10kV配電線路鳥(niǎo)害防治措施研究

楊 鑫，周 攀，李 斌，秦 碩，高 爽，張 派

（國(guó)網(wǎng)北京市電力公司昌平供電公司，北京 102200）

隨著生態(tài)環(huán)境的改善，鳥(niǎo)類的繁衍數(shù)量和活動(dòng)范圍日趨擴(kuò)大，鳥(niǎo)類在配電桿塔上棲息筑巢，嚴(yán)重威脅電力線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。鳥(niǎo)害防治是配電線路日常運(yùn)維的重點(diǎn)工作之一，由于鳥(niǎo)類筑巢選擇桿塔位置的頑固性，固定桿塔存在鳥(niǎo)窩重復(fù)搭建現(xiàn)象，僅依靠傳統(tǒng)人工清除鳥(niǎo)窩的方式工作量大、重復(fù)性強(qiáng)[1]。

每年1月初至5月底，特別是3月至4月，鳥(niǎo)窩清理工作任務(wù)繁重，甚至出現(xiàn)上午清理下午復(fù)搭的情況。為確保配電線路不發(fā)生鳥(niǎo)害責(zé)任故障，運(yùn)維人員加大巡視力度，在大風(fēng)降雨等惡劣天氣前增加防鳥(niǎo)害特巡，對(duì)于配電線路桿塔上鳥(niǎo)窩，要求“隨時(shí)發(fā)現(xiàn)、立即處理”，人員運(yùn)維巡視壓力劇增。對(duì)于配電線路開(kāi)關(guān)上方的鳥(niǎo)窩、含鐵絲的鳥(niǎo)窩等，人工上桿清除存在觸電風(fēng)險(xiǎn)，需依據(jù)實(shí)際情況，采用帶電作業(yè)清除、帶電配合斷接引流線人工清除或者停電人工清除的方式處理鳥(niǎo)窩，鳥(niǎo)窩清理成本高、耗時(shí)長(zhǎng)。為降低鳥(niǎo)窩復(fù)搭率，人工清除配電桿塔上鳥(niǎo)窩后需進(jìn)一步處理搭窩材料，避免鳥(niǎo)類就地取材，重復(fù)搭窩。因此，通過(guò)技防手段防治鳥(niǎo)害，有效減少了人工清理鳥(niǎo)窩的工作量，解放了人力和時(shí)間成本，提質(zhì)增效的需求十分迫切。

1 鳥(niǎo)害故障原因

鳥(niǎo)類在配電線路桿塔上筑巢過(guò)程中，鳥(niǎo)叼鐵絲等金屬飛行穿梭導(dǎo)線和桿塔間，容易引發(fā)相間短路故障[2]；鳥(niǎo)類通常采用樹(shù)枝、羽毛或者金屬絲等筑巢，如果遇上大風(fēng)降雨等惡劣天氣，原本絕緣的樹(shù)枝、羽毛等被雨水打濕，可能出現(xiàn)配電線路相間短路故障，或者搭接橫擔(dān)出現(xiàn)單相接地故障；因鳥(niǎo)糞在絕緣子上堆積，在特殊天氣條件下容易引起鳥(niǎo)糞污閃絕緣子沿面閃絡(luò)故障[3]；部分配電線路絕緣導(dǎo)線連接點(diǎn)存在絕緣包纏不嚴(yán)、絕緣護(hù)罩脫落等現(xiàn)象，也是造成鳥(niǎo)害故障的重要原因。

2 鳥(niǎo)害防治措施

目前10kV配電線路鳥(niǎo)害防治措施主要可以分為驅(qū)逐型和隔離型[4]，驅(qū)逐型是驅(qū)逐鳥(niǎo)類停留在配電桿塔正上方，常見(jiàn)措施主要有風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器、生物氣味驅(qū)鳥(niǎo)器、超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器、仿生驅(qū)鳥(niǎo)器、電擊驅(qū)鳥(niǎo)器等；隔離型是通過(guò)采取隔離措施與配電桿塔關(guān)鍵位置進(jìn)行隔離，常見(jiàn)措施主要有線路設(shè)備絕緣化改造（絕緣護(hù)罩、絕緣橫擔(dān)、絕緣包纏等）、絕緣占位板等。

