喬飛 劉芮 秦子越 趙昊

摘要：21世紀以來，在中國持續(xù)加大對生態(tài)環(huán)境治理力度的同時，綠地覆蓋率逐步提升，鳥類擁有了比以往更舒適的生存環(huán)境，而由鳥類引發(fā)的架空電網(wǎng)輸電線路故障也同比增高。涉鳥故障是影響輸電線路安全穩(wěn)定運行的一大重要隱患，因此，有必要采取既有效驅(qū)趕鳥類又不對其產(chǎn)生傷害的措施，減少鳥類活動對電網(wǎng)的干擾，提升輸電線路運行的可靠性。鑒于此，從2020年上海部分地區(qū)架空輸電線路的涉鳥故障情況出發(fā)，結(jié)合當前使用的各項防鳥裝置及其存在問題，對架空輸電線路涉鳥故障的特征、形成機理進行了分析、分類。同時，對輸電線路鳥害問題的未來趨勢進行了展望，制訂了針對上海地區(qū)輸電線路鳥害問題的現(xiàn)代化解決方案，為實現(xiàn)“人鳥和諧” “線鳥和諧”提供了新思路。

關(guān)鍵詞：涉鳥故障;架空輸電線路;驅(qū)鳥防護

中圖分類號：TM726.3? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）01-0006-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.01.002

0? ? 引言

隨著中國生態(tài)保護、退耕還林政策的逐年推進，我國綠地覆蓋率顯著提升。2020年全國共完成造林677萬hm2，全國濕地保護率達50%以上，城市人均公園綠地面積達14.8 m2[1]。綠化狀況的改善也為地處長江口的上海地區(qū)提供了比以往更適宜鳥類生存的環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，截至2018年底，上海實際用地面積大約為6 340 km2，僅占全國的0.066%，但本地記錄的鳥類達484種，超過了中國鳥類總種群（1 471種）的30%[2]。鳥類的數(shù)量擴大，加上其活動頻繁，妨礙了配電線路的正常運轉(zhuǎn)。據(jù)筆者對上海市崇明地區(qū)電網(wǎng)公司進行的一次調(diào)研資料分析可知，在2020年期間，因鳥害導(dǎo)致統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)110（66）kV及以上電壓等級的配電線路屢次出現(xiàn)故障，其中供電中斷32次，約占全年供電中斷事故的1/4。由鳥類活動引發(fā)的輸電線路故障已成為影響國內(nèi)外電網(wǎng)安全運行的重大隱患。

1? ? 上海地區(qū)鳥類資源分布特點

1.1? ? 上海地域概況

上海位于中國東部沿海，屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，具有豐富的濕地資源，年平均降水量在1 100～1 300 mm，季節(jié)分明、日照充分、雨量充沛。作為長江三角洲沖積平原的一部分，上海林業(yè)用地面積1 133 km2（170余萬畝），森林覆蓋率達18.2%，鎮(zhèn)區(qū)綠化覆蓋率達20%，具有11個植被類型、571個植物群落[3-4]。多樣化豐富的城市森林生態(tài)系統(tǒng)框架，為不同類型的鳥類提供了良好的生活場所。

上海電網(wǎng)是我國最大的城市電網(wǎng)，據(jù)2020年負荷用電量數(shù)據(jù)可知，全年上海全市的用電量為1 576億kW·h，電力需求2 850萬kW，處于持續(xù)穩(wěn)定的增長態(tài)勢。上海電網(wǎng)對變電站保護等二次系統(tǒng)的配置、設(shè)計原則及運行管理有其特殊要求，有必要開展對變電站保護及二次系統(tǒng)的標準化設(shè)計[5-6]。目前對上海電網(wǎng)中母線保護、線路保護、主變壓器保護及母聯(lián)分段保護的標準化設(shè)計工作已完成，但缺乏對涉鳥故障及其應(yīng)對措施的研究。

