浙江電網(wǎng)桿塔或支柱涉蛇故障防治對(duì)策研究

宋明月，郭蘇鋒，董陳飛，劉 凍，王曉瑩

（國(guó)網(wǎng)嘉興供電公司，浙江 嘉興314000）

小動(dòng)物造成的電力安全事故對(duì)電網(wǎng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。眾所周知，小動(dòng)物體內(nèi)電阻很小，然而它帶來(lái)的隱患卻是不可估量的。它在對(duì)電氣設(shè)備造成損壞的同時(shí)還可能導(dǎo)致電力設(shè)備無(wú)法完整修復(fù)。與此同時(shí)，小動(dòng)物也給變電站的二次設(shè)備帶來(lái)了一定的安全隱患[1]。盡管如此，研究表明，如果采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，就能有效降低小動(dòng)物造成的安全事故發(fā)生頻率。

電力桿塔或支柱的防蛇攀爬工作一直是電力工作人員舊調(diào)重彈的話題，而且每年該類事件的發(fā)生都是猝不及防。眾所周知，在電力系統(tǒng)，桿塔和支柱都很多見，它們分布于發(fā)、輸、變、配、用等各個(gè)環(huán)節(jié)。如變電站內(nèi)主變低壓側(cè)母線橋支柱、壓變支柱、避雷器支柱、流變、輸配電線路桿塔等，而且種類繁多。此外，現(xiàn)在普遍使用的桿塔、支柱多以圓柱型為主，蛇可以通過彎曲身體發(fā)力，從而增加自身與桿塔或支柱的摩擦力助其往上攀爬，最終導(dǎo)致高壓線路、設(shè)備等短路或放電事故的發(fā)生，極大地影響電力系統(tǒng)的供電可靠性[2]。

尤其是在中國(guó)南方地區(qū)，受氣候和環(huán)境的影響，蛇頻繁現(xiàn)于草叢和山林之間，而支柱又是蛇最喜歡攀爬的區(qū)域，因此經(jīng)常性的引起短路或者放電事故，增加了電力系統(tǒng)的安全隱患。

近年來(lái)，在電力公司相繼發(fā)生過小動(dòng)物引發(fā)主變低壓側(cè)短路的事件后，國(guó)網(wǎng)嘉興供電公司學(xué)習(xí)其他公司設(shè)備事故教訓(xùn)的同時(shí)，換位思考，認(rèn)為浙江地處江南地區(qū)，雨水充沛、溫度適宜，如蛇、松鼠、黃鼠狼等小動(dòng)物在變電站內(nèi)也經(jīng)常出現(xiàn)，因此，開展浙江電網(wǎng)桿塔或支柱涉蛇故障防治研究意義重大。

1 資料和方法

1.1 協(xié)整理論[3-5]

協(xié)整理論認(rèn)為，2個(gè)非平穩(wěn)變量之間的某種線性關(guān)系可能是平穩(wěn)的，即其殘差是一個(gè)平穩(wěn)序列。由于虛假回歸問題的存在，變量的非平穩(wěn)性首先必須被檢測(cè)。ADF單位根檢驗(yàn)是目前計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中最有效的序列穩(wěn)定性驗(yàn)證工具。

設(shè)定某一Vi，構(gòu)造其ADF單位根平穩(wěn)性檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停?/p>

式（1）中：Vi（t）為差分后序列當(dāng)期值；c為常數(shù)項(xiàng)；α、ρ、β均為常系數(shù)；Vi（t-1）為序列的滯后1期；j為滯后階數(shù)；ΔVi（t-j）為序列差分滯后項(xiàng)；ut為隨機(jī)誤差項(xiàng)。

確定序列的穩(wěn)定性：比較指標(biāo)序列的ADF檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量與5%顯著性水平下的臨界值，如果Vi的ADF檢驗(yàn)值小于5%水平下的臨界值，則該指標(biāo)Vi是平穩(wěn)的。

1.2 格蘭杰因果性檢驗(yàn)[6]

通過判斷一個(gè)變量X能否預(yù)測(cè)另一變量Y，則可以判斷變量X是否是導(dǎo)致Y的格蘭杰原因。鑒于在非平穩(wěn)的變量間會(huì)有“虛假”的因果關(guān)系，因而對(duì)其進(jìn)行格蘭杰因果性檢驗(yàn)至關(guān)重要。

