吉林電網(wǎng)220 kV輸電線路鳥害故障研究

矯立新，王志鋼，金 鵬，張 楊，劉俊博，劉 赫，刁美娜

(1. 國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長春 130021；2. 國網(wǎng)吉林省電力有限公司，長春 130021；3. 國網(wǎng)松原供電公司，吉林 松原 138000；4. 國網(wǎng)延邊供電公司，吉林 延吉 133000)

近年來，隨著生態(tài)環(huán)境的改善和人們對野生動物保護意識的增強，鳥類活動更加頻繁，加之吉林電網(wǎng)輸電線路規(guī)模逐年擴大，由鳥類活動引起的架空輸電線路跳閘故障(以下簡稱鳥害故障)次數(shù)也有明顯上升，鳥害已成為僅次于雷害、外力破壞的第三大輸電線路跳閘原因[1-2]。為保障輸電線路安全穩(wěn)定運行，有必要對鳥害故障發(fā)生原因和規(guī)律進行分析，以便更好地開展防鳥害工作。以下對吉林電網(wǎng)220 kV輸電線路近7年的鳥害故障情況進行統(tǒng)計研究，從鳥害故障的總體趨勢、時間分布、區(qū)域分布、線路相別分布及引起故障鳥種等幾方面進行分析，并根據(jù)吉林省鳥害風(fēng)險區(qū)域及其特點提出吉林電網(wǎng)防范鳥害故障建議。

1 吉林電網(wǎng)鳥害故障情況

2010年至2016年吉林電網(wǎng)220 kV架空輸電線路共發(fā)生故障357次，其中鳥害故障88次，占故障跳閘總數(shù)的24.65%。鳥害故障的發(fā)生與鳥類活動情況緊密相關(guān)，下面將7年來吉林電網(wǎng)鳥害故障數(shù)據(jù)與鳥類活動情況相結(jié)合進行統(tǒng)計分析，得到了鳥害故障的時間分布、區(qū)域分布、線路相別分布及引起故障鳥種等幾方面特點[3-4]。

1.1 鳥害故障總體情況

2010年至2016年吉林電網(wǎng)各地市公司220 kV輸電線路鳥害故障統(tǒng)計情況見表1。

從表1看出，吉林、四平、長春、通化公司鳥害故障次數(shù)較多，共計68次，占故障總數(shù)的77.27%。吉林省有三條大的鳥類遷徙通道，一條為貫通松原、四平西南及長春西北地區(qū)；另一條為吉林、長春東南、四平東部及遼源地區(qū)；另外由于延邊地區(qū)位于吉林省南部隔朝鮮半島面臨太平洋，西、北、東三面為大小興安嶺和長白山所圍成的馬蹄型地形，是遷徙鳥類重要停歇地，停歇鳥種和種群數(shù)量都較大。跳閘次數(shù)較多的線路單元基本處于三大鳥類遷徙通道路徑范圍內(nèi)。

表1 2010年至2016年吉林電網(wǎng)各地市公司220 kV輸電線路鳥害故障

鳥害一般分為鳥巢、鳥糞、鳥體短接和鳥啄四大類[5]。對鳥害故障的類別進行統(tǒng)計分析，鳥糞類發(fā)生的故障為84次，占故障總數(shù)的95.45%，是引起鳥害故障的主要發(fā)生原因；鳥巢、鳥體短接、鳥啄類發(fā)生的故障較少，分別為1、2、1次，共占故障總數(shù)的4.55%，為次要原因。

1.2 時間分布特點

受鳥類的遷徙、繁殖、捕食等生活習(xí)性影響，鳥害故障季節(jié)性和時間性特點較強[6]。吉林省鳥害一年四季均有發(fā)生，但各季情況有所不同，從鳥害發(fā)生的時間看，春末夏初和秋季為鳥害多發(fā)時期。目前吉林省鳥害具有明顯的季節(jié)性特點，存在3個發(fā)生高峰期：3至5月份、7至8月份和10至11月份，其中全年中4月份最高，占全年鳥閃絡(luò)事故的29.54%。這與3至5月份是鳥類遷徙高峰期有直接關(guān)系，而且鳥類進入繁殖期，尤其4月份鳥類遷徙和繁殖均為高峰期，導(dǎo)致這一時期事故發(fā)生率高，另外在吉林省初春和初冬季節(jié)，天氣乍冷還寒，鳥的食物混雜，糞便較稀，而鳥窩的搭建也是在橫擔(dān)靠桿或有支撐物處如拉桿等，有些大型鳥類還在凌晨起飛的時候排泄糞便，能沿瓷瓶串造成放電通道；7～8月份為繁殖鳥類的雛鳥離巢期；10～11月份為鳥類遷徙期，導(dǎo)致這兩個時期事故發(fā)生率較高。全年鳥害故障按月份統(tǒng)計分析見圖1。

