苏州电网变电站鸟害分析与防治措施

徐国栋 闫少波 顾海明

国网苏州供电公司 江苏苏州 215008

1 分析背景

随着环境状况持续改善、大众环保意识不断提高,鸟类的数量与活动范围不断增大。鸟类在变电站内活动易引起设备故障跳闸,这已成为影响变电站安全稳定运行的重要因素。苏州地区气候温暖湿润、河湖众多,适宜鸟类生存,此外苏州地区经济发达,境内电力负荷大,变电站数量多,苏州电网变电站鸟害问题较为突出。

目前,已有专家学者对电力系统鸟害问题进行了研究。文献[1-3]针对不同省级电网,探讨了输电线路鸟害的规律、特征及防治策略。文献[4-5]分析了配电网架空线路鸟害的特征及防治措施。然而,上述文献仅聚焦于电力线路鸟害问题的分析探讨,未涉及变电站鸟害问题的研究,结论难以应用于变电站鸟害防治工作。文献[6]介绍了一种新型激光驱鸟装置,采用绿色激光,有效覆盖面积较大。文献[7]研制了一种变电站门型架构防护网,可实现变电站门型架构防鸟全覆盖。文献[8]分析了嘉兴电网变电站鸟害缺陷的规律,介绍了常用的鸟害防治措施。然而,截至目前尚未有文献对苏州电网的变电站鸟害防治问题进行细致分析与深入探讨。

笔者探讨苏州电网变电站内潜在筑巢鸟类的种类,开展苏州电网变电站鸟害统计分析,介绍苏州电网变电站目前采用的鸟害防治措施,并提出变电站鸟害防治建议。

2 苏州电网变电站潜在筑巢鸟类

苏州位于长江三角洲中部,地貌类型包括平原、水面、丘陵三种,依次占苏州国土面积的54.9%、42.5%、2.6%[9]。山林、湿地等多元化环境,使苏州成为鸟类栖息繁殖的理想地区。

截至2018年5月,苏州共观察记录鸟类346种,隶属于21目63科[9]。考虑到同一科鸟类具有相似特性,笔者以鸟类科目为筛选对象,每科选一种代表性鸟类,调研鸟类的外形特征、栖息环境、鸟巢特点等信息,根据变电站鸟类筑巢特点,共筛选出15科鸟类为变电站潜在筑巢鸟类。

据调研,变电站曾出现鸟巢被破坏后,非猛禽类鸟攻击值班员的情况。由此推测,变电站筑巢的某些鸟类具有一定攻击性,雀形目鸦科、鸫科等具有类似特性,宜引起关注。

3 苏州电网变电站鸟害统计分析

电力系统运行中的涉鸟故障基本形式主要有四种,分别为鸟巢类、鸟粪类、鸟体短接类、鸟啄类故障[10]。综合现场数据,变电站内鸟巢类故障更为突出。基于苏州电网管辖的220 kV变电站、市区范围内110 kV及以下变电站的2019～2020年隐患鸟巢统计数据,79座变电站共发现371个隐患鸟巢,从变电站类型、电压等级、鸟巢位置、鸟巢发现时间等维度开展变电站鸟害统计分析,隐患鸟巢指易引发设备故障跳闸的鸟巢。

3.1 变电站类型

发现隐患鸟巢的变电站类型数量统计结果如图1所示。

图1 隐患鸟巢变电站类型

发现隐患鸟巢的220 kV户外型变电站数量占比最高,为77%,随后依次为110 kV户外型、35 kV户外型、220 kV半户内型,户内型变电站均未发现隐患鸟巢。综合来看,发现隐患鸟巢的户外型变电站数量占比高达97%。这是由于户外型变电站相较半户内型、户内型变电站,在户外设备区存在较多的变配电设备,具有大量适宜鸟类筑巢的孔、洞等,更容易出现隐患鸟巢。

3.2 变电站电压等级

不同电压等级变电站发现的隐患鸟巢数量统计结果如图2所示。

图2 隐患鸟巢变电站电压等级

相较于110 kV与35 kV变电站,220 kV变电站发现的隐患鸟巢数量明显更多,达到350个。鉴于发现隐患鸟巢的变电站均为户外型或半户内型变电站,220 kV变电站由于户外设备区面积大、设备多,具有更多适宜鸟类筑巢的孔、洞等,因而存在更多的隐患鸟巢。

3.3 鸟巢位置

按隐患鸟巢数量由多到少排序,前十位隐患鸟巢位置统计结果如图3所示。

图3 隐患鸟巢位置

在母线刀闸、门型架处发现的隐患鸟巢数量明显较多,分别为187个、89个,分别占隐患鸟巢总数的50.4%、24%,因而在变电站鸟害巡视时须予以重点关注。

3.4 鸟巢发现时间

不同月份发现的隐患鸟巢数量统计结果如图4所示。

发现的隐患鸟巢数量在1月～3月间不断增长,3月达到峰值后呈下降趋势,9月～12月发现的隐患鸟巢数量明显减少。这是由于春、夏两季是大多数鸟类的主要繁殖期,鸟类筑巢需求强烈,秋、冬两季则为过渡变化期。

图4 隐患鸟巢发现时间

4 苏州电网变电站鸟害防治措施

苏州电网变电站鸟害防治措施包括两类,分别为变电站鸟害巡视和配置防鸟害设备。开展变电站鸟害巡视,可有效发现隐患鸟巢,及时处理消除隐患,而鸟害巡视质量与值班员对变电站鸟害问题的熟悉程度紧密相关。苏州电网变电站配置的防鸟害设备可分为驱、堵、引三类,下面分别进行介绍。

