蘇州電網(wǎng)變電站鳥害分析與防治措施

徐國棟 閆少波 顧海明

國網(wǎng)蘇州供電公司 江蘇蘇州 215008

1 分析背景

隨著環(huán)境狀況持續(xù)改善、大眾環(huán)保意識不斷提高,鳥類的數(shù)量與活動范圍不斷增大。鳥類在變電站內(nèi)活動易引起設備故障跳閘,這已成為影響變電站安全穩(wěn)定運行的重要因素。蘇州地區(qū)氣候溫暖濕潤、河湖眾多,適宜鳥類生存,此外蘇州地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達,境內(nèi)電力負荷大,變電站數(shù)量多,蘇州電網(wǎng)變電站鳥害問題較為突出。

目前,已有專家學者對電力系統(tǒng)鳥害問題進行了研究。文獻[1-3]針對不同省級電網(wǎng),探討了輸電線路鳥害的規(guī)律、特征及防治策略。文獻[4-5]分析了配電網(wǎng)架空線路鳥害的特征及防治措施。然而,上述文獻僅聚焦于電力線路鳥害問題的分析探討,未涉及變電站鳥害問題的研究,結(jié)論難以應用于變電站鳥害防治工作。文獻[6]介紹了一種新型激光驅(qū)鳥裝置,采用綠色激光,有效覆蓋面積較大。文獻[7]研制了一種變電站門型架構(gòu)防護網(wǎng),可實現(xiàn)變電站門型架構(gòu)防鳥全覆蓋。文獻[8]分析了嘉興電網(wǎng)變電站鳥害缺陷的規(guī)律,介紹了常用的鳥害防治措施。然而,截至目前尚未有文獻對蘇州電網(wǎng)的變電站鳥害防治問題進行細致分析與深入探討。

筆者探討蘇州電網(wǎng)變電站內(nèi)潛在筑巢鳥類的種類,開展蘇州電網(wǎng)變電站鳥害統(tǒng)計分析,介紹蘇州電網(wǎng)變電站目前采用的鳥害防治措施,并提出變電站鳥害防治建議。

2 蘇州電網(wǎng)變電站潛在筑巢鳥類

蘇州位于長江三角洲中部,地貌類型包括平原、水面、丘陵三種,依次占蘇州國土面積的54.9%、42.5%、2.6%[9]。山林、濕地等多元化環(huán)境,使蘇州成為鳥類棲息繁殖的理想地區(qū)。

截至2018年5月,蘇州共觀察記錄鳥類346種,隸屬于21目63科[9]。考慮到同一科鳥類具有相似特性,筆者以鳥類科目為篩選對象,每科選一種代表性鳥類,調(diào)研鳥類的外形特征、棲息環(huán)境、鳥巢特點等信息,根據(jù)變電站鳥類筑巢特點,共篩選出15科鳥類為變電站潛在筑巢鳥類。

據(jù)調(diào)研,變電站曾出現(xiàn)鳥巢被破壞后,非猛禽類鳥攻擊值班員的情況。由此推測,變電站筑巢的某些鳥類具有一定攻擊性,雀形目鴉科、鶇科等具有類似特性,宜引起關注。

3 蘇州電網(wǎng)變電站鳥害統(tǒng)計分析

電力系統(tǒng)運行中的涉鳥故障基本形式主要有四種,分別為鳥巢類、鳥糞類、鳥體短接類、鳥啄類故障[10]。綜合現(xiàn)場數(shù)據(jù),變電站內(nèi)鳥巢類故障更為突出。基于蘇州電網(wǎng)管轄的220 kV變電站、市區(qū)范圍內(nèi)110 kV及以下變電站的2019～2020年隱患鳥巢統(tǒng)計數(shù)據(jù),79座變電站共發(fā)現(xiàn)371個隱患鳥巢,從變電站類型、電壓等級、鳥巢位置、鳥巢發(fā)現(xiàn)時間等維度開展變電站鳥害統(tǒng)計分析,隱患鳥巢指易引發(fā)設備故障跳閘的鳥巢。

3.1 變電站類型

發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢的變電站類型數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果如圖1所示。

圖1 隱患鳥巢變電站類型

發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢的220 kV戶外型變電站數(shù)量占比最高,為77%,隨后依次為110 kV戶外型、35 kV戶外型、220 kV半戶內(nèi)型,戶內(nèi)型變電站均未發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢。綜合來看,發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢的戶外型變電站數(shù)量占比高達97%。這是由于戶外型變電站相較半戶內(nèi)型、戶內(nèi)型變電站,在戶外設備區(qū)存在較多的變配電設備,具有大量適宜鳥類筑巢的孔、洞等,更容易出現(xiàn)隱患鳥巢。

