耿輝

【摘 要】對架空輸電線路的鳥害防護(hù)工作，國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司均有明確的要求：電網(wǎng)的設(shè)計單位在設(shè)計時需要充分考慮鳥害多發(fā)地帶的驅(qū)鳥措施，建設(shè)單位在施工時需要在輸電桿塔上加裝相應(yīng)的驅(qū)鳥裝置。國家電網(wǎng)公司一直鼓勵下屬單位與高校開展合作，積極研發(fā)更為有效的鳥害防護(hù)的管理措施和技術(shù)措施，這也足以說明輸電線路鳥害防護(hù)的重要性。輸電線路鳥害防護(hù)的研究具有重要的意義，同時也會促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】架空輸電線路；鳥害故障；防范措施

1引言

近年來，隨著人類加強(qiáng)對大自然的保護(hù)，鳥類的數(shù)量增多，活動范圍擴(kuò)大。有統(tǒng)計資料表明，由于鳥類活動引起的線路故障僅次于雷害和外力破壞，占線路故障總數(shù)的第3位，已經(jīng)嚴(yán)重危害了輸電線路的安全運(yùn)行。因此，在鳥害故障形成機(jī)理和防治對策的研究方面要投入更多時間和精力，使得該類故障可預(yù)防和監(jiān)測，減小其對輸電線路的安全運(yùn)行的影響。

2架空輸電線路鳥害故障分析的意義

相當(dāng)比例的輸電線路跳閘故障是因鳥類活動所致。據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計數(shù)據(jù)，1988—1992年間美國弗羅里達(dá)州線路總跳閘次數(shù)為3230次，不明原因閃絡(luò)占比為48%，推斷鳥害是其中最主要因素。1996至1999年三年間南非275kV系統(tǒng)共發(fā)生事故1326次，其中鳥糞閃絡(luò)占比高達(dá)34%，是造成該地區(qū)電網(wǎng)事故的首要原因。近20年來，隨著人類逐漸關(guān)注并致力于環(huán)境及生態(tài)保護(hù)，生態(tài)環(huán)境得到較好的改善，與此同時，鳥類數(shù)量也得到大幅增加。此外，各種電壓等級輸電線路大范圍投入運(yùn)行，較高的輸電線路是鳥類喜歡棲息的場所，頻繁的鳥類活動已經(jīng)給電網(wǎng)運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響。分析鳥害故障形成原因，進(jìn)而找到鳥害防范措施，對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要意義。

3架空輸電線路鳥害故障分析

鳥類排泄的糞便造成閃絡(luò)是各種鳥害閃絡(luò)的最典型形式，其占據(jù)比例最高。按故障形成過程可分為鳥糞造成絕緣子沿面污閃和鳥糞下落時短接高低壓空氣間隙造成的空間閃絡(luò)兩種，而鳥糞空間閃絡(luò)又占據(jù)90%以上比例，國內(nèi)外多條高壓線路曾因鳥糞閃絡(luò)而發(fā)生跳閘故障。因此分析鳥害故障機(jī)理與相關(guān)防范措施，對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要意義。

（1）鳥糞閃絡(luò)故障

高壓電線連接塔的一端掛了很多盤狀的絕緣體。他是為了增加爬電距離的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫絕緣子。鳥糞會附著輸電線路絕緣表面在潮濕條件下其可溶物質(zhì)逐漸溶于水，在絕緣表面形成一層導(dǎo)電膜，使絕緣子的絕緣水平大大降低，在電力場作用下出現(xiàn)的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象。造成線路的閃絡(luò)，影響了輸電線路的安全運(yùn)行的可靠性。

（2）鳥巢短路故障

現(xiàn)場大多出現(xiàn)喜鵲等鳥類在輸電線路桿塔上筑巢時，口叼樹枝、鐵絲、柴草等物體在線路上空或?qū)Ь€之間飛行，飛行時所叼物體掉落在橫擔(dān)與導(dǎo)線之間，或刮風(fēng)時，桿塔上鳥巢被風(fēng)吹散后，筑巢物體掉落在帶電導(dǎo)線或絕緣子上造成線路短路接地。

