的超聲波脈沖刺激鳥類使其感到不適，以達到驅鳥的目的[4]。這種驅鳥器可以通過專用安裝工具卡扣于配電架空導線上，因造價較高，多用于機場以解決飛機低空起飛時的鳥害問題。但鳥類對聲波具有適應性，長期驅鳥效果不明顯。

d）仿生驅鳥器。仿生驅鳥器根據(jù)鳥類的天敵制作相應的模型，通過對鳥類的視覺驚嚇達到驅逐的目的[5]。例如，有些驅鳥器做成蛇或老鷹的形狀，這種驅鳥器造價低廉，同時又保護了生態(tài)環(huán)境，但實際應用中極易造成鳥類的適應性，長時間運用，效果不佳。

3 聲光聯(lián)合型風車式驅鳥器原理及構造

本文綜合考慮經(jīng)濟成本及現(xiàn)有驅鳥器存在的問題，遵從無電源、低成本的原則，在對驅鳥效果影響因素進行理論分析的基礎上，提出了采用聲音、反光、顏色、旋轉等綜合手段驅鳥的新型驅鳥器，即聲光聯(lián)合型風車式驅鳥器。該裝置結合鳥類特性，綜合利用鳥類懼怕噪聲、反光、鮮艷顏色及旋轉的原理來驅趕鳥類，具有良好的驅鳥效果。其主要由風力發(fā)聲裝置、凸面鏡反光裝置、1/4圓形風杯等組成，整體外觀如圖3所示。主要結構具有以下特點。

圖3 新型驅鳥器

a）風力發(fā)聲裝置。聲光聯(lián)合型風車式驅鳥器在傳統(tǒng)風車式驅鳥器的基礎上，增加了風力發(fā)聲裝置，即在風杯旋轉時可發(fā)出刺耳的鈴鐺聲。鈴鐺置于驅鳥器的中軸線上，一端與3個風杯連接，另一端固定在底座上。風杯旋轉時，帶動鈴鐺內部的撥片撥動鈴鐺皮，發(fā)出刺耳的響聲。試驗證明，該鈴鐺發(fā)出的聲音使鳥類特別懼怕，具有良好的驅鳥效果。

b）凸面鏡反光裝置。鳥類對鏡面的反光比較敏感。為了增加反光面積，提升驅鳥效果，在驅鳥器3個風扇臂及頂部分別設置了朝上的凸面鏡。當鳥類在該驅鳥器附近降落時，凸面鏡的反光會使鳥類懼怕，不敢降落，達到驅鳥的效果。

c）顏色。試驗證明，與傳統(tǒng)驅鳥器的橘黃色相比，喜鵲等鳥類更害怕紅色。因此，聲光聯(lián)合型風車式驅鳥器的主體采用鮮艷的紅色，增強驅鳥效果。

d）兜風驅動結構。為了提升裝置的整體轉動速度，設計了新型風杯。由摩擦力公式f=μ×Fn可知，降低風杯質量能減小摩擦力，在相同風速、相同受風面積的情況下風杯轉速更快，在軟風（≥1級風）情況下風杯便開始轉動。

e）制作材料。主體采用玻璃纖維增強的尼龍材料，該材料絕緣強度高，耐濕熱及酸堿老化性強，相比傳統(tǒng)ABS塑料使用壽命更長，可在室外使用10 a以上。

4 應用情況

為了驗證聲光聯(lián)合型風車式驅鳥器的驅鳥效果，選取鳥害比較嚴重的線路進行了試點應用。

4.1 試點安裝情況

選取通州張家灣地區(qū)喜鵲反復筑巢的6處位置進行試點，包含3基開關桿、1基轉角桿、1基刀閘桿、1基斷聯(lián)桿。6只新型驅鳥器于2020年4月23日、27日分2批進行試點安裝，其中10 kV試點一路72/3號桿與10 kV試點一路72/3/1號桿間隔約50 m。

