王井营，李龙坤，杜玉营,马文臣，王润泽

(1.国网山东省电力公司泰安供电公司，山东 泰安 271000；2.山东理工大学，山东 淄博 255000)

0 引言

近年来，国家高度重视环保，治理投入不断增加，我国地面绿化率明显提升。2019年全国土地绿化状况公报显示，当年全国完成706.7万公顷绿化造林、抚育773.3万公顷森林、保护修复9.3万公顷湿地，已建城市区域绿化覆盖率达41.11%[1]。地表绿化植物覆盖率的增加促进了鸟类的繁衍、栖息，截至2019年底，中国区域内栖息的鸟类数已达1 445种，约占世界鸟类种数的1/6[2]。生态环境的改善加速了鸟类的繁衍，但却给输电线路运行维护造成了困扰。对国网山东省电力公司的调研数据显示，2014—2019年，220 kV及以上电压等级架空输电线路因鸟类活动跳闸次数逐年攀升。分析架空线路附近的鸟类活动特性，研究鸟害跳闸机理，采取针对性防鸟措施对输电线路安全运行具有重大意义。文献[3]采用样线法对河南区域架空输电线路附近分布鸟类调查研究，确定引起跳闸的鸟类。文献[4]分析研究鸟害跳闸过程、原因，摸清了鸟粪跳闸引起绝缘子闪络的机理。文献[5]对湖南区域2006年至2016年发生的架空输电线路鸟害故障统计分析，得出鸟害主要发生在秋冬季的10月份至1月份。文献[6]提出了基于卷积神经网络的鸟类检测方法。文献[7]认为鸟害发生与鸟类是否集中、绝缘子材质等有关，研究分析了复合绝缘子防鸟害的措施。文献[8]介绍了普遍采用的驱鸟装置。然而，现有文献缺乏对电网周边鸟类活动情况和故障分析的综合研判，缺乏防治措施的综合建议。

下面通过对泰安电网周围的鸟类活动观察、统计，分析鸟类活动特点。对2014—2019年发生的鸟害故障进行分析，确定故障特征。根据实际绘制鸟害风险分布图。对防鸟装置安装效果进行统计和评估，提出防鸟害的意见。

1 鸟类活动情况

通过观察泰安地区输电线路附近鸟类活动情况并进行统计，引起输电线路涉鸟故障的鸟类主要以隼类、鹰类等食肉猛禽鸟类为主，这些食水果、动物脂肪和虫类的鸟排出的粪便易溏稀、黏稠，容易造成绝缘子闪络。摸清隼类、鹰类等食肉猛禽鸟类的分布情况是采取针对性措施的必要前提。对输电线路杆塔所处区域、附近的水源、与村庄距离、植被覆盖情况、筑巢杆塔塔高度进行综合分析，确定猛禽的分布特点。

1.1 筑巢杆塔与水源的关系

按发现隼类、鹰类等猛禽鸟类鸟巢附近最近水源查找原则，对隼类、鹰类等猛禽鸟类鸟巢与水源距离进行统计分析，发现在距离水源3 km范围内，隼类、鹰类等猛禽鸟类分布集中，占比达到88 %；在3 km至4 km分布范围内，隼类、鹰类等猛禽鸟类分布较少，占比9 %；在4 km至5 km范围内，隼类、鹰类等猛禽鸟类零星分布，占比3 %。所以，从水源远近分析隼类、鹰类等猛禽鸟类分布来看，在距离水源3 km范围内隼类、鹰类等猛禽鸟类出现的概率最大，需要采取针对性防鸟措施；在距离4 km至5 km范围内可对某些地域采取针对性防鸟措施，从确保线路防鸟害治理工作万无一失角度，需要考虑水源5 km范围内所有杆塔加装防鸟措施。

1.2 筑巢杆塔地形情况

对隼类、鹰类等猛禽鸟类鸟巢与村庄距离进行统计分析，结果如图1所示，发现隼类、鹰类等猛禽鸟类鸟巢与村庄距离较近，范围在0～1.8 km，这与目前输电线路和村庄的距离较近、杆塔途经地域有很大关系[9]。

图1 筑巢杆塔与村庄距离

对隼类、鹰类等猛禽鸟类筑巢杆塔附近地形与植被情况进行实地观察。如图2所示，经统计与分析，发现隼类、鹰类等猛禽鸟类集中在植被高大的林地和开阔的农田区域，这与隼类、鹰类等猛禽鸟类扑食小哺乳动物、鸟等有很大关系[10]。

1.3 筑巢杆塔高度分析

对所发现的鹰类、隼类等猛禽鸟类筑巢杆塔高度进行数据统计分析，筑巢杆塔平均高度为36.85 m，其中110 kV线路筑巢杆塔平均高度35.8 m，220 kV线路筑巢杆塔平均高度为37.9 m，结果表明猛禽性鸟类偏向高杆塔筑巢。

2 输电线路鸟害故障分析

2.1 鸟害故障的种类

当鸟类在架空输电线路上空飞行、搭巢、啄食、排便等行为时，引起架空导线净空安全距离不足，造成线路跳闸，这些情况称之为鸟害[11]。按照发生线路跳闸原因不同，鸟害可分为鸟啄类、鸟体短接类、鸟巢类、鸟粪类[12]。