4架空輸電線路鳥害故障的防范措施

4.1驅(qū)鳥針

驅(qū)鳥針是一種市面出現(xiàn)較早，使用范圍較廣的一種低成本驅(qū)鳥裝置。驅(qū)鳥針，我們從字面意思上也不難看出，此類驅(qū)鳥器利用其自身表面的眾多針刺使鳥類無法在其附近活動。因輸電桿塔結(jié)構(gòu)的特殊性，桿塔上方一般會加有橫擔(dān)結(jié)構(gòu)。這種架構(gòu)十分有利于鳥類的筑巢，所以通常將驅(qū)鳥針安裝于此，使得鳥類無法在此筑巢。一般在同一輸電桿塔上安裝若干個驅(qū)鳥針，多個驅(qū)鳥針的組合使用，使得鳥類很難在整個輸電桿塔橫擔(dān)范圍活動。驅(qū)鳥針成本低、易安裝，同時因其自身帶有針刺的特性，使得鳥類無法適應(yīng)，可以有效解決鳥類適應(yīng)性問題，驅(qū)鳥效果相對持久。雖然驅(qū)鳥針有眾多的優(yōu)點(diǎn)和最關(guān)鍵的驅(qū)鳥效果持久，但是輸電桿塔在安裝若干驅(qū)鳥針使鳥類無法在橫擔(dān)附近活動的同時，也給我們輸電線路的運(yùn)維人員帶來了諸多的不變。運(yùn)維人員很難上下輸電桿塔，影響正常的運(yùn)檢作業(yè)。另一方面，驅(qū)鳥針對鳥類在橫擔(dān)的筑巢活動作用顯著，但是無法影響鳥類在線路附近的活動，使得其在鳥害防護(hù)上的作用范圍較為片面。

4.2聲音驅(qū)鳥器

聲音驅(qū)鳥器通過電子元件實(shí)現(xiàn)驅(qū)鳥器發(fā)出鳥類懼怕的聲音，這些聲音可以是提前錄制保持好的，也可以是實(shí)時發(fā)射的。聲音驅(qū)鳥器的作用范圍較為全面，不僅可以對桿塔（橫擔(dān)）上的鳥類有驅(qū)趕作用，也可對輸電線上的鳥類有驅(qū)趕作用。聲音驅(qū)鳥器最關(guān)鍵的是驅(qū)鳥聲音的有效性，因鳥的種類巨多，因此不同鳥類對同一聲音的敏感性不盡相同，這就導(dǎo)致單一音頻驅(qū)鳥效果十分有限。要想達(dá)到理想的驅(qū)鳥效果，需要聲音驅(qū)鳥器能夠發(fā)出不同的聲音以便驅(qū)趕不同的鳥類。但是很難做到將鳥類害怕的聲音都存貯在一個聲音驅(qū)鳥器內(nèi)，也很難實(shí)現(xiàn)聲音驅(qū)鳥器對鳥兒種類的判別，這些都會很大程度上限制聲音驅(qū)鳥器的驅(qū)鳥效果。我們知道鳥類很快就會適應(yīng)單一音頻的驅(qū)鳥器，而且聲音驅(qū)鳥器如果不能判斷鳥類的有無而一直發(fā)聲的話，不僅對環(huán)境造成危害，而且對驅(qū)鳥器的電源提出了極高的要求。聲音驅(qū)鳥器的種種不足很難實(shí)現(xiàn)輸電線路的主動驅(qū)鳥，也很難到達(dá)一個理想的驅(qū)鳥效果。