3.2 變電站電壓等級

不同電壓等級變電站發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示。

圖2 隱患鳥巢變電站電壓等級

相較于110 kV與35 kV變電站,220 kV變電站發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量明顯更多,達到350個。鑒于發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢的變電站均為戶外型或半戶內(nèi)型變電站,220 kV變電站由于戶外設備區(qū)面積大、設備多,具有更多適宜鳥類筑巢的孔、洞等,因而存在更多的隱患鳥巢。

3.3 鳥巢位置

按隱患鳥巢數(shù)量由多到少排序,前十位隱患鳥巢位置統(tǒng)計結(jié)果如圖3所示。

圖3 隱患鳥巢位置

在母線刀閘、門型架處發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量明顯較多,分別為187個、89個,分別占隱患鳥巢總數(shù)的50.4%、24%,因而在變電站鳥害巡視時須予以重點關注。

3.4 鳥巢發(fā)現(xiàn)時間

不同月份發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果如圖4所示。

發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量在1月～3月間不斷增長,3月達到峰值后呈下降趨勢,9月～12月發(fā)現(xiàn)的隱患鳥巢數(shù)量明顯減少。這是由于春、夏兩季是大多數(shù)鳥類的主要繁殖期,鳥類筑巢需求強烈,秋、冬兩季則為過渡變化期。

圖4 隱患鳥巢發(fā)現(xiàn)時間

4 蘇州電網(wǎng)變電站鳥害防治措施

蘇州電網(wǎng)變電站鳥害防治措施包括兩類,分別為變電站鳥害巡視和配置防鳥害設備。開展變電站鳥害巡視,可有效發(fā)現(xiàn)隱患鳥巢,及時處理消除隱患,而鳥害巡視質(zhì)量與值班員對變電站鳥害問題的熟悉程度緊密相關。蘇州電網(wǎng)變電站配置的防鳥害設備可分為驅(qū)、堵、引三類,下面分別進行介紹。

4.1 驅(qū)鳥

(1) 激光驅(qū)鳥。激光驅(qū)鳥的原理是發(fā)出鳥類非常敏感的波長為532 nm的綠色激光,在驅(qū)動裝置作用下,棒狀綠色激光會規(guī)律性擺動,鳥類感覺到一根綠色大棒掃過,受到驚嚇而逃跑。激光驅(qū)鳥適用于變電站周邊人員稀少的夜間鳥害防治,不足之處在于適用范圍有限,驅(qū)鳥設備成本較高。

(2) 超聲波驅(qū)鳥。超聲波驅(qū)鳥的原理是利用頻率在20 kHz以上的超聲波脈沖對鳥類的聽覺進行干擾,達到驅(qū)鳥目的。發(fā)出的脈沖頻率人類聽不見,而絕大多數(shù)鳥類可以聽到,對鳥類不產(chǎn)生損傷,屬于無害驅(qū)鳥。驅(qū)鳥設備可在一定頻率范圍內(nèi)間隙性隨機發(fā)出超聲波,規(guī)律性不強,鳥類較難適應,但驅(qū)鳥設備成本較高。

(3) 聲音驅(qū)鳥。聲音驅(qū)鳥的原理是發(fā)出人耳能聽到的聲音,如噪聲、鳥類天敵等聲音,刺激鳥類的聽覺,使鳥類感到緊張或恐懼,達到驅(qū)鳥目的。聲音驅(qū)鳥多在變電站周邊人員稀少的場合使用,具有安裝、維護方便的特點,不足之處在于鳥類容易適應噪聲等。

(4) 風車鏡面驅(qū)鳥。風車鏡面驅(qū)鳥的原理為當有微風時,驅(qū)鳥器轉(zhuǎn)動,鏡面產(chǎn)生不同角度的反射光,對鳥類產(chǎn)生干擾與驚嚇,達到驅(qū)鳥目的。風車鏡面驅(qū)鳥成本低廉、安裝方便,不足之處在于驅(qū)鳥器動作規(guī)律性強,鳥類容易適應,此外受天氣因素影響大,無風天氣下驅(qū)鳥效果欠佳。