1.2? ? 上海地區(qū)鳥類活動情況

上海位于東亞—澳新候鳥遷徙路線的中間位置，對于鳥類而言，無論是春季從中國東南沿海沿海岸線一路北上，還是秋季將路線顛倒一路南下，在遷徙途中都要在上海停歇。據(jù)調(diào)查，上海目前已記錄484種野生鳥類，其中有78種屬于國家一、二級保護動物，候鳥的種類大大超過留鳥[2]。上海地區(qū)的鳥類棲息地主要為崇明東灘、南匯東灘、九段沙及部分濕地水系地區(qū)，豐富的河流系統(tǒng)以及適宜的氣候都為鳥類提供了優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境。以崇明東灘為例，崇明東灘鳥類自然保護區(qū)棲息的鳥類是以鷸、雁鴨、鷺、鷗與鶴五種為代表的遷徙鳥類。據(jù)統(tǒng)計，至2010年底，該地區(qū)已環(huán)志鸻鷸類共46種，其中大濱鷸、黑腹濱鷸和翹嘴鷸是環(huán)志數(shù)量最多的3種[4，7]。

2? ? 上海地區(qū)線路涉鳥故障分析

2.1? ? 涉鳥故障種類

輸電線路涉鳥故障是由于鳥類在輸電線路上活動造成的輸電設(shè)備損壞、跳閘等故障。據(jù)統(tǒng)計分析，涉鳥故障可分為如表1所示的幾種。相關(guān)研究表明，鳥糞閃絡(luò)是輸電線路鳥害最重要的原因，約占鳥類引起線路跳閘故障的90%[8-10]。

2.2? ? 上海電網(wǎng)涉鳥故障統(tǒng)計與特征分析

以上海市崇明地區(qū)輸電線路為例，該地區(qū)自然保護區(qū)、生態(tài)綠地面積較大，鳥類活動頻繁，表2為2020年該地區(qū)輸電線路的涉鳥故障情況。據(jù)統(tǒng)計，當年統(tǒng)計區(qū)域110（66）kV及以上電壓等級的配電線路，鳥類造成供電中斷共32次，約占全年供電中斷事故總數(shù)的1/4。

分析2020年上海市崇明地區(qū)輸電線路涉鳥故障情況可知，該地區(qū)的涉鳥故障主要涉及以下幾個因素：

（1）季節(jié)因素：如圖1（a）所示，鳥類活動具有明顯的季節(jié)性。鳥類遷徙的路線較為固定，并且遷徙數(shù)量龐大，遷徙的高峰期也正是沿途輸電線路鳥害的高發(fā)期。且春季時鳥類筑巢和繁殖旺盛;秋季時農(nóng)作物豐收，鳥類食物較多。總體上，春秋季（尤以3月和9月為甚）鳥害發(fā)生次數(shù)較多。

（2）時間因素：如圖1（b）所示，鳥類往往在22：00—次日07：00活動較為頻繁，此時輸電線路發(fā)生供電中斷的概率較高。夜晚空氣濕度較白天更大，鳥類在輸電線路上活動，易發(fā)生鳥糞閃絡(luò)等故障，造成供電中斷。

（3）其他因素：鳥類選擇筑巢的位置范圍有限，大多在自然保護區(qū)、生態(tài)綠地和農(nóng)田的周圍。即使巡檢人員清理了鳥巢，鳥類也很可能會在短時間內(nèi)于原位置或相近位置重新筑巢，鳥類筑巢的迅速性和重復(fù)性給清理工作造成了很大的工作難度。

3? ? 上海電網(wǎng)現(xiàn)有防鳥技術(shù)措施及其應(yīng)用評估

當前上海電網(wǎng)采用的防鳥裝置如表3所示，基本覆蓋所有線路運行單位。對本地防鳥裝置應(yīng)用情況進行對比評估可知，現(xiàn)有傳統(tǒng)防鳥害裝置應(yīng)用效果具有一定局限性。

4? ? 防范架空輸電線路涉鳥故障的可行性措施

4.1? ? 輸電線路鳥害防護管理措施

（1）針對電力系統(tǒng)輸電線路分布情況，準確劃分鳥害區(qū)域。準確記錄適宜鳥類活動區(qū)域的輸電線路桿塔，以及發(fā)生過鳥害的桿塔，在巡線作業(yè)時重點檢查，將此類桿塔列為重點保護對象。發(fā)現(xiàn)鳥類筑巢，立即拆除，并安裝驅(qū)鳥裝置來控制相應(yīng)區(qū)域的鳥類活動。

（2）對應(yīng)鳥害區(qū)域，在輸電線路的設(shè)計、建設(shè)、運維3個階段分別考慮鳥害防護措施。設(shè)計階段考慮驅(qū)鳥器安裝預(yù)留位置、抗鳥類糞便污染的絕緣子設(shè)計;建設(shè)單位在桿塔架設(shè)時，要切實執(zhí)行防護裝置的安裝工作;運維單位要及時對輸電線路鳥害防護裝置查漏補缺，并及時更換受損絕緣子和驅(qū)鳥器。

