變電站鳥害分析與防治措施

徐國(guó)棟，閆少波，顧海明

(國(guó)網(wǎng)蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215008)

隨著自然環(huán)境狀況的持續(xù)改善以及對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷提高，鳥類的數(shù)量與活動(dòng)范圍不斷增大。鳥類在變電站內(nèi)活動(dòng)易引起設(shè)備故障跳閘，這已成為影響變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。蘇州地區(qū)氣候溫暖濕潤(rùn)、河湖眾多，適宜鳥類生存，此外蘇州地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，境內(nèi)電力負(fù)荷大，變電站數(shù)量多，變電站鳥害問題尤為突出。

目前，已有專家學(xué)者對(duì)電力系統(tǒng)鳥害問題進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[1-3]針對(duì)不同省級(jí)電網(wǎng)，探討了輸電線路鳥害的規(guī)律、特征及防治策略。文獻(xiàn)[4-5]分析了配電網(wǎng)架空線路鳥害的特征及防治措施。但這些文獻(xiàn)僅聚焦于電力線路鳥害問題的分析探討，未涉及變電站鳥害問題的研究，這些結(jié)論難以應(yīng)用于變電站鳥害防治工作。文獻(xiàn)[6]介紹了一種新型激光驅(qū)鳥裝置，采用綠色激光，其有效覆蓋面積較大。文獻(xiàn)[7]研制了一種變電站門型架構(gòu)防護(hù)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)變電站門型架構(gòu)防鳥全覆蓋。文獻(xiàn)[8]分析了嘉興電網(wǎng)變電站鳥害缺陷的規(guī)律，介紹了常用的鳥害防治措施。

本文在這些研究的基礎(chǔ)上，首先探討蘇州電網(wǎng)變電站內(nèi)潛在筑巢鳥類的種類，隨后開展變電站鳥害統(tǒng)計(jì)分析，然后介紹目前采用的鳥害防治措施，最后給出變電站鳥害防治建議。

1 蘇州電網(wǎng)變電站潛在筑巢鳥類

蘇州位于長(zhǎng)江三角洲中部，山林、濕地等多元化環(huán)境使其成為鳥類棲息繁殖的理想地區(qū)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)共觀察記錄鳥類346種，隸屬于21目63科[9]?？紤]到同一科鳥類具有相似特性，本文以鳥類科目為篩選對(duì)象：每科選一種代表性鳥類，調(diào)研鳥類的外形特征、棲息環(huán)境、鳥巢特點(diǎn)等信息。根據(jù)變電站鳥類筑巢特點(diǎn)，共篩選出15科鳥類為變電站潛在筑巢鳥類，如表1所示。

表1 蘇州電網(wǎng)變電站潛在筑巢鳥類

據(jù)調(diào)研，變電站曾出現(xiàn)鳥巢破壞后，非猛禽類鳥攻擊值班員的情況。由此推測(cè)，變電站筑巢的某些鳥類具有一定的攻擊性。雀形目鴉科、鶇科等具有類似特性，需要引起關(guān)注。

2 蘇州電網(wǎng)變電站鳥害統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)GB/T 35695—2017《架空輸電線路涉鳥故障防治技術(shù)導(dǎo)則》，變電站中涉鳥故障的基本形式主要有鳥巢類、鳥糞類、鳥體短接類和鳥啄類故障這4種[10]。綜合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)得到，變電站內(nèi)鳥巢類故障更為突出，本文中變電站鳥害專指鳥巢危害。2019—2020年，對(duì)蘇州電網(wǎng)管轄的220 kV變電站及市區(qū)范圍內(nèi)110 kV及以下電壓等級(jí)變電站的隱患鳥巢統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到，79座變電站共發(fā)現(xiàn)371個(gè)隱患鳥巢，從變電站戶外/半戶內(nèi)/戶內(nèi)站類型、電壓等級(jí)、鳥巢位置、鳥巢發(fā)現(xiàn)時(shí)間等維度，開展變電站鳥害統(tǒng)計(jì)分析。其中，隱患鳥巢指易引發(fā)設(shè)備故障跳閘的鳥巢。

2.1 變電站戶外/半戶內(nèi)/戶內(nèi)站類型

發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢的戶外/半戶內(nèi)/戶內(nèi)類型變電站的數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖1。

圖1 發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢的戶外/半戶內(nèi)/戶內(nèi)類型變電站數(shù)量占比

由圖1可見，發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢的220 kV戶外型變電站數(shù)量占比最高，為77%，隨后依次為110 kV戶外型、35 kV戶外型、220 kV半戶內(nèi)型變電站，戶內(nèi)型變電站均未發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢。綜合來看，發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢的戶外型變電站數(shù)量占比高達(dá)97%。戶外型變電站與半戶內(nèi)/戶內(nèi)型變電站相比，在戶外設(shè)備區(qū)存在較多的變配電設(shè)備，具有大量適宜鳥類筑巢的孔、洞等，故更容易出現(xiàn)隱患鳥巢。