1969年，Granger提出了2個(gè)時(shí)序變量間的格蘭杰因果檢驗(yàn)方法。格蘭杰表述定理（Granger Representation Theorem）指出：若2個(gè)變量之間有協(xié)整關(guān)系，就必然能用誤差校正模型來(lái)表述。若{Xt}與{Yt}是隨機(jī)的2個(gè)時(shí)間序列，格蘭杰因果檢驗(yàn)?zāi)軌蚺袛嘧兞縓能否預(yù)測(cè)變量Y，如果不能，則認(rèn)為X不能導(dǎo)致Y，反之亦然。檢驗(yàn)方法：若F統(tǒng)計(jì)值的臨界值概率小于F分布的標(biāo)準(zhǔn)值0.05，那么X不能導(dǎo)致Y的假設(shè)也就不成立，也即X可以導(dǎo)致Y，表示為X→Y。

2 氣象因素對(duì)蛇致故障次數(shù)的影響分析

2.1 溫度對(duì)蛇致故障次數(shù)的影響分析

為研究浙江電網(wǎng)不同氣象因素對(duì)涉蛇故障次數(shù)的影響，需要對(duì)浙江電網(wǎng)2008—2021年夏季平均氣溫和相對(duì)濕度與故障次數(shù)進(jìn)行格蘭杰檢驗(yàn)，以確定其相互關(guān)系。進(jìn)行格蘭杰檢驗(yàn)首先要求序列平穩(wěn)，對(duì)非平穩(wěn)時(shí)間序列的解決方法一般是將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)序列，從而可使用相應(yīng)平穩(wěn)時(shí)間序列的方法來(lái)進(jìn)行相關(guān)的研究。時(shí)間序列ADF單位根的檢驗(yàn)即是判斷時(shí)間序列是不是平穩(wěn)。若非平穩(wěn)時(shí)間序列有單位根，通常會(huì)采用差分的方式去消除單位根，漸而成為平穩(wěn)序列。

2008—2021年夏季支柱或桿塔平均氣溫-涉蛇故障次數(shù)單位根檢驗(yàn)結(jié)果，如表1所示。

表1 2008—2021年夏季支柱或桿塔平均氣溫-涉蛇故障次數(shù)單位根檢驗(yàn)結(jié)果

為進(jìn)行格蘭杰檢驗(yàn)，首先需要進(jìn)行時(shí)間序列是否為平穩(wěn)序列的檢驗(yàn)。由表1單位根檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，以上變量均在0.01的顯著性水平上通過了ADF檢驗(yàn)，說(shuō)明以上序列均平穩(wěn)，所以不需要協(xié)整分析，可以直接進(jìn)行格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)。夏季平均氣溫-涉蛇故障次數(shù)格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2可以看出，當(dāng)顯著性水平為0.05時(shí)，在滯后期為2～5期時(shí)，所有統(tǒng)計(jì)值均通過95%的置信水平檢驗(yàn)，說(shuō)明夏季平均氣溫是涉蛇故障次數(shù)的格蘭杰原因，即夏季氣溫變化能夠造成涉蛇故障次數(shù)的變化。這表明，從本質(zhì)上來(lái)講，溫度仍然是引起涉蛇故障次數(shù)變動(dòng)的驅(qū)動(dòng)因素，而不是相反。另外，檢驗(yàn)結(jié)果不支持涉蛇故障次數(shù)是溫度變化的格蘭杰原因。

表2 夏季平均氣溫-涉蛇故障次數(shù)格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)

表2（續(xù)）

2.2 濕度對(duì)蛇致故障次數(shù)的影響分析

2008—2021年夏季支柱或桿塔相對(duì)濕度-涉蛇故障次數(shù)單位根檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 2008—2021年夏季支柱或桿塔相對(duì)濕度-涉蛇故障次數(shù)單位根檢驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表3單位根檢驗(yàn)結(jié)果，上述變量均在0.01的顯著性水平上通過了ADF檢驗(yàn)，說(shuō)明以上序列均平穩(wěn)，同理可以直接進(jìn)行格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)。夏季相對(duì)濕度-涉蛇故障次數(shù)格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 夏季相對(duì)濕度-涉蛇故障次數(shù)格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)

