王永昆，李 波，孫永杰，田 資，王善軍

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司，山東 青島 266002）

0 引言

縱觀國(guó)外治理輸電線路鳥(niǎo)害的措施，主要以保護(hù)鳥(niǎo)類資源為重點(diǎn)［1-2］，包括采用新型的桿塔結(jié)構(gòu)或改造現(xiàn)有桿塔結(jié)構(gòu)對(duì)鳥(niǎo)類進(jìn)行棲息管理［1］。國(guó)內(nèi)研究則偏向于從鳥(niǎo)害對(duì)輸電線路的危害以及如何預(yù)防鳥(niǎo)害故障的發(fā)生，主要集中在鳥(niǎo)害形成、鳥(niǎo)害發(fā)生地點(diǎn)的環(huán)境、鳥(niǎo)害發(fā)生的規(guī)律性以及防鳥(niǎo)、驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)施的研究等方面，并提出了防鳥(niǎo)害措施和建議［3-14］。文獻(xiàn)［3］提出依據(jù)地理環(huán)境特征等劃定鳥(niǎo)害區(qū)域等級(jí)的原則和方法，文獻(xiàn)［4］詳細(xì)介紹了繪制天津電網(wǎng)涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)分布圖的方法，但這些方法都是由定性分析繪制。本文介紹量化分析繪制方法，提出根據(jù)鳥(niǎo)害活躍系數(shù)修正專業(yè)化巡視周期的計(jì)算方法，總結(jié)防鳥(niǎo)害綜合治理措施。

1 青島電網(wǎng)涉鳥(niǎo)故障特點(diǎn)

1.1 青島氣候及鳥(niǎo)類特征

青島地處山東半島南端，位于北緯35°35′～37°09′、東經(jīng)119°31′～121°00′，年平均降雨800～900 mm，沿海有大小港灣、灘涂1 800 km2，內(nèi)陸有季節(jié)性河流224 條，水庫(kù)576 座，濕地總 面積17.765 萬(wàn)km2［5，15］。境內(nèi)氣候溫和，降雨適中，每年有數(shù)百萬(wàn)計(jì)的候鳥(niǎo)遷徙過(guò)境，是亞太地區(qū)候鳥(niǎo)遷徙的重要“驛站”［16］。

境內(nèi)候鳥(niǎo)162 種，以雀形目最多，主要種類有雀科、鶯科、鳩科、鹟科、燕科、繡眼鳥(niǎo)科以及鸮形目、隼形目及鶴形目。猛禽有雀鷹、松雀鷹、燕隼、紅隼 等［15］。

1.2 鳥(niǎo)害故障規(guī)律及分析

對(duì)青島電網(wǎng)2007 年1 月至2019 年6 月故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表1。35～220 kV 線路發(fā)生跳閘共計(jì)1 006 次，其中鳥(niǎo)害造成的跳閘78 次，占線路總跳閘次數(shù)的7.75%。

表1 青島電網(wǎng)2007 年1 月至2019 年6 月故障跳閘次數(shù)

由表1 數(shù)據(jù)可知，外力、異物、雷擊、鳥(niǎo)害是各電壓等級(jí)線路故障的主要因素。其中，鳥(niǎo)害導(dǎo)致的線路故障在35 kV、110 kV、220 kV 電壓等級(jí)線路故障中分別占2.6%、9.86%和16.76%，可見(jiàn)鳥(niǎo)害導(dǎo)致的線路故障在35 kV 線路發(fā)生概率遠(yuǎn)低于110 kV 和220 kV線路。

1.2.1 鳥(niǎo)害故障的電壓等級(jí)特點(diǎn)

鳥(niǎo)害的種類主要包括鳥(niǎo)糞污閃、鳥(niǎo)巢材料短路、鳥(niǎo)體接觸線路、鳥(niǎo)啄食復(fù)合絕緣子。表2 是青島電網(wǎng)近13 年不同原因鳥(niǎo)害故障的次數(shù)，可以得出鳥(niǎo)巢短路是35 kV 線路鳥(niǎo)害故障的主要原因，鳥(niǎo)糞閃絡(luò)是110 kV 和220 kV 線路鳥(niǎo)害故障的主要原因，分別占80.5%和96.7%。

1.2.2 鳥(niǎo)害故障的時(shí)間特點(diǎn)