2.1 風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器

風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器安裝于配電線路橫擔(dān)上，采用轉(zhuǎn)動(dòng)和反光干擾兩種方式對(duì)鳥(niǎo)類進(jìn)行驚嚇驅(qū)趕，裝置以自然風(fēng)為動(dòng)力，支架上三個(gè)依次相隔120°風(fēng)碗內(nèi)加裝鏡片，使鳥(niǎo)類在風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)或強(qiáng)光照射時(shí)受到驚嚇，從而遠(yuǎn)離配電線路。這種驅(qū)鳥(niǎo)器成本低廉，目前廣泛應(yīng)用于10kV配電架空線路，但是鳥(niǎo)類容易適應(yīng)，長(zhǎng)期防鳥(niǎo)性差（如圖1所示），且需停電安裝，塑料材質(zhì)在戶外日曬雨淋易老化，自然損壞嚴(yán)重[5]。

圖1 風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器鳥(niǎo)類易適應(yīng)，長(zhǎng)期驅(qū)鳥(niǎo)效果較差

2.2 生物氣味驅(qū)鳥(niǎo)器

生物氣味驅(qū)鳥(niǎo)器利用特殊化學(xué)制劑驅(qū)逐鳥(niǎo)類使其遠(yuǎn)離配電桿塔。近年來(lái)，隨著技術(shù)工藝的研發(fā)并不斷改進(jìn)，部分廠商成功制成對(duì)人畜無(wú)毒害，驅(qū)鳥(niǎo)效果明顯的生物氣味驅(qū)鳥(niǎo)器，磁吸式底座可以帶電安裝，特別是對(duì)于易搭鳥(niǎo)窩且清理鳥(niǎo)窩困難的開(kāi)關(guān)桿效果顯著。但這種驅(qū)鳥(niǎo)器氣味覆蓋范圍有限，驅(qū)鳥(niǎo)范圍直徑約為3m，有效期4個(gè)月左右，有的甚至?xí)r間更短，部分膏狀藥劑不能通過(guò)補(bǔ)充藥劑的方式進(jìn)行替換，不能重復(fù)利用，屬于多次重復(fù)性投資。并且因鳥(niǎo)類有耐藥性、不同種類的鳥(niǎo)分布地區(qū)特性明顯，需要不斷差異化定制調(diào)整新配方，試驗(yàn)周期較長(zhǎng)。隨著時(shí)間揮發(fā)、雨水沖刷、大風(fēng)惡劣天氣等驅(qū)鳥(niǎo)劑藥效衰減明顯，失效后的驅(qū)鳥(niǎo)器甚至為運(yùn)維人員日常清除鳥(niǎo)窩帶來(lái)阻礙（如圖2所示）。

圖2 生物氣味驅(qū)鳥(niǎo)器失效后為后續(xù)鳥(niǎo)窩清理帶來(lái)阻礙

2.3 超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器

研究表明，鳥(niǎo)類對(duì)于12kHz-25kHz之間的聲波無(wú)法適應(yīng)[6]，超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器利用頻率在20kHz以上的超聲波脈沖刺激鳥(niǎo)類使其感到不適，以達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)的目的。這種驅(qū)鳥(niǎo)器不需要停電安裝，可以通過(guò)專用安裝工具卡扣于配電架空導(dǎo)線上，因造價(jià)較高，多用于機(jī)場(chǎng)以解決飛機(jī)低空起飛引起的鳥(niǎo)擊問(wèn)題。鳥(niǎo)類對(duì)聲波具有適應(yīng)性，長(zhǎng)期驅(qū)鳥(niǎo)效果不明顯，安裝超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器的配電線路開(kāi)關(guān)上方仍有搭鳥(niǎo)窩跡象（如圖3所示）。為弱化鳥(niǎo)類對(duì)聲波的適應(yīng)性，部分廠家研制出可變頻聲波驅(qū)鳥(niǎo)器，使驅(qū)鳥(niǎo)器輸出的頻率不固定，長(zhǎng)期驅(qū)鳥(niǎo)效果有待驗(yàn)證，但當(dāng)聲波頻率變化至16kHz-20kHz的人耳可聽(tīng)見(jiàn)的區(qū)間范圍時(shí)，因噪音較大，多次出現(xiàn)擾民投訴情況。

圖3 超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器鳥(niǎo)類易適應(yīng)，長(zhǎng)期驅(qū)鳥(niǎo)效果不佳

