变电站鸟害原因与措施分析

2020-12-28沈阳李睿徐桂庆余宏章卢大俊

中国电气工程学报 2020年19期

沈阳李睿徐桂庆余宏章卢大俊

摘要：近年来，伴随着城市发展用地紧张化，变电站建设选址也越来越偏僻，而随着生态文明建设的发展，鸟类生存环境得到大幅度改善，鸟类活动对变电站运行的危害日益突出[1]，尤其是当前的巡维中心大力实行的无人值班变电站。变电站鸟害轻则影响设备正常运行，重则引发变电站设备故障，导致大范围停电，引起不良社会影响。本文针对变電站长期存在鸟害“顽疾”的原因以及预防措施进行分析并提出相关改进措施。

关键词：变电站、鸟害、驱鸟器

1、变电站鸟害形成原因

变电站鸟害形成有明显的地域特性。我巡维中心地处广东省鸟类省级自然保护区，辖区变电站周围遍布山林、江河等山林和水体，气候温润、食物充足，生态环境优良，非常适合鸟类生活栖息。据统计，保护区内生活鸟类多达240余种。变电站 110kV 以上电压等级户外门型结构支架较高，在僻静开阔的地带更显突出。横担较长、空隙多，对各型鸟类筑巢提供了十分便利的条件，鸟类也比较喜爱在变电站区域嬉戏、筑巢。

鸟害原因主要有：

（1）每年3-5月份，是本地鸟类繁殖的集中时间，鸟类活动也十分频繁。敞开式变电站结构环境为鸟类筑巢提供了良好的基础。它们筑巢主要集中于变电站的各种门型架构上、断路器底座内、刀闸导电杆底座内、变压器本体遮蔽处、瓦斯继电器盒内等，主要筑巢材料为草木、树枝、枯藤甚至铁丝等[2]。在运输过程中或者筑巢距离带电设备较近时，这些鸟巢材料在大风下易飘落至带电设备上，或者导致设备绝缘距离不足，从而引起设备短路故障导致跳闸。

（2）变电站周围活动鸟类的排泄物附着在设备上，鸟粪污染变电站内绝缘子串或电气设备的外绝缘，设备绝缘水平降低，易造成闪络事故。部分区域存在鸟类聚集，他们白天觅食，夜间休息，经过一夜的消化，凌晨是它们排粪便较集中且数量最多的时间，加上在此期间内空气相对湿度较大，易形成晨雾，在湿度和展雾的共同影响下，为受鸟粪污染的设备为形成击穿放电提供有利的条件。有时因巡视周期或人员因素影响，受鸟粪污染的设备没有得到及时发现并清洗，遇雨雾天气时，也容易引起绝缘击穿放电。而鸟粪引起的闪络在发生前没有任何征兆，闪络时也极少为人所见，只能事后通过巡查进行判断。当鸟粪积累到一定数量后，在潮湿或者下雨天情况下也会发生闪络。因此，鸟粪痕迹的存在一直作为鸟粪闪络的重要依据。

根据我所近三年防鸟害调查统计，2018年至2020年之间深圳东部地区变电站共发现鸟巢140个。其中101个位于设备龙门构架或主变本体上，占所有鸟巢的72%。我站在近两年的防鸟害巡视中，共发现变电站鸟害12起，其中鸟巢在刀闸导电杆上有2例，主变压器散热器上有2例，主变压器瓦斯继电器防雨罩、压力释放阀防雨罩上的各有1例，其余为变电站各门型架构上和开关、刀闸机构箱上。个别鸟巢的处理可能需要设备紧急停电，降低供电可靠性。而且部分鸟类还有成群聚集，喜好在较固定区域筑巢的习惯，主变压器等设备本体或构架上的多次出现同一类型鸟巢，发现后需及时人工掏除，存在一定人身安全风险。由此可见，提升变电站鸟害防范措施提升迫在眉睫。

2、变电站鸟害预防对策分析

目前，深圳供电局针对变电站鸟害整治采取人力于科技相结合的方式，主要包括：1、每年3月份至5月份周期性开展防鸟害巡视，巡视周期为3天一巡;2、部分变电站安装风车式和电磁式驱鸟器;3、后续新站规划建设中采用GIS站，使变电站天生具有防鸟害能力。

其中，防鸟害巡视已经纳入我所每年阶段性重点工作计划中。在防鸟害工作中，运行人员需在周期内对变电站进行防鸟害特巡，重点关注曾经发现鸟类筑巢的架构与设备区域，观察变电站周围鸟类活动频率和范围，必要时进一步缩短巡视周期，做到一天一巡，发现鸟巢即上报，上报即处理，防患于未然。加大对变电站防鸟害人力和资金的投入，完善和开发新的防鸟设施。同时结合无人机使用，对变电站各架构上方进行细致性排查，并对变电站周围环境进行观察，对各项防鸟害措施结果进行评估，制定可行的反措计划。同时，建立完备的防鸟害工作资料台账，定期向上级反馈防鸟害工作成效，以便在后续变电站设计、基建、生产统筹考虑，做到超前预防[3]。