4.2 堵鳥

(1) 門型架防鳥網(wǎng)。變電站門型架防鳥網(wǎng)是一種帶孔洞的封閉金屬防鳥網(wǎng),主要包括可折疊網(wǎng)門、三角側(cè)封板、固定金具等,多裝設在主變壓器上方門型架處。防鳥網(wǎng)通過將門型架包裹封閉,清除鳥類筑巢空間,降低鳥類筑巢風險。然而,門型架防鳥網(wǎng)需結(jié)合主變壓器停電檢修進行防鳥網(wǎng)安裝,制約了技術普及。

(2) 刀閘防鳥擋板。刀閘是鳥類筑巢的重災區(qū),筑巢位置包括刀閘內(nèi)部空腔、本體基座以及支持瓷瓶等[11]。防鳥擋板用于封閉刀閘內(nèi)部空腔,減小鳥類筑巢空間。然而,變電站內(nèi)刀閘產(chǎn)品類型多樣,需結(jié)合刀閘結(jié)構(gòu)特點專門定制防鳥擋板,難以大批量生產(chǎn),此外對防鳥擋板的材質(zhì)要求較高,這均增大了防鳥擋板的成本。

4.3 引鳥

引鳥指在變電站內(nèi)或周邊,搭建人工鳥巢,引導鳥類在遠離運行設備處筑巢,降低鳥害風險。這一方式既可實現(xiàn)與自然和諧相處,又可降低鳥害風險,具有獨特優(yōu)勢。然而,這一方式也面臨一定的挑戰(zhàn),例如在鳥類活動頻繁地區(qū)人工鳥巢數(shù)量與占地空間的協(xié)調(diào)問題,人工鳥巢數(shù)量過多吸引更多鳥類在變電站周邊筑巢的問題等。

5 變電站鳥害防治建議

電網(wǎng)公司已針對變電站鳥害問題采取了若干防治措施,雖取得了較好防治效果,但仍有進一步提升空間,鳥害防治建議如下。

(1) 實現(xiàn)變電站鳥害風險預警,提高鳥害防治工作質(zhì)效。量化變電站自身屬性對鳥類筑巢吸引力的影響,分析變電站不同月份對鳥類筑巢吸引力的差異,提出變電站鳥害風險指標,按照風險大小劃分變電站鳥害風險等級,有針對性采取鳥害防治措施,實現(xiàn)主動鳥害防治。例如,在鳥害高風險變電站,集中清理戶外設備區(qū)鐵絲、鋼絲等高危筑巢材料,增加鳥害巡視頻率,增加臨時可移動驅(qū)鳥裝置,提高鳥巢拆除工作優(yōu)先級等。

(2) 實現(xiàn)驅(qū)、堵、引措施綜合利用,提高鳥害防治效果。依據(jù)變電站特點,綜合采用驅(qū)、堵、引措施,充分發(fā)揮各類措施優(yōu)勢,實現(xiàn)鳥害防治效果的最大化,例如利用驅(qū)降低變電站對鳥類筑巢的吸引力,利用堵對刀閘、門型架等重點區(qū)域進行改造,利用引將鳥類引至站外等安全區(qū)域筑巢。此外,進一步挖掘設備潛能,提高鳥害防治效果,例如開發(fā)自尋最佳驅(qū)鳥頻率的超聲波驅(qū)鳥器、設計兼顧驅(qū)鳥效果與能量消耗的巡檢機器人綜合驅(qū)鳥模塊等。

(3) 實現(xiàn)站內(nèi)鳥類活動有效觀測,夯實鳥害防治工作數(shù)據(jù)基礎。收集變電站內(nèi)鳥類活動數(shù)據(jù),特別是照片、視頻等數(shù)據(jù),準確把握變電站內(nèi)筑巢鳥類的種類、習性等特征,是進一步提升鳥害防治工作質(zhì)效的數(shù)據(jù)基礎。然而,鳥類活動觀測具有較大實施難度,因此除安排專人進行觀測外,還可創(chuàng)新信息收集方式,例如舉辦面向值班員的變電站鳥類攝影大賽,既可豐富員工精神生活,又可收集變電站鳥類信息。

6 結(jié)束語

變電站鳥害防治是一個系統(tǒng)性與周期性工作。在管理方面,變電運維部門須深挖鳥害數(shù)據(jù)規(guī)律,加深對變電站鳥害問題的理解,進一步提高鳥害巡視工作質(zhì)效。在技術方面,變電檢修部門須研制或改進鳥害防治設備,提高設備防鳥害能力,進一步降低變電站對鳥類筑巢的吸引力。只有從管理、技術兩個方面,持續(xù)改進提升,才能更好地解決變電站的鳥害問題。