10kV配电线路鸟害防治措施研究

2021-07-12杨鑫，周攀，李斌，秦硕，高爽，张派

科技创新与应用 2021年18期

杨鑫，周攀，李斌，秦硕，高爽，张派

（国网北京市电力公司昌平供电公司，北京 102200）

随着生态环境的改善，鸟类的繁衍数量和活动范围日趋扩大，鸟类在配电杆塔上栖息筑巢，严重威胁电力线路的安全稳定运行。鸟害防治是配电线路日常运维的重点工作之一，由于鸟类筑巢选择杆塔位置的顽固性，固定杆塔存在鸟窝重复搭建现象，仅依靠传统人工清除鸟窝的方式工作量大、重复性强[1]。

每年1月初至5月底，特别是3月至4月，鸟窝清理工作任务繁重，甚至出现上午清理下午复搭的情况。为确保配电线路不发生鸟害责任故障，运维人员加大巡视力度，在大风降雨等恶劣天气前增加防鸟害特巡，对于配电线路杆塔上鸟窝，要求“随时发现、立即处理”，人员运维巡视压力剧增。对于配电线路开关上方的鸟窝、含铁丝的鸟窝等，人工上杆清除存在触电风险，需依据实际情况，采用带电作业清除、带电配合断接引流线人工清除或者停电人工清除的方式处理鸟窝，鸟窝清理成本高、耗时长。为降低鸟窝复搭率，人工清除配电杆塔上鸟窝后需进一步处理搭窝材料，避免鸟类就地取材，重复搭窝。因此，通过技防手段防治鸟害，有效减少了人工清理鸟窝的工作量，解放了人力和时间成本，提质增效的需求十分迫切。

1 鸟害故障原因

鸟类在配电线路杆塔上筑巢过程中，鸟叼铁丝等金属飞行穿梭导线和杆塔间，容易引发相间短路故障[2]；鸟类通常采用树枝、羽毛或者金属丝等筑巢，如果遇上大风降雨等恶劣天气，原本绝缘的树枝、羽毛等被雨水打湿，可能出现配电线路相间短路故障，或者搭接横担出现单相接地故障；因鸟粪在绝缘子上堆积，在特殊天气条件下容易引起鸟粪污闪绝缘子沿面闪络故障[3]；部分配电线路绝缘导线连接点存在绝缘包缠不严、绝缘护罩脱落等现象，也是造成鸟害故障的重要原因。

2 鸟害防治措施

目前10kV配电线路鸟害防治措施主要可以分为驱逐型和隔离型[4]，驱逐型是驱逐鸟类停留在配电杆塔正上方，常见措施主要有风车式驱鸟器、生物气味驱鸟器、超声波驱鸟器、仿生驱鸟器、电击驱鸟器等；隔离型是通过采取隔离措施与配电杆塔关键位置进行隔离，常见措施主要有线路设备绝缘化改造（绝缘护罩、绝缘横担、绝缘包缠等）、绝缘占位板等。

2.1 风车式驱鸟器

风车式驱鸟器安装于配电线路横担上，采用转动和反光干扰两种方式对鸟类进行惊吓驱赶，装置以自然风为动力，支架上三个依次相隔120°风碗内加装镜片，使鸟类在风轮转动或强光照射时受到惊吓，从而远离配电线路。这种驱鸟器成本低廉，目前广泛应用于10kV配电架空线路，但是鸟类容易适应，长期防鸟性差（如图1所示），且需停电安装，塑料材质在户外日晒雨淋易老化，自然损坏严重[5]。

图1 风车式驱鸟器鸟类易适应，长期驱鸟效果较差

2.2 生物气味驱鸟器

生物气味驱鸟器利用特殊化学制剂驱逐鸟类使其远离配电杆塔。近年来，随着技术工艺的研发并不断改进，部分厂商成功制成对人畜无毒害，驱鸟效果明显的生物气味驱鸟器，磁吸式底座可以带电安装，特别是对于易搭鸟窝且清理鸟窝困难的开关杆效果显著。但这种驱鸟器气味覆盖范围有限，驱鸟范围直径约为3m，有效期4个月左右，有的甚至时间更短，部分膏状药剂不能通过补充药剂的方式进行替换，不能重复利用，属于多次重复性投资。并且因鸟类有耐药性、不同种类的鸟分布地区特性明显，需要不断差异化定制调整新配方，试验周期较长。随着时间挥发、雨水冲刷、大风恶劣天气等驱鸟剂药效衰减明显，失效后的驱鸟器甚至为运维人员日常清除鸟窝带来阻碍（如图2所示）。