（3）開發(fā)新的可有效用于輸電線路鳥害防治的高性價比驅(qū)鳥器，利于安裝，價格合理，適應(yīng)氣候變化，能夠持續(xù)發(fā)揮驅(qū)鳥功能而不影響輸電線路的安全運行及線路檢修人員的正常作業(yè)。組建輸電線路鳥害防護班組，完善鳥害防護工作資料，加強鳥害防護宣傳。

4.2? ? 涉鳥故障的防治與現(xiàn)代化解決方案

目前對于輸電線路鳥害還需進一步深入研究并提出更為有效的防治方案。多功能的驅(qū)鳥設(shè)備有助于降低裝置應(yīng)用效果的局限性，加強防鳥驅(qū)鳥效果，也能為架空輸電線路故障問題的解決提供新的可能。

激光驅(qū)鳥器具備覆蓋范圍廣（最大半徑可達2 500 m）、掃描方式多、安全無害等優(yōu)點。鳥類的視覺器官異常靈敏，當其感受到強烈的激光照射時，會驚嚇逃離。據(jù)ZDNet報道，俄亥俄州Meduri農(nóng)場使用由荷蘭Bird Control Group團隊開發(fā)的農(nóng)用激光驅(qū)鳥器，長期運行測試后，效果出色。田治富等人[11]也提出以強白光和超聲波結(jié)合的思路研制多功能綜合驅(qū)鳥器。

基于紅外感應(yīng)的驅(qū)鳥系統(tǒng)，在滿足環(huán)境性、經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，無須直接接觸，不對鳥類產(chǎn)生任何傷害，可在一定的距離范圍內(nèi)實現(xiàn)有效驅(qū)鳥。田安華等人[12]提出利用紅外線報警系統(tǒng)來迅速提醒工作人員和驅(qū)逐鳥類。閔建平團隊[13]則采用將紅外感應(yīng)技術(shù)和超聲波技術(shù)相結(jié)合的方法，利用超聲波代替紅外線報警系統(tǒng)，實現(xiàn)有效驅(qū)鳥。

語音風(fēng)力驅(qū)鳥器利用無源風(fēng)動能，安裝方便、免維護、壽命長、清潔環(huán)保，可保障電力線路暢通且不傷害鳥類;通過在風(fēng)力驅(qū)鳥器的側(cè)面增加太陽能聲響裝置，釋放不同的聲音，以達到更好的驅(qū)鳥效果;適用于人煙稀少區(qū)域，以保障可聞聲波對居民生活的干擾性較低。

新型智能驅(qū)鳥器是目前較為先進的驅(qū)鳥設(shè)備，基于Arduino等開源硬件平臺，融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行設(shè)計[14]。據(jù)鳥害防治特點，可將新型智能驅(qū)鳥器原型設(shè)計工作拆解為鳥類檢測、驅(qū)鳥和物聯(lián)網(wǎng)通信三大主要環(huán)節(jié)。該驅(qū)鳥器將各類驅(qū)鳥方式相結(jié)合，大幅降低了人力工作成本，同時實現(xiàn)了智能電網(wǎng)的監(jiān)控與維護。

5? ? 總結(jié)與建議

（1）上海地區(qū)電網(wǎng)涉鳥故障具有明顯的季節(jié)性，主要集中在3月與9月，停電時間主要集中在22：00—次日07：00，大多由鳥巢類、鳥糞類故障引起，靠近自然保護區(qū)、生態(tài)綠地和農(nóng)田的地區(qū)發(fā)生鳥害概率相對較高。鳥類筑巢具有迅速性和重復(fù)性特點，給巡檢人員的及時清理造成了很大的工作難度。

（2）上海電網(wǎng)主要采取傳統(tǒng)驅(qū)鳥裝置來防止鳥害故障，作用范圍有限，不能主動驅(qū)鳥。

（3）應(yīng)合理利用輸電線路鳥害防護管理措施，將新型智能鳥情監(jiān)控裝置與多功能新型綜合驅(qū)鳥裝置應(yīng)用于涉鳥故障的監(jiān)測與防范中，并結(jié)合實際運行經(jīng)驗，提前做好隱患處理、裝備研制等工作。

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收稿日期：2021-09-10

作者簡介：喬飛（1967—），男，安徽人，高級工程師，研究方向：電力工程技術(shù)。