圖1 鳥害故障月份統(tǒng)計

以全天24 h 分段統(tǒng)計，吉林電網(wǎng)鳥害故障在不同時間發(fā)生數(shù)量存在顯著差異，具有明顯的時段性特點，夜間發(fā)生的鳥害故障比白天多，主要集中在20時至次日7時，尤其是4時至6時，鳥類一般在凌晨開始外出覓食，夜間休息。一些鳥類，尤其是沒有巢穴的鳥類或某些大型涉水禽類等喜歡棲息在輸電線路、鐵塔等位置較高的地方。鳥的這種活動規(guī)律造成了鳥害故障在一天中不同時段發(fā)生的概率不同。

1.3 區(qū)域分布特點

鳥害故障的分布呈現(xiàn)較強的區(qū)域性[7]。耕地發(fā)生的故障最多，共計63次，占故障總數(shù)的71.08%；丘陵發(fā)生的故障次之，共計9次；濕地、密林、城區(qū)發(fā)生的故障最少，均為4次。由于環(huán)保意識的不斷增強，人類對于鳥類的濫捕、濫殺趨近于零，且耕種地一般處于鄉(xiāng)鎮(zhèn)、近郊、村屯附近，周邊大多有小溪、水渠、水庫、水井等水源，耕種地內(nèi)玉米、高梁等農(nóng)作物和秋收后居民的糧食存儲，都為鳥類提供了較好的飲食條件。

1.4 故障相別分布特點

輸電導(dǎo)線的空間位置主要由導(dǎo)線的排列方式?jīng)Q定，排列方式包括垂直排列、水平排列和三角排列。吉林省220 kV架空輸電線路的桿塔塔型包括干字塔、貓頭塔、酒杯塔、門型塔和鼓型塔。其中鼓型塔導(dǎo)線為垂直排列，貓頭塔、酒杯塔和門型塔導(dǎo)線為水平排列，干字塔導(dǎo)線為三角排列。

導(dǎo)線為水平排列的桿塔發(fā)生故障最多，共計63次，占故障總數(shù)的71.59%，其中，中相導(dǎo)線發(fā)生的故障最多，共計43次，占全部故障的48.86%；貓頭塔、酒杯塔和拉門塔等直線桿塔中相導(dǎo)線發(fā)生鳥害故障概率高，應(yīng)重點加裝防鳥裝置。鳥害故障發(fā)生在導(dǎo)線呈三角或水平排列型式的中相導(dǎo)線的比例明顯高于發(fā)生在其他相的比例，這是由于中相導(dǎo)線橫擔(dān)一般位置較高、空間較大，鳥類在上面視線較好、活動方便，容易在中相橫擔(dān)上搭窩、駐足，導(dǎo)致鳥類在中相導(dǎo)線上方活動的概率大大增加。

1.5 引起故障鳥種特點

統(tǒng)計結(jié)果表明，鳥鷹引發(fā)的故障最多，為84次，占故障總數(shù)的95.45%；東方白鸛與喜鵲引發(fā)的故障最少，分別為3、1次，共占故障總數(shù)的4.55%。

吉林省鳥類種類西部數(shù)量要高于東部山區(qū)，特別是鳥鷹、喜鵲密度明顯大于東部山區(qū)。鳥鷹導(dǎo)致線路跳閘率較高，主要是因為架空輸電線路多處于農(nóng)耕或山區(qū)，鳥鷹多食老鼠等小型動物，即使桿塔上有喜鵲亦會被以食肉為主的鳥鷹驅(qū)趕至其他位置，因此鳥鷹在其飛翔、停歇、排便時引發(fā)的鳥害故障最多。

2 吉林省鳥害風(fēng)險區(qū)域等級分布

根據(jù)電力行業(yè)DL/T 1570—2016《架空輸電線路涉鳥故障風(fēng)險分級及分布圖繪制》和《輸電線路六防工作手冊 防鳥害》中對鳥害故障風(fēng)險等級劃分的規(guī)定，鳥害故障風(fēng)險由低到高劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級。目前吉林省鳥害風(fēng)險Ⅱ級覆蓋面積大約0.32×104km2，占全省面積1.7%；鳥害風(fēng)險Ⅲ級覆蓋面積大約0.09×104km2，占全省面積0.62%。吉林電網(wǎng)處于鳥害風(fēng)險Ⅱ級區(qū)域的線路有1 921.8 km，處于鳥害風(fēng)險Ⅲ級區(qū)域的線路有948.5 km。