图2 生物气味驱鸟器失效后为后续鸟窝清理带来阻碍

2.3 超声波驱鸟器

研究表明，鸟类对于12kHz-25kHz之间的声波无法适应[6]，超声波驱鸟器利用频率在20kHz以上的超声波脉冲刺激鸟类使其感到不适，以达到驱鸟的目的。这种驱鸟器不需要停电安装，可以通过专用安装工具卡扣于配电架空导线上，因造价较高，多用于机场以解决飞机低空起飞引起的鸟击问题。鸟类对声波具有适应性，长期驱鸟效果不明显，安装超声波驱鸟器的配电线路开关上方仍有搭鸟窝迹象（如图3所示）。为弱化鸟类对声波的适应性，部分厂家研制出可变频声波驱鸟器，使驱鸟器输出的频率不固定，长期驱鸟效果有待验证，但当声波频率变化至16kHz-20kHz的人耳可听见的区间范围时，因噪音较大，多次出现扰民投诉情况。

图3 超声波驱鸟器鸟类易适应，长期驱鸟效果不佳

2.4 仿生驱鸟器

仿生驱鸟器根据鸟类畏惧的天敌制作相应的动物模型，通过对鸟类的视觉惊吓达到驱逐的目的。2018年，湖北供电公司针对10kV渔场线安装200余条仿真蛇（如图4所示），经验证，鸟类在线路上筑巢现象大为减少，当年没有发生因鸟巢造成的配电线路故障，在一定程度上保障了线路的安全可靠运行，同时又保护了生态环境。这种驱鸟器造价低廉，但鸟类适应性较强，其鸟害防治效果长久来看并不理想。根据运维经验，部分巡视运维人员将电死的鸟挂在易搭鸟窝的杆塔上，防鸟效果十分显著，但这种方式较为粗暴，且因电死的鸟数量极少，难以满足鸟害防治配电杆塔数量需求。

图4 湖北供电公司采用仿真蛇守卫电线杆

2.5 电击驱鸟器

电击驱鸟器使用高电压微电流方式驱鸟，直接刺痛鸟类，驱鸟而不伤鸟，防鸟效果显著。依靠疼痛感驱逐鸟类，使鸟类难以靠近，理论上具有明显的长期驱鸟效果。但不同种类的鸟疼痛耐受程度不同，需依据地区特色差异化设置阈值，保证驱鸟效果的同时防止电伤鸟类。近年来，部分厂家以电击刺痛鸟类的理念研制出多种电击驱鸟器，并申请了相关专利，但尚未推广应用，仍需实践进一步验证。

2.6 线路设备绝缘化改造

鸟害故障原因是鸟类在活动过程中或鸟巢与线路裸露的导电部分未达到安全距离要求时放电。通过在导线连接点加强绝缘包缠，对线路柱上开关、变压器加装绝缘护罩，对铁横担进行绝缘化处理等方式，可以提升线路绝缘化水平。即使鸟类在筑巢过程中掉落铁丝等金属，或大风降雨等恶劣天气造成树枝打湿鸟巢散落，也不会发生鸟害原因配电线路故障。

近年来推广使用的绝缘横担新工艺、新技术，在线路防雷、防污、防鸟害、防异物方面效果明显，绝缘横担具有更大的相地绝缘距离，能有效减少鸟类筑巢及粪便引起的相地短路闪络故障。但目前绝缘横担应用于直线杆、抱立杆型，对于更易搭建鸟窝的复杂杆型尚未应用。且绝缘横担主要用于山区配电线路防雷改造，成本较高，需结合停电检修工程进行更换，对于分散的鸟类筑巢配电杆塔实际应用价值较低。

专为配电金属横担设计的宽幅自固化绝缘化包材不受杆型的局限，可适应不同横担形状及绝缘子金属底座绝缘，可根据需要进行剪裁和绝缘遮蔽，常温下即可固化并可贴附于金属表面不脱落，材料本身耐老化，使用寿命长，固化后电气性能优越，且无需拆除横担，可以针对线路原有的横担进行快速改造，但是同样需进行停电处理，成本造价相对较高。

3 改进式驱鸟绝缘占位板

现有的10kV配电架空线路驱鸟装置和防鸟措施不能满足鸟害防治要求，具有普适性的驱鸟器应具有可通过绝缘操作杆带电安装、装拆方便、成本低廉、适用于各类配电杆型、长期驱鸟效果好等特性，且安装于配电线路不会影响线路正常运行。