從表4可以看出，當(dāng)顯著性水平為0.05，滯后期為2～5期時(shí)，所有統(tǒng)計(jì)值均通過95%的置信水平檢驗(yàn)，說(shuō)明夏季相對(duì)濕度是涉蛇故障次數(shù)的格蘭杰原因，即夏季濕度變化能夠造成蛇致故障次數(shù)的變化。這表明，從本質(zhì)上來(lái)講，濕度仍然是引起涉蛇故障次數(shù)變動(dòng)的驅(qū)動(dòng)因素，而不是相反。兩者之間短期的因果關(guān)系只反映為一種統(tǒng)計(jì)相關(guān)性。

3 浙江電網(wǎng)涉蛇故障防治措施研究

在東南亞一些國(guó)家和地區(qū)，受熱帶雨林氣候的影響，氣溫較高，空氣也比較潮濕，因此蛇數(shù)量比較多，當(dāng)?shù)卮蠖际褂梅叫位蛘吡庑蔚臈U塔和支柱，在一定程度上來(lái)說(shuō)確實(shí)能有效地杜絕蛇害隱患。但眾所周知，中國(guó)廣泛使用的是空心圓形混凝土澆注體和圓柱形鋼管，電線桿、支柱上小下大呈圓錐體，而大面積大范圍地更換桿塔和支柱顯然是不實(shí)際的。因此，國(guó)內(nèi)一些地區(qū)已經(jīng)針對(duì)圓柱形桿塔、支柱等涉蛇故障的發(fā)生采取了對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施。例如部分地區(qū)采用針刺型或固定抓卡型的防蛇裝置，阻擋了蛇沿桿塔、支柱的向上爬行，若蛇強(qiáng)行通過，會(huì)直接致蛇受傷或死亡，從而確保電力系統(tǒng)的安全。這些防止蛇類攀爬的方法固然有效，但是其極易導(dǎo)致蛇類死亡，破壞自然生態(tài)環(huán)境，違法了人與自然和諧相處的科學(xué)發(fā)展觀；還有些地區(qū)采取了其他的不破壞生態(tài)平衡的防護(hù)措施，但防蛇效果有限，最終難以滿足現(xiàn)階段電網(wǎng)安全穩(wěn)定的要求。受溫濕度等氣候和環(huán)境因素的影響，中國(guó)南方素有“天然蛇倉(cāng)”的美名，因此國(guó)網(wǎng)嘉興公司研究小組提出了一種實(shí)用性強(qiáng)、科學(xué)合理的理想防蛇攀爬措施，如圖1所示。該裝置包含2片外表面光滑的半圓柱形不銹鋼板體，其中，2個(gè)半圓柱形不銹鋼板體可以結(jié)合在一起從而無(wú)縫銜接圓柱桿塔，阻擋蛇往上攀爬的同時(shí)也避免了蛇從不繡鋼板和桿塔之間的間隙鉆過；板體兩邊接頭法蘭由內(nèi)六角圓柱頭的螺絲緊固，并且螺絲至少有2顆。不銹鋼板合在一起成為圓柱筒體后，外側(cè)均勻安裝焊接4個(gè)倒三角形的側(cè)板，可進(jìn)一步縮小蛇在往上攀爬時(shí)的接觸面積，從而降低摩擦力，增加蛇向上攀爬的難度；圓柱筒體的頂部安裝焊接一塊圓形擋板，從而形成了一個(gè)安全可靠的阻擋蛇向上攀爬的多重保護(hù)裝置。

圖1 防蛇攀爬裝置

4 結(jié)論

通過分析可以看出，供電企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)防范小動(dòng)物的工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期復(fù)雜的工作，任何技防措施都不可能一勞永逸地解決小動(dòng)物引起的故障。因此要采用創(chuàng)新的方式不斷升級(jí)和改進(jìn)電力設(shè)備，并結(jié)合季節(jié)的變換特征采取科學(xué)合理的方法逐步完善和改進(jìn)防范措施，減少小動(dòng)物入侵而導(dǎo)致的事故。實(shí)踐證明，電力工作者與動(dòng)物研究者需要共同努力、共同探索，根據(jù)實(shí)際的情況加強(qiáng)電力系統(tǒng)小動(dòng)物的防范工作，減少事故的發(fā)生頻率，從而確保電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。