西部的松原與白城交界查干湖區(qū)域、中部的長春、四平、吉林地區(qū)以及通化部分地區(qū)，由于森林覆蓋率低于15%，植被以人工林和農(nóng)田為主，鳥類活動在漫長的歷史發(fā)展過程中，受到外界環(huán)境條件影響，構(gòu)成獨特的鳥類區(qū)域性活動范圍，同時也是遷徙鳥類重要停歇地，在遷徙的過程中，棲息于輸電線路桿塔上，導(dǎo)致上述區(qū)域時有鳥害引起輸電線路跳閘，該地區(qū)鳥害故障風(fēng)險Ⅱ、Ⅲ級特征是按照區(qū)域分布。吉林省東南部山區(qū)和西部鹽堿地、沙地，由于長白山森林、西部平原的獨特地理環(huán)境，鳥類活動范圍是按照地帶和非地帶性分布，相對鳥害引起輸電線路跳閘故障較少，鳥害風(fēng)險Ⅱ、Ⅲ級區(qū)域特征為孤島分布。經(jīng)分析，四平、松原、白城、吉林、長春、通化為鳥害高發(fā)區(qū)，延邊、白山、遼源為鳥害低高發(fā)區(qū)。

吉林省鳥害風(fēng)險Ⅱ區(qū)域：涉鳥故障鳥類主要是排泄物為猛禽型(稀糞便)，其次為偶爾在輸電線塔棲落的非雀形目鳥類或偶爾利用輸電線塔繁殖的中、小型猛禽，涉鳥故障其活動區(qū)域特征是人類活動較少的、樹木較稀疏、候鳥次要遷徙通道、山地丘陵和山地森林的交界區(qū)、農(nóng)田地區(qū)、河流、水海洋等水域周邊6 km范圍內(nèi)。對發(fā)生故障桿塔周邊6 km范圍抽樣調(diào)查，鳥筑巢率大于15.0%且不大于20%，目前吉林省鳥害風(fēng)險Ⅱ級覆蓋面積占全省面積1.7%。

吉林省鳥害風(fēng)險Ⅲ區(qū)域：涉鳥故障鳥類通常為利用輸電線路上喜鵲巢繁殖的中、大型猛禽(包括隼形目和鸮形目猛禽)，不利用輸電線塔繁殖但常夜宿或棲落于線路桿塔取食的中、大型猛禽，其活動區(qū)域為人類活動較少的、樹木較稀疏、候鳥主要遷徙通道、山地丘陵、平原、農(nóng)田地區(qū)、湖泊、河流、沼澤、海洋等水域周邊6 km范圍內(nèi)。對發(fā)生故障桿塔周邊6 km范圍抽樣調(diào)查，鳥筑巢率不小于20%，目前吉林省鳥害風(fēng)險Ⅲ級覆蓋面積占全省面積0.62%。

3 吉林電網(wǎng)防范鳥害建議

對吉林電網(wǎng)220 kV輸電線路近7年的鳥害故障情況進行統(tǒng)計研究，得到了鳥害故障總體情況、時間分布、區(qū)域分布、線路相別分布及引起故障鳥種等幾方面特點，明確了吉林省鳥害風(fēng)險區(qū)域特點。建議因地制宜開展鳥害防治工作，針對不同的鳥害防治區(qū)域及線路情況，制定合理的防鳥策略和配置不同的防鳥裝置。

3.1 實現(xiàn)鳥害防治重點區(qū)域劃分

近年來，吉林電網(wǎng)采取了大量防鳥害措施，但要么防護不足，使已有的防鳥害裝置形同虛設(shè)，要么防護過當，造成不必要的經(jīng)濟損失，因此，有必要結(jié)合吉林省鳥害風(fēng)險區(qū)域特點，根據(jù)吉林電網(wǎng)鳥害故障與鳥類活動情況綜合確定各區(qū)域、線路的風(fēng)險類別與故障風(fēng)險等級，繪制涉鳥故障風(fēng)險分布圖，實現(xiàn)鳥害防范重點區(qū)域劃分。根據(jù)鳥害的危害程度及線路的重要程度有針對性采取相應(yīng)防鳥害措施，提升鳥害防治工作的規(guī)范化、標準化和科學(xué)化水平。