將青島電網(wǎng)近13 年78 次不同電壓等級(jí)線路鳥(niǎo)害故障按月份和故障時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出鳥(niǎo)害故障時(shí)間分布，如圖1 所示，可知鳥(niǎo)害故障總體上有兩個(gè)高發(fā)期：3—5 月 的05∶00—12∶00 和8—11 月 的02∶00—06∶00。35 kV 和110 kV 線路鳥(niǎo)害主要分布在3—5 月06∶00—12∶00，220 kV 線路鳥(niǎo)害主要分布在3—5 月05∶00—12∶00 和8—11 月02∶00—06∶00。

表2 青島電網(wǎng)2007 年1 月至2019 年6 月各類型鳥(niǎo)害故障次數(shù)

圖1 青島電網(wǎng)不同電壓等級(jí)鳥(niǎo)害故障時(shí)間分布

分析原因?yàn)椋?/p>

1）青島候鳥(niǎo)春季遷徙期是2—5 月，遷徙種群增多，包括各類雜食性、食蟲(chóng)性鳥(niǎo)類及食肉猛禽［15］。3—5 月是鳥(niǎo)類筑巢繁殖的季節(jié)，上午進(jìn)行頻繁的筑巢活動(dòng)，此時(shí)間段35 kV 線路鳥(niǎo)巢鳥(niǎo)害事故多發(fā)的主要原因。在筑巢以及在候鳥(niǎo)遷徙過(guò)程中，鳥(niǎo)類在桿塔上的起降、排糞等行為增加了110 kV 和220 kV 線路鳥(niǎo)糞鳥(niǎo)害故障的發(fā)生。

2）5 月下旬至6 月、11 月至次年2 月大批候鳥(niǎo)遷徙完畢，此時(shí)多是本地候鳥(niǎo)，以鵑形目、雀形目居多，各電壓等級(jí)發(fā)生鳥(niǎo)害故障較少。

3）秋季遷徙期是8—11 月，此時(shí)大中型猛禽增多。

4）引起鳥(niǎo)糞故障的鳥(niǎo)類以鷹類、隼類等食肉猛禽鳥(niǎo)類為主，這些食水果、動(dòng)物脂肪和蟲(chóng)類的鳥(niǎo)排出的糞便易稀糖、黏稠。

5）白天鳥(niǎo)類飛翔的次數(shù)較多，排便頻率較高，每次排出糞便的量相對(duì)較小，而夜間鳥(niǎo)類活動(dòng)較少，清晨第一次起飛時(shí)糞便最多，極易發(fā)生鳥(niǎo)糞閃絡(luò)。02∶00—06∶00 正好是夜行猛禽夜間活動(dòng)和晝行猛禽清晨首次排便的時(shí)間［15］，此時(shí)間段是鳥(niǎo)糞閃絡(luò)高發(fā)期。

1.2.3 鳥(niǎo)害故障的區(qū)域特點(diǎn)

圖2 是青島電網(wǎng)涉鳥(niǎo)故障區(qū)域分布圖，可知青島電網(wǎng)涉鳥(niǎo)故障桿塔分布分散，這與青島市鳥(niǎo)類遷徙路徑跨度較大不無(wú)關(guān)系，但大部分鳥(niǎo)害故障發(fā)生在附近有水庫(kù)、水塘或河流，人煙稀少的丘陵、山地、田地。

圖2 2007—2019 年青島電網(wǎng)涉鳥(niǎo)故障區(qū)域分布

1.2.4 鳥(niǎo)害故障機(jī)理特征

鳥(niǎo)糞含水和電解質(zhì)較多，下落時(shí)使絕緣子串附近的電場(chǎng)畸變，在上下均壓環(huán)之間形成導(dǎo)電回路，絕緣子串傘裙不一定有閃絡(luò)痕跡，但上下均壓環(huán)處均會(huì)存在明顯的閃絡(luò)痕跡。鳥(niǎo)糞閃絡(luò)具有明顯的特征，研究表明，鳥(niǎo)糞通道距離均壓環(huán)大于13 cm 時(shí)，閃絡(luò)概率迅速降至0［6］。防鳥(niǎo)措施安裝不規(guī)范或質(zhì)量不合格，并不能防止鳥(niǎo)類在均壓環(huán)13 cm 以內(nèi)處停留排糞，導(dǎo)致安裝防鳥(niǎo)措施的桿塔也會(huì)發(fā)生鳥(niǎo)糞閃絡(luò)，閃絡(luò)位置一般在絕緣子的桿塔側(cè)。