2.4 仿生驅(qū)鳥(niǎo)器

仿生驅(qū)鳥(niǎo)器根據(jù)鳥(niǎo)類畏懼的天敵制作相應(yīng)的動(dòng)物模型，通過(guò)對(duì)鳥(niǎo)類的視覺(jué)驚嚇達(dá)到驅(qū)逐的目的。2018年，湖北供電公司針對(duì)10kV漁場(chǎng)線安裝200余條仿真蛇（如圖4所示），經(jīng)驗(yàn)證，鳥(niǎo)類在線路上筑巢現(xiàn)象大為減少，當(dāng)年沒(méi)有發(fā)生因鳥(niǎo)巢造成的配電線路故障，在一定程度上保障了線路的安全可靠運(yùn)行，同時(shí)又保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。這種驅(qū)鳥(niǎo)器造價(jià)低廉，但鳥(niǎo)類適應(yīng)性較強(qiáng)，其鳥(niǎo)害防治效果長(zhǎng)久來(lái)看并不理想。根據(jù)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，部分巡視運(yùn)維人員將電死的鳥(niǎo)掛在易搭鳥(niǎo)窩的桿塔上，防鳥(niǎo)效果十分顯著，但這種方式較為粗暴，且因電死的鳥(niǎo)數(shù)量極少，難以滿足鳥(niǎo)害防治配電桿塔數(shù)量需求。

圖4 湖北供電公司采用仿真蛇守衛(wèi)電線桿

2.5 電擊驅(qū)鳥(niǎo)器

電擊驅(qū)鳥(niǎo)器使用高電壓微電流方式驅(qū)鳥(niǎo)，直接刺痛鳥(niǎo)類，驅(qū)鳥(niǎo)而不傷鳥(niǎo)，防鳥(niǎo)效果顯著。依靠疼痛感驅(qū)逐鳥(niǎo)類，使鳥(niǎo)類難以靠近，理論上具有明顯的長(zhǎng)期驅(qū)鳥(niǎo)效果。但不同種類的鳥(niǎo)疼痛耐受程度不同，需依據(jù)地區(qū)特色差異化設(shè)置閾值，保證驅(qū)鳥(niǎo)效果的同時(shí)防止電傷鳥(niǎo)類。近年來(lái)，部分廠家以電擊刺痛鳥(niǎo)類的理念研制出多種電擊驅(qū)鳥(niǎo)器，并申請(qǐng)了相關(guān)專利，但尚未推廣應(yīng)用，仍需實(shí)踐進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.6 線路設(shè)備絕緣化改造

鳥(niǎo)害故障原因是鳥(niǎo)類在活動(dòng)過(guò)程中或鳥(niǎo)巢與線路裸露的導(dǎo)電部分未達(dá)到安全距離要求時(shí)放電。通過(guò)在導(dǎo)線連接點(diǎn)加強(qiáng)絕緣包纏，對(duì)線路柱上開(kāi)關(guān)、變壓器加裝絕緣護(hù)罩，對(duì)鐵橫擔(dān)進(jìn)行絕緣化處理等方式，可以提升線路絕緣化水平。即使鳥(niǎo)類在筑巢過(guò)程中掉落鐵絲等金屬，或大風(fēng)降雨等惡劣天氣造成樹(shù)枝打濕鳥(niǎo)巢散落，也不會(huì)發(fā)生鳥(niǎo)害原因配電線路故障。

近年來(lái)推廣使用的絕緣橫擔(dān)新工藝、新技術(shù)，在線路防雷、防污、防鳥(niǎo)害、防異物方面效果明顯，絕緣橫擔(dān)具有更大的相地絕緣距離，能有效減少鳥(niǎo)類筑巢及糞便引起的相地短路閃絡(luò)故障。但目前絕緣橫擔(dān)應(yīng)用于直線桿、抱立桿型，對(duì)于更易搭建鳥(niǎo)窩的復(fù)雜桿型尚未應(yīng)用。且絕緣橫擔(dān)主要用于山區(qū)配電線路防雷改造，成本較高，需結(jié)合停電檢修工程進(jìn)行更換，對(duì)于分散的鳥(niǎo)類筑巢配電桿塔實(shí)際應(yīng)用價(jià)值較低。