3.2 建立科學(xué)合理的鳥害防治體系

目前應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的各類防鳥害措施都各有優(yōu)缺點，區(qū)域不同，鳥種及其活動規(guī)律也有所不同，且鳥類具有極強的適應(yīng)能力，因此必須根據(jù)不同地區(qū)鳥類的種群分布、生活習(xí)性、遷徙特點，采用疏堵結(jié)合的手段，制定有效的組織管理策略和防鳥措施，在線路關(guān)鍵部位不給鳥類活動留下空間，同時在對線路運行不構(gòu)成威脅的區(qū)域給鳥類生活創(chuàng)造條件，建立引鳥、驅(qū)鳥、防鳥三位一體的鳥害防治體系，實現(xiàn)人與社會、人與環(huán)境和諧發(fā)展。

3.3 提升鳥害防治措施的有效性

輸電線路鳥害的防治是世界性難題，該研究涉及鳥類學(xué)、生態(tài)學(xué)、動物學(xué)、植物學(xué)、氣象學(xué)等綜合學(xué)科，要想取得良好的鳥害防治效果，必須將其作為長期可持續(xù)研究與應(yīng)用的綜合性課題。在現(xiàn)有鳥害防治技術(shù)的基礎(chǔ)上，滿足安全運行的前提下，結(jié)合線路實際運行狀況及線路環(huán)境的不同，借助其他學(xué)科的研究成果，加強科技研發(fā)，適時研發(fā)符合實際運行的防鳥裝置，同時提出修改建議與各類針對性措施，提高防鳥措施的有效性和經(jīng)濟性。

3.4 建立鳥害防治的組織管理長效機制

鳥害防治僅靠技術(shù)措施還遠遠不夠，只有配以適合季節(jié)性鳥害防治的組織管理長效機制，才能充分發(fā)揮防鳥裝置的作用。在鳥害多發(fā)季節(jié)加強現(xiàn)有防鳥重點線路的排查和管理，對防鳥裝置的完好性進行檢查，以涉鳥故障風(fēng)險分布圖給定的線路為主，開展重點排查，以零星發(fā)生鳥害線路為輔，逐步有序地開展排查，及時清除危及線路安全的鳥巢。

4 結(jié)論

a.2010年至2016年，吉林電網(wǎng)220 kV架空輸電線路共發(fā)生故障357次，其中鳥害故障88次，占故障跳閘總數(shù)的24.65%；四平、吉林、長春、通化發(fā)生的鳥害故障共計68次，占故障總數(shù)的77.27%；其中鳥糞類故障次數(shù)最多，為84次，占故障總數(shù)的95.45%。

b.對吉林電網(wǎng)鳥害故障的時間分布、區(qū)域分布、線路相別分布及引起故障鳥種等幾方面進行了分析。在時間分布方面，鳥害故障主要發(fā)生在春末夏初和秋季，在一天中又以4時至6時最為集中；在區(qū)域分布方面，鳥害故障主要發(fā)生在耕種地區(qū)，距離水源、糧食種植與存儲地越近，鳥類活動越頻繁；在線路相別分布方面，鳥害故障發(fā)生在導(dǎo)線呈三角或水平排列型式的中相的比例較高；在引起故障鳥種方面，鳥鷹導(dǎo)致線路跳閘率最高。

c.吉林省中部地區(qū)和西部平原區(qū)是鳥害故障易發(fā)區(qū)。西部的松原與白城交界查干湖區(qū)域、中部的長春、四平、吉林地區(qū)以及通化部分地區(qū)是遷徙鳥類重要停歇地，該地區(qū)鳥害故障風(fēng)險Ⅱ、Ⅲ級特征是按照區(qū)域分布；吉林省東南部山區(qū)和西部鹽堿地、沙地相對鳥害引起輸電線路跳閘故障較少，鳥害風(fēng)險Ⅱ、Ⅲ級區(qū)域特征為孤島分布。

d.因地制宜開展鳥害防治工作，針對不同的鳥害防治區(qū)域及線路情況，制定合理的防鳥策略和配置不同的防鳥裝置。以科學(xué)劃分鳥害防治重點區(qū)域為基礎(chǔ)，建立引鳥、驅(qū)鳥、防鳥三位一體的鳥害防治體系，通過加強科技研發(fā)提高防鳥措施的有效性和經(jīng)濟性，最終建立適合季節(jié)性鳥害防治的組織管理長效機制。

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