2.2 變電站電壓等級(jí)

不同電壓等級(jí)變電站發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖2。

圖2 變電站電壓等級(jí)與隱患鳥巢數(shù)量關(guān)系

由圖2可知，相較于110 kV與35 kV變電站，220 kV變電站發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量明顯更多，達(dá)到350個(gè)。鑒于發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢的變電站均為戶外站或半戶內(nèi)站，220 kV變電站由于戶外設(shè)備區(qū)面積大、設(shè)備多，具有更多適宜鳥類筑巢的孔、洞等，因而存在更多的隱患鳥巢。

2.3 鳥巢位置

按鳥巢數(shù)量由多到少排序前10位的鳥巢位置統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。

圖3 隱患鳥巢位置與數(shù)量關(guān)系

由圖3可知，在母線刀閘、門型架處發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量明顯較多，分別為187個(gè)和89個(gè)，占鳥巢總數(shù)的50.4%和24.0%，因而在變電站鳥害巡視時(shí)需予以重點(diǎn)關(guān)注。

2.4 鳥巢發(fā)現(xiàn)時(shí)間

不同月份發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示。

圖4 隱患鳥巢發(fā)現(xiàn)時(shí)間與數(shù)量關(guān)系

由圖4可見，發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量在1—3月份間不斷增長(zhǎng)，3月時(shí)達(dá)到一個(gè)峰值后呈下降趨勢(shì)，9—12月發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量明顯減少。這是由于春、夏兩季是大多數(shù)鳥類的主要繁殖期，鳥類筑巢需求強(qiáng)烈，秋、冬兩季則為過渡變化期。

3 蘇州電網(wǎng)變電站鳥害防治措施

蘇州電網(wǎng)變電站鳥害防治措施主要包括變電站鳥害巡視和配置防鳥害設(shè)備兩類。開展變電站鳥害巡視，可有效發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢，及時(shí)處理消除隱患。鳥害巡視質(zhì)量與值班員對(duì)變電站鳥害問題的熟悉程度緊密相關(guān)。蘇州電網(wǎng)變電站配置的防鳥害設(shè)備可分為“驅(qū)、堵、引”3類，下面進(jìn)行介紹。

3.1 “驅(qū)”鳥

3.1.1 激光驅(qū)鳥

激光驅(qū)鳥的原理是發(fā)出鳥類非常敏感的波長(zhǎng)為532 nm的綠色激光，在驅(qū)動(dòng)裝置作用下，“棒狀”綠色激光會(huì)規(guī)律性擺動(dòng)，鳥類感覺到一根綠色大棒掃過，會(huì)受到驚嚇而逃跑。

激光驅(qū)鳥適用于周邊人員稀少變電站的夜間鳥害防治，不足之處在于適用范圍有限，驅(qū)鳥設(shè)備成本較高。

3.1.2 超聲波驅(qū)鳥

超聲波驅(qū)鳥的原理是利用頻率在20 kHz以上的超聲波脈沖對(duì)鳥類的聽覺進(jìn)行干擾，達(dá)到驅(qū)鳥目的。發(fā)出的脈沖頻率人類聽不見，而絕大多數(shù)鳥類可以聽到，對(duì)鳥類不產(chǎn)生損傷，屬于無害驅(qū)鳥。

超聲波驅(qū)鳥設(shè)備可在一定頻率范圍內(nèi)間隙性隨機(jī)發(fā)出超聲波，規(guī)律性不強(qiáng)，鳥類較難適應(yīng)，但驅(qū)鳥設(shè)備成本較高。

3.1.3 聲音驅(qū)鳥

聲音驅(qū)鳥的原理是發(fā)出鳥耳能聽到的聲音，如噪聲、鳥類天敵等聲音，刺激鳥類的聽覺，使鳥類感到緊張或恐懼，達(dá)到驅(qū)鳥目的。

聲音驅(qū)鳥多在周邊人員稀少變電站使用，具有安裝、維護(hù)方便的特點(diǎn)，不足之處在于產(chǎn)生噪聲，鳥類容易適應(yīng)等。

3.1.4 風(fēng)車鏡面驅(qū)鳥

風(fēng)車鏡面驅(qū)鳥的原理為當(dāng)有微風(fēng)時(shí)，驅(qū)鳥器轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡面產(chǎn)生不同角度的反射光，對(duì)鳥類產(chǎn)生干擾與驚嚇，達(dá)到驅(qū)鳥目的。

風(fēng)車鏡面驅(qū)鳥成本低廉、安裝方便，不足之處在于驅(qū)鳥器動(dòng)作規(guī)律性強(qiáng)，鳥類容易適應(yīng)。此外受天氣因素影響大，無風(fēng)天氣下驅(qū)鳥效果欠佳。

3.2 “堵”鳥

3.2.1 門型架防鳥網(wǎng)

變電站門型架防鳥網(wǎng)是一種帶孔洞的封閉金屬防鳥網(wǎng)，主要包括可折疊網(wǎng)門、三角側(cè)封板、固定金具等部分，多裝設(shè)在主變上方門型架處。

