变电站光缆预防动物破坏措施及思考

国网浙江省电力有限公司永嘉县供电公司 郑 斌

随着城市的不断发展以及人们对电力的需求日益增长，变电站这一重要设施在城市中扮演着至关重要的角色。然而，由于变电站建设地理位置较为特殊，面对小动物的损坏，已经成为变电站管理者值得关注的一个重要问题。

本文以浙江永嘉县某变电站为例，分析了该变电站光缆所遭遇到的动物破坏威胁和引发的危害。浙江永嘉县属于多山地理环境，变电站多处在山区，鼠类、鸟类、蛇类活动频繁，由于鸟类、鼠类、蛇类等小动物造成的变电站故障时有发生很多。鼠类、蛇类在电力系统中的危害较为严重，主要通过电缆沟侵入啃咬电缆绝缘材料，咬坏电缆；进入开关室后，在内部设备、零部件的空隙处窜动，严重破坏电气线路和设备零部件，造成设备损毁诱发大面积停电事故，给国家造成较大的经济损失。

在小动物进入到一次设备活动时，造成一次设备电器短路，甚至由于其破坏行动会导致断路器跳闸，继电保护装置误动，诱发大规模停电、电网失控、设备断电等情况[1]。在变电站中二次设备往往配置直流电源，小动物在其中活动时，可能会诱发直流系统接地或者电路短路，导致二次设备难以正常工作，出现拒动、误动等问题。但对于整个电力系统来说，如果没有及时发现小动物破坏问题，就会不断积累对设备的损坏，最终引发大范围的电力系统故障。

目前，该变电站使用周期巡检的方式，人工破坏鸟巢进行防治鸟害工作，工作效率低下，人力资源调动较大，经济成本较高，并且由于驱鸟器安装位置往往是紧贴树干，不利于建设自动化、智能化驱鸟系统，也不利于搜集鸟害数据作为防治工作的参考依据。同样，鼠类和蛇类的防治上一直缺乏良好方法。

变电站预防小动物破坏工作具有长期性、周期性、季节性和特殊性。小动物对变电站的破坏可能会对变电站运行带来较大风险。鸟类巢穴可堵塞变电站设备上的孔洞，在暴雨和洪水情况下堵塞排水系统，导致闪跳事故的发生；啮齿动物则会咬断线缆产生火花，或刮擦机器表面使得机器无法正常运转。这些情况如果不能及时得到解决，必然会造成电力停供的后果。因此，必须采取有效措施预防小动物的破坏，以确保变电站安全稳定地运行。

1 常规防护

目前，变电站所使用的是PVC套管，具有使用寿命长、力学性能好、抗腐蚀能力强等特点，能够防止动物啃食和腐蚀。为了防鼠需要给光缆嵌套多层防护外套，由于其运行环境对套管材质的导电性有一定要求，所以一般不会使用金属材质套管保护光缆。在变电站的光缆上，需要对电缆沟内非金属材质光缆套用PVC管来确保防护效果[2]。同时，对于电缆沟进出口安装PVC套管，并尽量确保固定，避免套管落地，增加使用寿命，降低动物破坏威胁。PVC套管直接穿入预埋的镀锌钢管内，做好防火、放小动物封堵工作[3]。

在光缆敷设后，需要确定PVC套管固定在电缆沟支架上，使用阻燃型材料套管保护，确保外套管足够长，并使用固定胶防脱。在选材上需要注重防火，一般使用阻燃高密度聚乙烯，能够起到良好的防火作用，其本身的强度足够，在插入套管时需要确保紧固，避免在运行过程中滑脱。内套管在电缆沟内需要使用镀锌铁线或者护套线固定，不能使用扎带、胶带等简易材料，避免在常年运行下松脱。

并且，要在各类开关室、配电室等出入口放置小动物挡板，并放置标志牌，未经允许不得擅动小动物挡板，并且在室内需要配置一定量的粘鼠剂等防治小动物工具，避免鼠类、爬虫类等动物侵入室内破坏电气设备[4]。

室外防护。在变电站周围设置围墙和排水沟，加强变电站的封闭性，阻止小动物进入。加强变电站的维护和清洁，保持变电站整洁无异味，避免吸引小动物进入变电站。尤其需要注意，如室外LW8-35型开关，其底座机构箱为敞开式，需要采取措施防治鸟类进入其底部构巢，避免鸟巢卡住机构箱动作臂，严重威胁到开关机构的分合动作。同时，室外必须清理杂草，浇注铺设水泥到位；室内要保持整洁；随手关门，或将门加装能自动关闭的弹簧装置，严格控制门和地面间隙[5]。

2 智能化小动物防御体系

伴随社会的发展，维持电力系统的稳定运行有着越来越重要的意义，啮齿类动物的牙齿十分锋利，对光缆会造成严重的破坏，在一般所敷设的变电站光缆在接头处和线路弯曲处往往没有设置PVC套管，使得脆弱的光缆暴露在外，存在隐患。传统变电站动物防治措施是结合人工巡视以及人工监控的方式，实现周期性巡查变电站各个设备的损坏情况、电缆沟密闭情况以及光缆状态。这种传统方式的缺陷在于人为误差较大、效率较低，同时无法实现全天候监控，自动化程度低，已不能满足变电站对小动物破坏的检测需求。伴随智能化技术的发展，自动化、智能化技术在变电站预防小动物破坏上有所应用。针对光缆的小动物防治，可以加设自动化、智能化防治措施。