2013年至今泰安地区架空输电线路鸟害跳闸数据统计显示，鸟害主要原因为鸟粪短接空气间隙，占比达到95.5 %，其他为鸟巢材料短接，未发生过鸟粪污染绝缘子闪络、鸟体短接类、鸟啄绝缘子导致的线路故障[13-14]。

2.2 涉鸟故障的区域特征

2014年1月至2020年5月期间，泰安电网110 kV及以上架空输电线路发生鸟害故障16起。对故障点附件地理环境统计分析发现，故障点附近水源丰沛、树木高大、农田开阔，充足的水源、农田中的小动物为鸟类的栖息、生存提供了良好的环境。受人类生产经营活动的影响，城镇区域发生鸟害的概率较小。

2.3 鸟害故障的时间特征

由图3可知，泰安地区架空输电线路鸟害跳闸发生在清晨5：00—8：00概率较大，占总鸟害跳闸次数的50 %。

图3 鸟害跳闸时段分布

这与鸟类在这期间进行觅食和回巢有关。在杆塔附近休憩时，易发生排泄行为，排泄物可能引起输电线路与杆塔、鸟体或相间线路净空安全距离不足。尤其是秋冬季节，气候湿润，绝缘子表面湿度增强，绝缘子表面污秽和鸟粪的双向影响下，绝缘性能降低，引起表面闪络。

由图4可知，泰安地区鸟害跳闸主要集中在每年1—5月，占鸟害总跳闸次数的87.5 %；4月和5月跳闸相对较多，占总鸟害跳闸次数的75 %。每年1—5月是鸟类迁徙或定居的季节，鸟类活动频繁，其觅食行为频繁，加上附近水源、食物影响，稀湿的排泄物易导致线路跳闸。

图4 鸟害跳闸月份统计

2.4 涉鸟故障的鸟种特征

2014—2020年期间泰安地区共发生鸟巢类跳闸3次，占鸟害跳闸总次数的18.75 %；发生鸟粪类跳闸14次，占比87.5 %。由此可见泰安电网引起鸟害事故的主要原因是鸟粪闪络，鸟巢类原因较少。泰安地区没有大型鸟类，故无鸟体类故障。近几年，输电线路运维人员加大了鸟巢迁移力度，故鸟巢类故障逐年减少，但鸟粪闪络故障无法避免。

2.5 鸟害故障重合闸特征

对历年鸟害跳闸时重合闸情况进行统计发现，重合闸全部成功。表明鸟害故障具有瞬时性、短暂性。这与鸟粪降落过程时间短，无法持久形成放电通道有关。

2.6 鸟害风险分布

对泰安电网鸟害历史数据分析可知，泰安地区鸟害主要以鸟粪类为主，鸟巢类较少，鸟体短接类、鸟啄类从未发生过[15]。因此，只需要绘制鸟粪类故障风险分布图。

3 防鸟措施及评估

3.1 防鸟措施及原理

现有防鸟措施主要从占位、阻挡、驱赶三个方面着手，通过消除鸟粪闪络通道，增大线路与杆塔间隙方式达到避免鸟害的目的[16-17]。

(1) 防鸟刺和防鸟针板。防鸟刺和针板利用占位原理，占据铁塔空间，使鸟类无法立足或筑巢。

(2) 防鸟挡板和驱鸟占位器。防鸟挡板和驱鸟占位器用于阻挡鸟粪排泄通道，避免鸟粪污染绝缘子。因此防鸟挡板和驱鸟占位器安装在绝缘子上方的横担上，达到防鸟害目的。

(3) 驱鸟装置。驱鸟装置按工作原理分为风车式和超声波式两种。风车式利用风速的变化发出噪声，加之风叶上涂抹反光材料来驱鸟。超声波驱鸟装置依靠发出的超声波对鸟类造成听觉的不适驱赶鸟类，达到防鸟害目的。

3.2 防鸟技术措施应用评估

当前泰安电网运行维护人员采取多措并举、多管齐下的思路，按照驱鸟原理主要采用4类防鸟装置。其应用情况及评估如表1所示。通过防鸟效果数据统计分析，发现该4大类防鸟害效果有限。

表1 泰安电网防鸟装置应用情况及其评估

4 结论

(1) 隼类、鹰类等猛禽鸟类多数集中在水源3 km范围内，少数分布在3～5 km范围；与村庄距离1.08 km内鸟巢附近开阔的农田。近年，输电线路监拍装置覆盖率较高，利用监拍装置对鸟害频发区进行鸟类活动情况观察，掌握鸟类活动规律，确定引起鸟害的种类，为输电线路防鸟措施的制定具有重要意义。

(2) 鸟害故障点附近有丰沛的水源，时间集中在清晨5：00—8：00鸟类觅食时间段；鸟害跳闸集中在4—5月，4月为鸟害故障率高峰期；故障类型以鸟粪类为主，集中在110 kV和220 kV高电压等级输电线路。根据历史跳闸数据和鸟类活动特性制定鸟害风险分布图是非常必要的。

(3) 当前防鸟措施效果有限，需加强线路防护。从保障电网安全运行角度出发，鸟类频繁在杆塔上方活动，导致鸟害跳闸风险增加，防治结合是降低鸟害的主要方面。在防鸟刺、针板等预防措施发挥效果不佳情况下，移除杆塔上方鸟巢仍然是当前降低鸟害风险的主要手段。

(4) 鸟类活动区域风险等级评估是采取针对性防护措施的基础性工作，建议将防鸟害纳入新建线路可研评审，为新建线路提供良好的运行环境。