防鳥網(wǎng)通過將門型架包裹封閉，清除鳥類筑巢空間，降低鳥類筑巢風(fēng)險(xiǎn)。然而，需結(jié)合主變停電檢修進(jìn)行防鳥網(wǎng)安裝，制約了技術(shù)普及速度。

3.2.2 刀閘防鳥擋板

刀閘是鳥類筑巢的重災(zāi)區(qū)，筑巢位置包括刀閘內(nèi)部空腔、本體基座以及支持瓷瓶等[10]。防鳥擋板用于封閉刀閘內(nèi)部空腔，減小鳥類筑巢空間。然而，變電站內(nèi)刀閘產(chǎn)品類型多樣，需結(jié)合刀閘結(jié)構(gòu)特點(diǎn)專屬定制防鳥擋板，難以大批量生產(chǎn)，此外對(duì)防鳥擋板的材質(zhì)要求較高，這均增大了防鳥擋板成本。

3.3 “引”鳥

引鳥方式是指在變電站內(nèi)或周邊，搭建人工鳥巢，引導(dǎo)鳥類在遠(yuǎn)離運(yùn)行設(shè)備處筑巢，降低鳥害風(fēng)險(xiǎn)。該方式既可實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處，又可降低鳥害風(fēng)險(xiǎn)，具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。然而，該方式也面臨一定的挑戰(zhàn)，例如在鳥類活動(dòng)頻繁地區(qū)人工鳥巢數(shù)量與占地空間的協(xié)調(diào)問題，人工鳥巢數(shù)量過多容易吸引更多鳥類在變電站周邊筑巢的問題等。

4 變電站鳥害防治建議

電力企業(yè)已針對(duì)變電站鳥害問題采取了若干防治措施，雖然取得了較好防治效果，但是仍有進(jìn)步提升空間，鳥害防治建議如下。

(1)實(shí)現(xiàn)變電站鳥害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，提高鳥害防治工作質(zhì)效。量化變電站自身屬性對(duì)鳥類筑巢吸引力的影響，分析變電站不同月份對(duì)鳥類筑巢吸引力的差異，提出變電站鳥害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，按照風(fēng)險(xiǎn)大小劃分變電站鳥害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，有針對(duì)性采取鳥害防治措施，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)鳥害防治。例如，在鳥害高風(fēng)險(xiǎn)變電站，集中清理戶外設(shè)備區(qū)鐵絲、鋼絲等高危筑巢材料，增加鳥害巡視頻率，增加臨時(shí)可移動(dòng)驅(qū)鳥裝置，提高鳥巢拆除工作優(yōu)先級(jí)等。

(2)實(shí)現(xiàn)“驅(qū)、堵、引”措施綜合利用，提高鳥害防治效果。依據(jù)變電站特點(diǎn)，綜合采用“驅(qū)、堵、引”措施，充分發(fā)揮各類措施優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)鳥害防治效果的最大化，例如利用“驅(qū)”降低變電站對(duì)鳥類筑巢的吸引力，利用“堵”對(duì)刀閘、門型架等重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行改造，利用“引”將鳥類引至站外等安全區(qū)域筑巢。此外，進(jìn)一步挖掘設(shè)備潛能，提高鳥害防治效果，例如開發(fā)自尋最佳驅(qū)鳥頻率的超聲波驅(qū)鳥器、設(shè)計(jì)兼顧驅(qū)鳥效果與能量消耗的巡檢機(jī)器人綜合驅(qū)鳥模塊等。

(3)實(shí)現(xiàn)站內(nèi)鳥類活動(dòng)有效觀測(cè)，夯實(shí)鳥害防治工作數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。收集變電站內(nèi)鳥類活動(dòng)數(shù)據(jù)，特別是照片、視頻等數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確把握變電站內(nèi)筑巢鳥類的種類、習(xí)性等特征，為進(jìn)一步提升鳥害防治工作質(zhì)效提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。鳥類活動(dòng)觀測(cè)具有較大實(shí)施難度，因此除安排專人進(jìn)行觀測(cè)外，還可創(chuàng)新信息收集方式，例如舉辦面向值班員的變電站鳥類攝影大賽，既可豐富員工精神生活，又可收集變電站鳥類信息。

5 結(jié)語

變電站鳥害防治是系統(tǒng)性與周期性工作。

(1)在管理方面，變電運(yùn)維部門需深挖鳥害數(shù)據(jù)規(guī)律，加深對(duì)變電站鳥害問題的理解，進(jìn)一步提高鳥害巡視工作質(zhì)效。

(2)在技術(shù)方面，變電檢修部門需研制或改進(jìn)鳥害防治設(shè)備，提高設(shè)備防鳥害能力，進(jìn)一步降低變電站對(duì)鳥類筑巢的吸引力。

(3)只有從管理、技術(shù)兩個(gè)方面持續(xù)改進(jìn)提升，才能更好地解決變電站鳥害問題。