表1 小动物防御措施

伴随计算机视觉技术和视频监控智能算法的推进，在变电站中能够结合已有的高清视频监控来搭配智能化算法构建出无人化、智能化监控体系，将变电站周围监控的视频信息输入到总控系统中，由智能化算法解析，能够实时判断设备运行环境是否正常。

在运维过程中，人工监控方式需要较高的人力资源耗用，工作效率较低，人为误差较大，巡视过程中容易忽略所需信息。可利用智能化算法来在视频监控中实现自动化分析处理视频信息。帮助工作人员自动标注出蛇类、鼠类的图像，实现对于变电站内小动物的精确定位，实现全天候监控。在智能化监控上小动物入侵检测算法设计上，需要找出研究对象鼠类、蛇类的特征，来实现视频图像的分析处理。小动物特征描述可分为三类：底层特征、基于学习的特征和混合特征。

底层特征指的是颜色、纹理梯度等视频图像特征，其优势在于特征单一，以及能够利用分图层计算方法提高算法的运行效率，但是仅仅使用单一特征来辨别复杂物体，可能造成辨别能力差，无法正确识别，以及少识漏识的情况。

基于学习的特征是利用机器学习的算法，给算法大量无规律小动物样本，让机器计算分析得到小动物的特征表达，由此可能得到较强辨别能力。但是其缺点在于训练样本大量训练下可能产生过拟合的问题，对于非样本涵盖的小动物，不能正确识别，需要加强算法以及训练模型的控制。

混合特征指融合了多种底层特征，使用小动物不同的单一特证实现图像识别，其优势在于能够丰富特征的维度，加强识别的准确性，但是由于特征维度的增加，算法运行时需要更多的时间处理图像数据，难以实现实时监控的要求。

3 运维防御措施

目前，变电站主要运维防御措施仍然需要结合人工巡检方式来确保供电安全。其基本核心为防火、放小动物，巡检电缆沟，投放鼠药、捕鼠工具，检查自动化设备运行稳定，检查光缆保护套管接头，清洁环境。强化PVC套管的使用力度能够提高变电站光缆安全性，运维防御措施需要在PVC套管建设的基础上进行。敷设PVC套管时，应当确保全缆沟都敷设PVC套管。检查光缆进出口，避免套管脱落，检查是否存在PVC套管直接接地。

在变电站运维过程中，需要运维人员日常巡视PVC套管的外观有无破损，及时更换损坏、老化的PVC套管，并检测套管长度，避免与光缆不匹配。同时，根据当地的动物活动强度，投放一定的老鼠药、白蚁药等，避免啮齿类动物挖掘进入到电缆沟内，确保电缆沟的日常密封性。运维工程中要加大对于环境保护力度，清理垃圾，避免吸引动物。主要针对监控不到的角落，加大巡检力度，实现变电站全站范围检视。

对于变电站建设时间较长情况下，电缆沟地基可能出现沉降问题，运维人员发现沉降后，需要使用水泥对电缆沟地基进行加固，消除缝隙、孔洞，防止小动物经由缝隙进入开关室。在开关室、开关柜所预留的电缆孔洞，在未使用的情况下，小动物会来回穿行。在运维时，使用如橡皮泥等材质封堵孔洞，避免小动物破坏。

在日常运维中，智能化监控技术能够给运维人员提供较大便利，并帮助运维人员找到出现问题的地点，及时修正问题。当下变电站运维管理离不开智能化总控系统，通过多元化的告警技术能够构建出一体化的小动物防治体系，利用周期的轮询手段，管理人员可根据小动物防治的特定需求制定告警序列，根据不同类型采用不同的巡查周期，运行维护人员也可在特定的时间段进行巡视。

告警能够给运维人员发出指示，提示运维人员异常事故发生时机和地点，根据告警阈值指标，根据告警类型和告警级别制定相应的上下限，自定义设定这些阈值，系统在轮询时可根据这些过滤条件有选择的排查事故并报告告警事件。实现异常事态分级，帮助管理人员分配人手联系维修部门及时处理问题。提供应急突发响应能力，掌握到故障特征，判断光缆中断与否，结合告警信息针对性检查。

图1 变电站智能化总控系统

4 结语

伴随我社会经济的进步及发展，变电站的规模和数量逐年增加，经济的稳固发展离不开供电的稳定性、安全性。变电站需要面对小动物破坏光缆的威胁，为能够确保供电安全稳定性，应当通过智能化、自动化技术实现对变电站全天候监控，并建设告警系统，能够及时给运维人员发送告警信息，通知维修人员检查异常事故位置。变电站预防小动物破坏是一项重要工作，需要加强封闭性、维护清洁、使用防护装置、加强管理和监测等多种措施的综合应用，从而保障电力系统的稳定运行。