国内变电站中传统的驱鸟方式包括鸟刺、风车式驱鸟器等，近年来开始采用一些新型的驱鸟装置，如电磁式驱鸟器、激光驱鸟器、超声波驱鸟器等。研究机构主要对这些新型的驱鸟装置进行进一步优化，包括研究对鸟类的主动探测方法（如基于图像识别、声音识别、光电感应等），通过野外观察、统计学研究不同驱鸟方式的驱鸟效果等等。我局目前有一部分变电站已经安装了驱鸟装置，绝大部分为传统的风车式和电磁式驱鸟器，还尝试在经常出现鸟巢的地方使用驱鸟剂;近年来个别变电站也开始使用一些新型驱鸟装置，如某220kV变电站通过科技项目研究安装了一套变电站智能驱鸟系统，某500kV变电站和220kV变电站采用三合一驱鸟装置（超声波、声音、灯光），某500kV变电站采用三合一驱鸟装置结合风车式、电磁式驱鸟器的综合驱鸟方式。

根据深圳地区“十四五”规划，到2021年底还将继续投产数座变电站，结合当前区域现存变电站防鸟害特性，在新站建设前期规划、审图、选址上，经过充分调研与商讨，新变电站规划全部为GIS站，在源头降低变电站防鸟害风险，为后续投产运维提供充分的安全性和便利性。

3、新型驱鸟装置研究

基于上述问题，深圳供电局变电管理一所深汕巡维小组成立了项目组，开发一种新型的变电站驱鸟装置。该驱鸟装置采用太阳能供电，包括两种触发方式——定时触发和探测器触发。定时触发指驱鸟器每隔一段时间自动触发一次，探测器触发指通过驱鸟器内置的声音探测器或雷达探测器探测到鸟类活动时进行触发。

新型驱鸟器为一种基于4G通讯的变电站驱鸟装置，具备以下功能：（1）包括超声波、声音及强光并有相应的工作状态指示，可分别打开或关闭三种驱鸟方式中的任一项功能;（2）带4G通讯模块，可与后台服务器通信，能够获取探测器的触发数据，进行驱鸟程序在线升级;（3）超声波模块在清晨（6时至8时）及黄昏（6时至20时）工作5分钟，停止5分钟，其余时间工作2分钟，停止15分钟;（4）灯光驱鸟功能于白天（6时至18时）关闭，夜间（18时至次日6时）开启;（5）雷达探测功能于白天（5时至21时）开启，夜间（21时至次日5时）关闭。

基于4G通信的超声波驱鸟装置采用当前比较主流的三种驱鸟方式，包括：超声波、声音和灯光。为了在后期运行过程中能够有效分析目前主流驱鸟方式的驅鸟效果，以上三种驱鸟方式应具备独立的控制功能，能够独立开放或者关闭某一功能并有相应的工作状态指示。为解决传统驱鸟器只能单向输出，不能从外部获取数据，且控制程序不可更改的问题，本项目研究的驱鸟器带有4G通信功能，可与后台服务器进行通信，存储驱鸟器的触发数据并实现驱鸟程序的在线升级。

由第1小节可知，目前的统计数据表明：设备龙门构架或主变本体上的鸟巢数量占所有鸟巢的72%，因此将龙门构架及主变本体作为重点驱鸟部位。理论上，驱鸟器安装于龙门构架上驱鸟效果最好。但考虑到驱鸟器重量较重，一旦在龙门构架上发生坠落，将对下方的电力设备及人员带来较大安全威胁[4]。同时，深圳地区又是台风多发地区，因此从驱鸟效果及安全性两个方面结合考虑，驱鸟器的安装高度不宜高于1.5米。

该成果带来的直接效益包括：1、可延长巡视周期或取消季节性的防鸟害巡视，提高工作效率;2、降低变电站因鸟害造成设备事故的风险;3、解决人工掏除鸟窝的问题，降低生产成本，提高供电可靠性。带来的间接效益包括：1、通过通讯模块可获取鸟类在变电站中的活动数据，为后期进一步改进装置或研究鸟类活动规律提供数据支撑;2、在目前的驱鸟手段下，可远程升级驱鸟器控制程序，优化驱鸟器工作模式而无需对硬件进行改造，延长装置的全生命周期，提高经济效益。

4、结语

变电站鸟害防治任重道远，需要运维人员加强管理提升，加大治理力度。在新环境下，发散思维，创新举措，高效、有力改善鸟害给变电站运行带来的风险因素，确保变电站安全、连续、高效运行，保障供电可靠性。

参考文献

[1] 余桂钰，无人值班变电站鸟害预防与治理对策，中国科技纵横，2014年12期

[2] 郑昌，内蒙古包头地区500kV输电线路技术改造与应用，华北电力大学，2016.3

[3] 张义斌，架空输电线路防鸟害的技术措施分析，陕西电力，2006

[4] 白玉堂，电气运行误操作成因与预防措施，城市建设理论研究，2014

作者姓名：沈阳

作者单位：深圳供电局有限公司

作者单位所在省市：广东省深圳市

作者所在省市邮编：518001

作者研究方向：电力系统变电运行