4.1 驱鸟

(1) 激光驱鸟。激光驱鸟的原理是发出鸟类非常敏感的波长为532 nm的绿色激光,在驱动装置作用下,棒状绿色激光会规律性摆动,鸟类感觉到一根绿色大棒扫过,受到惊吓而逃跑。激光驱鸟适用于变电站周边人员稀少的夜间鸟害防治,不足之处在于适用范围有限,驱鸟设备成本较高。

(2) 超声波驱鸟。超声波驱鸟的原理是利用频率在20 kHz以上的超声波脉冲对鸟类的听觉进行干扰,达到驱鸟目的。发出的脉冲频率人类听不见,而绝大多数鸟类可以听到,对鸟类不产生损伤,属于无害驱鸟。驱鸟设备可在一定频率范围内间隙性随机发出超声波,规律性不强,鸟类较难适应,但驱鸟设备成本较高。

(3) 声音驱鸟。声音驱鸟的原理是发出人耳能听到的声音,如噪声、鸟类天敌等声音,刺激鸟类的听觉,使鸟类感到紧张或恐惧,达到驱鸟目的。声音驱鸟多在变电站周边人员稀少的场合使用,具有安装、维护方便的特点,不足之处在于鸟类容易适应噪声等。

(4) 风车镜面驱鸟。风车镜面驱鸟的原理为当有微风时,驱鸟器转动,镜面产生不同角度的反射光,对鸟类产生干扰与惊吓,达到驱鸟目的。风车镜面驱鸟成本低廉、安装方便,不足之处在于驱鸟器动作规律性强,鸟类容易适应,此外受天气因素影响大,无风天气下驱鸟效果欠佳。

4.2 堵鸟

(1) 门型架防鸟网。变电站门型架防鸟网是一种带孔洞的封闭金属防鸟网,主要包括可折叠网门、三角侧封板、固定金具等,多装设在主变压器上方门型架处。防鸟网通过将门型架包裹封闭,清除鸟类筑巢空间,降低鸟类筑巢风险。然而,门型架防鸟网需结合主变压器停电检修进行防鸟网安装,制约了技术普及。

(2) 刀闸防鸟挡板。刀闸是鸟类筑巢的重灾区,筑巢位置包括刀闸内部空腔、本体基座以及支持瓷瓶等[11]。防鸟挡板用于封闭刀闸内部空腔,减小鸟类筑巢空间。然而,变电站内刀闸产品类型多样,需结合刀闸结构特点专门定制防鸟挡板,难以大批量生产,此外对防鸟挡板的材质要求较高,这均增大了防鸟挡板的成本。

4.3 引鸟

引鸟指在变电站内或周边,搭建人工鸟巢,引导鸟类在远离运行设备处筑巢,降低鸟害风险。这一方式既可实现与自然和谐相处,又可降低鸟害风险,具有独特优势。然而,这一方式也面临一定的挑战,例如在鸟类活动频繁地区人工鸟巢数量与占地空间的协调问题,人工鸟巢数量过多吸引更多鸟类在变电站周边筑巢的问题等。

5 变电站鸟害防治建议

电网公司已针对变电站鸟害问题采取了若干防治措施,虽取得了较好防治效果,但仍有进一步提升空间,鸟害防治建议如下。

(1) 实现变电站鸟害风险预警,提高鸟害防治工作质效。量化变电站自身属性对鸟类筑巢吸引力的影响,分析变电站不同月份对鸟类筑巢吸引力的差异,提出变电站鸟害风险指标,按照风险大小划分变电站鸟害风险等级,有针对性采取鸟害防治措施,实现主动鸟害防治。例如,在鸟害高风险变电站,集中清理户外设备区铁丝、钢丝等高危筑巢材料,增加鸟害巡视频率,增加临时可移动驱鸟装置,提高鸟巢拆除工作优先级等。

(2) 实现驱、堵、引措施综合利用,提高鸟害防治效果。依据变电站特点,综合采用驱、堵、引措施,充分发挥各类措施优势,实现鸟害防治效果的最大化,例如利用驱降低变电站对鸟类筑巢的吸引力,利用堵对刀闸、门型架等重点区域进行改造,利用引将鸟类引至站外等安全区域筑巢。此外,进一步挖掘设备潜能,提高鸟害防治效果,例如开发自寻最佳驱鸟频率的超声波驱鸟器、设计兼顾驱鸟效果与能量消耗的巡检机器人综合驱鸟模块等。

(3) 实现站内鸟类活动有效观测,夯实鸟害防治工作数据基础。收集变电站内鸟类活动数据,特别是照片、视频等数据,准确把握变电站内筑巢鸟类的种类、习性等特征,是进一步提升鸟害防治工作质效的数据基础。然而,鸟类活动观测具有较大实施难度,因此除安排专人进行观测外,还可创新信息收集方式,例如举办面向值班员的变电站鸟类摄影大赛,既可丰富员工精神生活,又可收集变电站鸟类信息。

6 结束语

变电站鸟害防治是一个系统性与周期性工作。在管理方面,变电运维部门须深挖鸟害数据规律,加深对变电站鸟害问题的理解,进一步提高鸟害巡视工作质效。在技术方面,变电检修部门须研制或改进鸟害防治设备,提高设备防鸟害能力,进一步降低变电站对鸟类筑巢的吸引力。只有从管理、技术两个方面,持续改进提升,才能更好地解决变电站的鸟害问题。