專為配電金屬橫擔(dān)設(shè)計(jì)的寬幅自固化絕緣化包材不受桿型的局限，可適應(yīng)不同橫擔(dān)形狀及絕緣子金屬底座絕緣，可根據(jù)需要進(jìn)行剪裁和絕緣遮蔽，常溫下即可固化并可貼附于金屬表面不脫落，材料本身耐老化，使用壽命長(zhǎng)，固化后電氣性能優(yōu)越，且無(wú)需拆除橫擔(dān)，可以針對(duì)線路原有的橫擔(dān)進(jìn)行快速改造，但是同樣需進(jìn)行停電處理，成本造價(jià)相對(duì)較高。

3 改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板

現(xiàn)有的10kV配電架空線路驅(qū)鳥(niǎo)裝置和防鳥(niǎo)措施不能滿足鳥(niǎo)害防治要求，具有普適性的驅(qū)鳥(niǎo)器應(yīng)具有可通過(guò)絕緣操作桿帶電安裝、裝拆方便、成本低廉、適用于各類配電桿型、長(zhǎng)期驅(qū)鳥(niǎo)效果好等特性，且安裝于配電線路不會(huì)影響線路正常運(yùn)行。

3.1 防鳥(niǎo)刺

防鳥(niǎo)刺是輸電線路上普遍應(yīng)用的防鳥(niǎo)害裝置，主要應(yīng)用于防止110kV至500kV輸電線路發(fā)生鳥(niǎo)糞閃絡(luò)故障。防鳥(niǎo)刺采用多股鋼絞線，一端固定，一端散開(kāi)成蘑菇狀（如圖5所示），可以有效阻止大型鳥(niǎo)類在桿塔上活動(dòng)，從而達(dá)到消除鳥(niǎo)糞閃絡(luò)的目的[7]。這種防鳥(niǎo)裝置安裝簡(jiǎn)單、成本低廉，但防鳥(niǎo)刺只能安裝在相間距離較大的桿塔上，因此在配電線路上無(wú)法使用。防鳥(niǎo)刺一般不具備自動(dòng)收放功能，不利于常規(guī)檢修工作，某些小型鳥(niǎo)類會(huì)依托防鳥(niǎo)刺筑巢，漂浮類異物纏繞防鳥(niǎo)刺也可能造成線路跳閘[8]。

圖5 輸電線路防鳥(niǎo)刺安裝

將防鳥(niǎo)刺的尺寸同比例縮小，為防止小型鳥(niǎo)類依托配電防鳥(niǎo)刺筑巢，防鳥(niǎo)刺針狀鋼絲根數(shù)和長(zhǎng)度縮小比例應(yīng)根據(jù)地區(qū)鳥(niǎo)類特色進(jìn)行差異化設(shè)置，同時(shí)配電線路電氣距離較小，線路裝置緊湊，應(yīng)考慮其與配電線路上設(shè)備的安全距離[9]。配電防鳥(niǎo)刺采用強(qiáng)磁固定，安裝簡(jiǎn)單，無(wú)需維護(hù)，適合安裝在配電線路開(kāi)關(guān)桿上，經(jīng)觀察，開(kāi)關(guān)桿上配電防鳥(niǎo)刺驅(qū)鳥(niǎo)效果顯著（如圖6所示）。

圖6 同比例縮小后的配電防鳥(niǎo)刺驅(qū)鳥(niǎo)效果顯著

輸電線路加裝防鳥(niǎo)針板可以有效防止鳥(niǎo)害引起的線路故障[10]，防鳥(niǎo)針板是防鳥(niǎo)刺的轉(zhuǎn)化形式，分為單排防鳥(niǎo)刺和多排防鳥(niǎo)刺，針對(duì)防鳥(niǎo)針板影響檢修作業(yè)的問(wèn)題，近年來(lái)出現(xiàn)一種新型伸縮式防鳥(niǎo)針板，可根據(jù)保護(hù)面積和范圍進(jìn)行任意組合和連接，減小了對(duì)檢修作業(yè)的影響，但僅停留在試點(diǎn)評(píng)估階段，尚未進(jìn)行大范圍推廣應(yīng)用。

3.2 絕緣占位板

絕緣占位板為三角形或半圓環(huán)形的遮擋板，其表面光滑，通過(guò)提前占據(jù)線路桿塔的筑巢點(diǎn)，使鳥(niǎo)類筑巢時(shí)使用的樹(shù)枝、鐵絲等無(wú)法固定堆積[11]，以達(dá)到配電線路鳥(niǎo)害防治的目的（如圖7所示）。這種驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板采用卡扣方式進(jìn)行固定，造價(jià)低、安裝方便，有效防止鳥(niǎo)類搭窩。