4.2 巡檢記錄

安裝新型驅鳥器后，供電所運行人員每1～3 d進行現(xiàn)場巡視檢查，每日每桿觀察約15～20 min驅鳥器的驅鳥效果，巡檢情況如下。

a）10 kV試點一路29號柱上開關桿。2020年4月27日安裝新型驅鳥器。5月1日觀測，喜鵲舍棄原筑巢點位。5月1—3日觀測期間，喜鵲筑巢進度緩慢，會在驅鳥器不旋轉時于電桿上停留筑巢，有風驅鳥器旋轉時飛走。5月7日再觀察時，沒有鳥在這個地方繼續(xù)搭窩。5月12—19日巡視發(fā)現(xiàn)無鳥筑巢現(xiàn)象，說明鳥已經(jīng)徹底放棄這個位置。

b）10 kV試點一路10/7號刀閘桿。2020年4月23日安裝新型驅鳥器。4月23日捅去鳥窩之后再沒有發(fā)現(xiàn)搭鳥窩現(xiàn)象，鳥已經(jīng)放棄這個位置。

c）10 kV試點一路72/3/1號轉角桿。2020年4月23日安裝新型驅鳥器。5月1—3日觀察期間，驅鳥器快速旋轉，鳥不敢在這里下降，幾天時間橫擔上只搭建4~5根樹枝。5月6日巡檢時幾根樹枝已經(jīng)不見，樹枝已經(jīng)被風吹掉，沒有鳥在上面停留。5月7—19日巡視這個地點沒有發(fā)現(xiàn)鳥再搭鳥窩的情況，鳥已經(jīng)放棄這個位置。

d）10 kV試點一路72/3號柱上開關桿。2020年4月27日安裝新型驅鳥器。5月1—3日觀察鳥在橫擔另一側即開關上方筑巢，在驅鳥器旋轉時鳥會飛走，不旋轉時鳥叼樹枝進行筑巢并停留。此試點效果不明顯。

e）10 kV試點二路63號柱上開關桿。2020年4月23日安裝新型驅鳥器。5月1—3日觀測橫擔另一側開關上有樹枝，鳥筑巢進度緩慢。5月19日巡視未發(fā)現(xiàn)有鳥搭鳥窩現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)場實際情況判斷鳥已放棄此筑巢位置。

f）10 kV試點二路60/21號斷聯(lián)桿。2020年4月23日安裝新型驅鳥器。在4月23日之后沒有發(fā)現(xiàn)有鳥類搭窩現(xiàn)象。

4.3 試點情況分析

依據(jù)巡查情況，可得出以下結論：

a）對比之前供電所巡視記錄，6只新型驅鳥器中5只起到明顯的驅鳥效果，1處試點位置暫無明顯效果。

b）新型驅鳥器有防止或延緩喜鵲筑巢的效果，尤其在有風旋轉發(fā)聲時驅鳥效果更為明顯。

c）新型驅鳥器在刀閘桿、轉角桿、斷聯(lián)桿處效果較明顯，效果優(yōu)于開關桿。

d）柱上開關上方為喜鵲筑巢多發(fā)位置，初步分析與開關上方空間大、去除鳥窩難度大有關。

4.4 推廣應用成效

試點完成后，通州公司繼續(xù)在馬駒橋、于家務等7個地區(qū)開展推廣應用共計加裝新型驅鳥器152只，并進行觀測記錄，具體情況如表1所示。

表1 通州地區(qū)新型驅鳥器推廣應用情況

推廣應用期間共計加裝新型驅鳥器152只，徹底解決鳥害問題142處，總體有效率達到93.42%，其中馬駒橋、于家務、宋莊地區(qū)有效率達到了100%漷，縣、西集地區(qū)有效率較低，分別為87.10%及89.29%。分析未解決鳥害問題的位置主要為柱上開關上方4處；現(xiàn)場無風，驅鳥器不轉，未達到驅鳥效果的情況6處。

2021年2月針對3條鳥害故障較高的線路全線加裝新型驅鳥器80只，并對比線路近3 a鳥害引發(fā)的故障次數(shù)，可以得出10 kV試點三路、10 kV試點五路使用新型驅鳥器后未發(fā)生鳥害故障，故障次數(shù)較2020年下降100%，10 kV試點四路2021年僅發(fā)生1次鳥害故障，較2020年下降66.7%，試點應用的3條線路整體鳥害故障較2020年下降87.5%，故障下降效果明顯。

下一步，一是重點針對柱上開關位置加強新型驅鳥器的應用與觀測，后續(xù)在開關正上方加裝多組新型驅鳥器，采用鳥刺與驅鳥器結合等方式進行應用測試；二是針對現(xiàn)場無風的地區(qū)，考慮增加太陽能自驅動模塊等裝置，達到無風時驅鳥器也能旋轉的效果。

5 結束語

本文設計的聲光聯(lián)合型風車式驅鳥器，經(jīng)試用證實了其具有高效、經(jīng)濟、免維護等特點，10 kV配電線路安裝了新型驅鳥器后，驅鳥效果明顯，不但能降低線路的鳥害故障，還能節(jié)約為防止線路發(fā)生鳥害故障每年投入的大量人力和物力，具有廣泛的社會效益和經(jīng)濟效益。