3.1 防鸟刺

防鸟刺是输电线路上普遍应用的防鸟害装置，主要应用于防止110kV至500kV输电线路发生鸟粪闪络故障。防鸟刺采用多股钢绞线，一端固定，一端散开成蘑菇状（如图5所示），可以有效阻止大型鸟类在杆塔上活动，从而达到消除鸟粪闪络的目的[7]。这种防鸟装置安装简单、成本低廉，但防鸟刺只能安装在相间距离较大的杆塔上，因此在配电线路上无法使用。防鸟刺一般不具备自动收放功能，不利于常规检修工作，某些小型鸟类会依托防鸟刺筑巢，漂浮类异物缠绕防鸟刺也可能造成线路跳闸[8]。

图5 输电线路防鸟刺安装

将防鸟刺的尺寸同比例缩小，为防止小型鸟类依托配电防鸟刺筑巢，防鸟刺针状钢丝根数和长度缩小比例应根据地区鸟类特色进行差异化设置，同时配电线路电气距离较小，线路装置紧凑，应考虑其与配电线路上设备的安全距离[9]。配电防鸟刺采用强磁固定，安装简单，无需维护，适合安装在配电线路开关杆上，经观察，开关杆上配电防鸟刺驱鸟效果显著（如图6所示）。

图6 同比例缩小后的配电防鸟刺驱鸟效果显著

输电线路加装防鸟针板可以有效防止鸟害引起的线路故障[10]，防鸟针板是防鸟刺的转化形式，分为单排防鸟刺和多排防鸟刺，针对防鸟针板影响检修作业的问题，近年来出现一种新型伸缩式防鸟针板，可根据保护面积和范围进行任意组合和连接，减小了对检修作业的影响，但仅停留在试点评估阶段，尚未进行大范围推广应用。

3.2 绝缘占位板

绝缘占位板为三角形或半圆环形的遮挡板，其表面光滑，通过提前占据线路杆塔的筑巢点，使鸟类筑巢时使用的树枝、铁丝等无法固定堆积[11]，以达到配电线路鸟害防治的目的（如图7所示）。这种驱鸟绝缘占位板采用卡扣方式进行固定，造价低、安装方便，有效防止鸟类搭窝。

图7 驱鸟绝缘占位板提前占据电线杆的筑巢点

对于配电线路横担上有绝缘子、避雷器等设备的情况，卡扣式安装较为吃力，适用的配电杆型单一，对于易搭鸟窝的复杂配电杆型，实用性较差，部分配电杆型不具备安装条件（如图8所示），安装存在倾斜现象，有跑位风险，固定情况需进一步改进。3.3改进式驱鸟绝缘占位板

图8 部分配电杆型不具备驱鸟绝缘占位板安装条件

将配电防鸟刺与传统驱鸟绝缘占位板的优点相结合，提出一种改进式驱鸟绝缘占位板（如图9所示），适用于驱离在10kV配电线路杆塔上搭窝、驻留的小型飞鸟。圆形改进式驱鸟绝缘占位板直径为100mm，高为180mm，可以放置于铁横担任意一条边；矩形改进式驱鸟绝缘占位板长为270mm，宽为140mm，高为150mm，可以跨越放置横担的两条边。对于配电线路杆型复杂，杆上电气设备多的情况，可依据现场实际合理组合搭配使用。

图9 改进式驱鸟绝缘占位板

改进式驱鸟绝缘占位板采用环氧玻璃布层压板，这种绝缘材质高温下机械强度高，高湿下电气性能稳定性好。经检测，环氧玻璃布层压板绝缘材质的改进式驱鸟绝缘占位板，其垂直层向电气强度为14.1kV/mm，平行层向击穿电压＞100kV，浸水后纵向绝缘电阻为2.8×1014Ω、横向绝缘电阻为5.8×1014Ω，密度为1.9g/cm3，吸水性为4.3mg，均符合标准要求。底座采用磁吸式设计，方便装拆，不影响配电架空线路的日常检修工作。

将改进式驱鸟绝缘占位板安装于实际10kV配电架空线路（如图10所示），不会影响线路正常带电运行。可以通过绝缘操作杆进行带电安装，可适用于各类配电杆型。相较于传统防鸟刺，具有绝缘性，对比传统绝缘占位板，其尺寸较小、灵活性高。对于易搭鸟窝的配电杆塔，安装改进式驱鸟绝缘占位板后，杆塔上未出现搭鸟窝现象，驱鸟效果显著。因提前占据线路杆塔上筑巢点，理论上不受鸟类耐受性、适应性的制约，长期驱鸟效果好。对于易搭鸟窝且难以清除的配电线路开关，采用改进式驱鸟绝缘占位板可以有效避免鸟类在配电线路开关上方搭窝，切实减轻了巡视运维人员的鸟害防治工作压力。因未批量投产，生产成本仍有较大压缩空间，且试验样本量较少，驱鸟效果需后续进一步观察。