2 防鳥(niǎo)害措施介紹

目前鳥(niǎo)害防治技術(shù)措施分為驅(qū)鳥(niǎo)型（包括風(fēng)車驅(qū)鳥(niǎo)器、防鳥(niǎo)刺、聲音驅(qū)鳥(niǎo)器、脈沖驅(qū)鳥(niǎo)器、超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器）、隔離型（包括防鳥(niǎo)隔板、防鳥(niǎo)罩、封堵帽、大傘裙罩）、引導(dǎo)型（人工鳥(niǎo)巢）。

2.1 驅(qū)鳥(niǎo)器

驅(qū)鳥(niǎo)器是第一代防鳥(niǎo)設(shè)備，利用鏡面反光驚嚇鳥(niǎo)類的原理來(lái)驅(qū)鳥(niǎo)，初期效果較好，長(zhǎng)期裸露野外，易受風(fēng)、雨、雪等天氣影響而損壞，反光和轉(zhuǎn)動(dòng)功能下降而失去驅(qū)鳥(niǎo)效用。

2.2 防鳥(niǎo)刺

防鳥(niǎo)刺是第二代防鳥(niǎo)設(shè)備，安裝到導(dǎo)線正上方橫擔(dān)處，針刺材質(zhì)有鍍鋅鐵絲和不銹鋼，由于設(shè)計(jì)和制造原因，市面上大部分防鳥(niǎo)刺的針刺在數(shù)量、長(zhǎng)度和材質(zhì)上不滿足要求，長(zhǎng)期運(yùn)行或者針刺銹蝕斷落為鳥(niǎo)巢提供了支撐和固定點(diǎn)。但由于其牢固、美觀等特點(diǎn)，山東電網(wǎng)防鳥(niǎo)害措施以防鳥(niǎo)刺為主［7］。

2.3 聲音或超聲波驅(qū)鳥(niǎo)裝置

驅(qū)鳥(niǎo)裝置通過(guò)太陽(yáng)能蓄電池提供動(dòng)力，發(fā)出聲音或超聲波使鳥(niǎo)類感到害怕或不適，缺點(diǎn)是成本高，短時(shí)間效果明顯，但使用一段時(shí)間后，鳥(niǎo)類會(huì)適應(yīng)聲音或超聲波，聲音驅(qū)鳥(niǎo)裝置不易在市區(qū)使用。

2.4 新型防鳥(niǎo)罩

國(guó)網(wǎng)青島供電公司研制一款新型防鳥(niǎo)罩，由玻璃鋼材質(zhì)制成，光滑且上方三角形不適宜鳥(niǎo)類停留，同時(shí)封堵絕緣子上方位置，如圖3 所示，使鳥(niǎo)類無(wú)法筑巢。該防鳥(niǎo)罩安裝簡(jiǎn)便、牢固，不影響檢修作業(yè)。

圖3 防鳥(niǎo)罩

所有的防鳥(niǎo)害措施都各有優(yōu)缺點(diǎn)，要防止輸電線路鳥(niǎo)害事故的發(fā)生，應(yīng)根據(jù)不同的電壓等級(jí)、鳥(niǎo)類、地理環(huán)境和防治措施的特點(diǎn)，采取針對(duì)性措施［8］。

3 架空輸電線路防鳥(niǎo)害建議

3.1 制定專業(yè)化巡視周期

3.1.1 制作鳥(niǎo)害分布圖

排查桿塔周圍河流、湖泊、水庫(kù)、魚塘、沼澤、草叢和樹(shù)林等利于鳥(niǎo)類繁殖、生活的區(qū)域，并根據(jù)歷年鳥(niǎo)害故障點(diǎn)和桿塔上鳥(niǎo)巢位置、數(shù)量等信息，將輸電線路按區(qū)段劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)鳥(niǎo)害區(qū)域，形成輸電線路鳥(niǎo)害分布圖。鳥(niǎo)害區(qū)域分級(jí)數(shù)值按式（1）計(jì)算，鳥(niǎo)害區(qū)域分級(jí)如表3 所示，該方法參考DL／T 1570—2016 《架空輸電線路涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)及分布圖繪制》 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分原理并結(jié)合青島電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，各地市可適當(dāng)調(diào)整。