4.3超聲波驅(qū)鳥器

超聲波驅(qū)鳥器的原理是基于鳥類對于≥20kHz的超聲波有著很強(qiáng)的趨避性。相關(guān)的研究也己表明鳥類鼓膜在≥20kHz的超聲波作用下振動比較明顯，因此超聲波驅(qū)鳥器的效果比較明顯，是驅(qū)鳥器的一個重點(diǎn)研究方向。目前超聲波驅(qū)鳥器己被廣泛應(yīng)用于眾多鳥害防護(hù)領(lǐng)域，如電網(wǎng)輸電線路、鐵路輸電線路、機(jī)場、農(nóng)場等。超聲波驅(qū)鳥器的核心是超聲波發(fā)射單元電路，該類驅(qū)鳥器也是通過電子元器件完成超聲波的自動發(fā)射。超聲波電路設(shè)計主要基于單片機(jī)或ARM芯片完成，ARM芯片因其運(yùn)算速度快，在發(fā)射超聲波頻率上有更大的優(yōu)勢，但是其成本太高。單片機(jī)雖然運(yùn)算速度不如ARM芯片，但是現(xiàn)在市面上的單片機(jī)主頻也得到了極大的提高，同時考慮驅(qū)鳥器的成本，目前更多的驅(qū)鳥器選擇單片機(jī)作為超聲波發(fā)射電路的主控單元。超聲波驅(qū)鳥器在使用過程中不會對環(huán)境造成危害，也不會給運(yùn)維人員帶來不便，同時超聲波對鳥類的驅(qū)趕作用明顯。同樣超聲波驅(qū)鳥器也需要面對鳥類的適應(yīng)性問題，如果超聲波驅(qū)鳥器能夠發(fā)射的超聲波頻率有限，那么鳥類還是會很快適應(yīng)這些有限的超聲波頻率。目前常見的超聲波驅(qū)鳥器的超聲頻率還是不夠?qū)挿海暡?qū)鳥器只有能夠發(fā)射頻譜隨機(jī)變化的超聲波才能降低鳥類的適應(yīng)性，使驅(qū)鳥器效果更加持續(xù)。雖然鳥類對≥20kHz的超聲波比較敏感，但是有研究表明，當(dāng)超聲波頻率超過一定值后，鳥類的敏感性就不會再增加，所有超聲波驅(qū)鳥器需要針對作用明顯的超聲頻段而設(shè)計。超聲波驅(qū)鳥同聲音驅(qū)鳥器都屬于電子驅(qū)鳥器，都是可以在戶外獨(dú)立工作，不需要人為操控。所以它們面臨同樣的一個問題，戶外電源的問題，我們需要一個有效的電源電路為驅(qū)鳥器的工作持續(xù)供電。因高壓輸電線路避雷針的直接接地的特性使得驅(qū)鳥器無法利用其禍合電壓作為電壓輸入。通常電子驅(qū)鳥器的電源選擇太陽能和蓄電池組合供電，一個穩(wěn)定有效的電源電路也是制約現(xiàn)在驅(qū)鳥器發(fā)展的一大因素。超聲波驅(qū)鳥器要想有理想的驅(qū)鳥器效果，不僅要解決超聲頻率的問題，還有解決電壓供電問題。

5結(jié)束語

對于輸電線路的鳥害，應(yīng)該從研究鳥的種群分布、生活習(xí)性及規(guī)律、遷徙特點(diǎn)等入手地去引導(dǎo)鳥類適應(yīng)新的環(huán)境，這樣才能使得鳥類有了新的棲息地而不去危害線路。在防治鳥害過程中也要注意地區(qū)不同，情況不同，預(yù)防鳥害故障也應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蠹傍B類活動的規(guī)律，結(jié)合行之有效的防鳥害經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)防范才能最終取得理想效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]巢亞鋒，徐志強(qiáng)，岳一石，王峰，王成，黃福勇.湖南輸電線路鳥害故障特征分析及防范措施[J].高電壓技術(shù)，2016，4212：3853-3860.

（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司輸電運(yùn)檢室）