圖7 驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板提前占據(jù)電線桿的筑巢點(diǎn)

對(duì)于配電線路橫擔(dān)上有絕緣子、避雷器等設(shè)備的情況，卡扣式安裝較為吃力，適用的配電桿型單一，對(duì)于易搭鳥(niǎo)窩的復(fù)雜配電桿型，實(shí)用性較差，部分配電桿型不具備安裝條件（如圖8所示），安裝存在傾斜現(xiàn)象，有跑位風(fēng)險(xiǎn)，固定情況需進(jìn)一步改進(jìn)。3.3改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板

圖8 部分配電桿型不具備驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板安裝條件

將配電防鳥(niǎo)刺與傳統(tǒng)驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，提出一種改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板（如圖9所示），適用于驅(qū)離在10kV配電線路桿塔上搭窩、駐留的小型飛鳥(niǎo)。圓形改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板直徑為100mm，高為180mm，可以放置于鐵橫擔(dān)任意一條邊；矩形改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板長(zhǎng)為270mm，寬為140mm，高為150mm，可以跨越放置橫擔(dān)的兩條邊。對(duì)于配電線路桿型復(fù)雜，桿上電氣設(shè)備多的情況，可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際合理組合搭配使用。

圖9 改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板

改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板采用環(huán)氧玻璃布層壓板，這種絕緣材質(zhì)高溫下機(jī)械強(qiáng)度高，高濕下電氣性能穩(wěn)定性好。經(jīng)檢測(cè)，環(huán)氧玻璃布層壓板絕緣材質(zhì)的改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板，其垂直層向電氣強(qiáng)度為14.1kV/mm，平行層向擊穿電壓＞100kV，浸水后縱向絕緣電阻為2.8×1014Ω、橫向絕緣電阻為5.8×1014Ω，密度為1.9g/cm3，吸水性為4.3mg，均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。底座采用磁吸式設(shè)計(jì)，方便裝拆，不影響配電架空線路的日常檢修工作。

將改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板安裝于實(shí)際10kV配電架空線路（如圖10所示），不會(huì)影響線路正常帶電運(yùn)行?？梢酝ㄟ^(guò)絕緣操作桿進(jìn)行帶電安裝，可適用于各類配電桿型。相較于傳統(tǒng)防鳥(niǎo)刺，具有絕緣性，對(duì)比傳統(tǒng)絕緣占位板，其尺寸較小、靈活性高。對(duì)于易搭鳥(niǎo)窩的配電桿塔，安裝改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板后，桿塔上未出現(xiàn)搭鳥(niǎo)窩現(xiàn)象，驅(qū)鳥(niǎo)效果顯著。因提前占據(jù)線路桿塔上筑巢點(diǎn)，理論上不受鳥(niǎo)類耐受性、適應(yīng)性的制約，長(zhǎng)期驅(qū)鳥(niǎo)效果好。對(duì)于易搭鳥(niǎo)窩且難以清除的配電線路開(kāi)關(guān)，采用改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板可以有效避免鳥(niǎo)類在配電線路開(kāi)關(guān)上方搭窩，切實(shí)減輕了巡視運(yùn)維人員的鳥(niǎo)害防治工作壓力。因未批量投產(chǎn)，生產(chǎn)成本仍有較大壓縮空間，且試驗(yàn)樣本量較少，驅(qū)鳥(niǎo)效果需后續(xù)進(jìn)一步觀察。

圖10 改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4 結(jié)束語(yǔ)

鳥(niǎo)窩清除為線路巡視運(yùn)維工作帶來(lái)極大壓力，本文分析了鳥(niǎo)害故障原因，梳理總結(jié)現(xiàn)有鳥(niǎo)害技防措施的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景需采取差異化鳥(niǎo)害防治措施。將應(yīng)用于輸電線路的防鳥(niǎo)刺和傳統(tǒng)絕緣占位板的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，提出一種改進(jìn)式驅(qū)鳥(niǎo)絕緣占位板，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，其驅(qū)鳥(niǎo)效果顯著，適用于各類配電桿型，具有較高的實(shí)用價(jià)值。