式中：A 為鳥(niǎo)害區(qū)域分級(jí)數(shù)值，分級(jí)方法見(jiàn)表3；α 為區(qū)段內(nèi)環(huán)境系數(shù)，區(qū)段內(nèi)有河流、湖泊、水庫(kù)、魚塘等時(shí)α=1，不利于鳥(niǎo)類繁殖的區(qū)段α=0；N 為歷年鳥(niǎo)害發(fā)生次數(shù)；m 為區(qū)段內(nèi)鳥(niǎo)巢數(shù)量，統(tǒng)計(jì)鳥(niǎo)巢時(shí)可采用人工巡視、檢修記錄、通道監(jiān)控裝置、無(wú)人機(jī)巡視等手段；βi為桿塔上鳥(niǎo)巢所在位置，鳥(niǎo)巢在絕緣子正上方時(shí)βi=1，鳥(niǎo)巢在橫擔(dān)處時(shí)βi=0.5，鳥(niǎo)巢在桿塔主干時(shí)βi=0.4。

表3 鳥(niǎo)害區(qū)域分級(jí)

3.1.2 制定鳥(niǎo)害活躍系數(shù)

根據(jù)青島鳥(niǎo)害故障特征，鳥(niǎo)害發(fā)生時(shí)間主要集中在每年的3—5 月和8—11 月，其中3—5 月為鳥(niǎo)害最嚴(yán)重時(shí)間，制定鳥(niǎo)害活躍系數(shù)φj，如表4 所示。

表4 鳥(niǎo)害活躍系數(shù)

3.1.3 制定專業(yè)化巡視周期

根據(jù)鳥(niǎo)害分布等級(jí)，初步制定輸電線路巡視周期Tk，如表5 所示，然后結(jié)合鳥(niǎo)害活躍系數(shù)φj，根據(jù)公式（2）重新修正巡視周期。

表5 專業(yè)化巡視周期

式中：t 為專業(yè)化巡視周期；φj為鳥(niǎo)害活躍系數(shù)；Tk為修正前巡視周期。

3.2 防鳥(niǎo)害綜合治理措施

根據(jù)鳥(niǎo)害分布圖，對(duì)鳥(niǎo)害嚴(yán)重區(qū)域采取多種防鳥(niǎo)設(shè)施，并經(jīng)常檢查、補(bǔ)充和更換，在鳥(niǎo)害故障高發(fā)期開(kāi)展鳥(niǎo)害集中整治，及時(shí)清除影響線路安全運(yùn)行的鳥(niǎo)巢。

鳥(niǎo)害故障多發(fā)生在直線塔或有懸垂跳線串的耐張桿塔，對(duì)于緊湊型耐張桿塔，間隙較小易發(fā)生鳥(niǎo)糞閃絡(luò)，也應(yīng)在其導(dǎo)線上方安裝防鳥(niǎo)措施。

防鳥(niǎo)刺的材質(zhì)、數(shù)量和長(zhǎng)度，安裝數(shù)量和打開(kāi)角度均應(yīng)滿足要求，防鳥(niǎo)刺保護(hù)范圍大于均壓環(huán)外13 cm。

對(duì)一級(jí)鳥(niǎo)害區(qū)域增加無(wú)人機(jī)巡視，發(fā)現(xiàn)有積糞絕緣子及時(shí)對(duì)其補(bǔ)加防鳥(niǎo)措施，對(duì)嚴(yán)重者進(jìn)行帶電更換或清掃。

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明鳥(niǎo)類不易在鋼管桿上筑巢，考慮經(jīng)濟(jì)性和維護(hù)工作量，鋼管桿上可減少防鳥(niǎo)刺的使用，若防鳥(niǎo)刺安裝不當(dāng)可能給鳥(niǎo)類筑巢提供便利。

4 結(jié)語(yǔ)

青島電網(wǎng)鳥(niǎo)害在35 kV 電壓等級(jí)線路設(shè)備發(fā)生的概率遠(yuǎn)低于110 kV 線路和220 kV 線路。鳥(niǎo)害故障總體上有兩個(gè)高發(fā)期：3—5 月的05∶00—12∶00 和8—11 月的02∶00—06∶00。青島電網(wǎng)采取了防鳥(niǎo)刺、防鳥(niǎo)罩、聲音驅(qū)鳥(niǎo)器等措施來(lái)防治鳥(niǎo)害，以防鳥(niǎo)刺和防鳥(niǎo)罩為主。

建議制作鳥(niǎo)害分布圖并根據(jù)鳥(niǎo)類活躍系數(shù)重新修正專業(yè)化巡視周期，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)在鳥(niǎo)害高發(fā)期開(kāi)展集中整治。