项 杨,周宗纪
鸟害严重威胁着接触网系统的安全运行。国内第一条高速铁路(下文简称高铁)京津城际铁路从2008 年8 月开通至今,由鸟害引起的跳闸达到11次;合武线和武广高铁某区段2010 年累计发现和处理鸟窝2 016 处,因鸟害引发跳闸16 次,最长一次影响供电1 h 48 min;2011 年1 月南方某高铁一起鸟窝引起的故障影响供电近6 h。鸟害防治已经成为接触网季节性管理的一项重要工作。
(1)接触网鸟害的产生。随着人类保护自然环境成绩显著提高,鸟类的数量迅速增长,活动范围日趋扩大,对人类生产生活的影响越来越大。铁路部门为保证安全生产,消除鸟类活动的影响,对鸟类进行惊吓和驱赶,方法和手段越来越高明,但接触网线路长,网上设备多,难以做到全面有效的防护。美国爱迪生电气研究院的专家们认为,鸟儿喜欢驻足在杆塔上,一方面是寻求栖息平台和猎食平台;另一方面是杆塔高于周围树木,视野开阔,利于鸟类的捕食和生存[1]。接触网支柱通常都比周围的树木高,而且柱上设备结构适合搭鸟窝,所以极易遭受鸟类的侵扰。
接触网鸟害主要分为2 种:一种是鸟类栖落在绝缘子上,造成瞬时短路跳闸,该情况能重合成功,对接触网影响较小;另一种是鸟类筑巢短接空气绝缘间隙引起跳闸,该故障较多,危害也较大,会造成接触网重合不成功而断电,本文主要研究第2 种鸟害防治。
(2)接触网鸟害治理的长期性与艰巨性。由于鸟类数量增多、活动频繁,目前又缺乏有效的防鸟措施,所以鸟类活动对接触网设备的影响将长期存在,需要做好长期治理的准备。再则,鸟类为种群的生存繁殖而进行的抗争非常顽强,鸟害防治任务非常艰巨。在防治鸟害的过程中可以发现,每年的3~4 月,由于鸟类即将孵蛋,筑巢的频率和速度非常快,并呈现在一处或邻近多次筑巢的特点。
1.2.1 鸟害治理常规思路
鸟害治理通常的思路是防堵,不让鸟在接触网设备上搭窝,最好不让鸟在线路附近活动。做法是发现鸟窝一概清除,在鸟容易筑巢的地方安装风车式惊鸟器、超声波驱鸟器、驱鸟刺、悬挂药瓶和涂抹驱鸟剂等,甚至有人建议把鸟可能筑巢的地方用铁丝网包起来,想一劳永逸。但这样做的代价非常大,能不能达到预期的效果不得而知。全路有接触网10 万条公里,50 m 左右一根支柱,接触网设备更是不计其数,如果治理工作按最保险的做法,在每个支柱上都安装驱鸟装置,费用无疑是天文数字,工作量更是惊人,而且经实践与经验证明,一种方法只能在一段时间内有效,时间一长有些方法就会失效,因此要不断变换方法轮流使用[2]。
在实践中,意识到看似固若金汤的防堵并不能彻底解决问题,反而会把问题搞得更糟。鸟类即将孵蛋的时候,对巢穴的需求非常迫切,筑巢频率和速度非常快。一味的防堵,会逼得它们在接触网上四处打窝,无法控制,对供电设备造成更大的危害。
1.2.2 鸟害治理新思路
针对鸟类的行为、生理特性和生活习性,根据具体情况,采取一系列引鸟措施和方法,完善引鸟设施,为它们创造宜居条件以降低鸟害对接触网线路的危害。
(1)引鸟的优势。
a.能有效避免和减轻接触网鸟害事故。完善引鸟设施,执行科学有效的管理,引导鸟类在合适的引鸟设施上居住栖息,有效避免它们随意在接触网设备上筑巢而导致鸟害事故。
b.利用鸟类的独霸领地行为减小治理的代价。鸟类为确保生存和巢居育雏时,它的家庭能够获得足够的食物来源,会以巢窝为圆心划出自己独霸的领地[3],食物越匮乏,领地范围划得越大,并且它们会不遗余力的去保护这一空间。可以借助这一点,让“鸟保安”“看护”设备。当然,该“鸟保安”的窝要引导它筑在合适的地方。
c.如果鸟都被引到人们期望的地方筑巢,就可以对这些地方重点关注,这对减小鸟害故障发生范围和提高此类故障应急处理能力大有裨益。
(2)引鸟的可行性。目前,引鸟措施在欧洲、美国电网中应用较多,在国内也有一些类似的做法,国内外电力部门引鸟措施主要有以下2 种[1]:
a.人为立杆设巢吸引鸟类驻留栖息。国外的做法是在距线路杆塔30~50 m 外,建立模拟杆塔并架设鸟窝,并且高度要高于线路杆塔,实践证明该方法能够达到较好的疏导效果。
b.在线路杆塔安全部分加装人工鸟巢。国内有一些地方采用该方式来引鸟,一般的做法是:在输电线路杆塔的安全部位和适当位置,悬挂或者安装人工鸟巢(比如小竹篮鸟巢、木质鸟巢、不锈钢鸟巢等),给鸟类主动提供巢穴。有些还在巢内放好一些树叶和稻草,供鸟安家,甚至还将原鸟窝内的幼鸟、鸟蛋搬移到人工巢内,然后配合实施后期的跟踪管理,引鸟成功率也比较高。
笔者借鉴国内外电力部门引鸟的理念,针对接触网鸟害自身的特点,研究总结科学有效的接触网鸟害防治管理方法。
(1)疏通与防堵并举,引导鸟类到合适的地方筑巢。根据历史上鸟在接触网设备上筑巢的情况,总结出鸟容易搭窝的处所,按对接触网安全运行危害大小分类排序,采取不同的处理措施。原则上不影响供电安全的鸟窝可以不清除,影响供电安全的鸟窝坚决处理掉。
以郑西高铁洛阳供电段管内鸟窝情况为例,探讨引鸟的措施和管理方法。经统计,2009 年11 月—2010 年8 月,洛阳供电段在郑西高铁上共计发现并清除鸟巢649 个,见表1。
表1 郑西高铁鸟窝情况及建议处理措施统计表
由表1 可以看出,接触线(承力索)下锚底座处鸟窝占总鸟窝数的70%。该处距带电体有一定距离,鸟窝搭在底座框架里对接触网绝缘和补偿效果影响都比较小,因此可以作为合适的引鸟处所。硬横跨吊柱底座与接触网带电体距离较远,鸟搭窝比例为6%,可作为引鸟处所。供电线格构式钢柱占7%,鸟类在供电线下方且距带电体较远的处所筑巢,对供电影响不大,也是合适的引鸟处所。
隔离开关(避雷器)底座。底座与引线连接线距离较近(最小450 mm),鸟类在筑巢过程中可将其绝缘短接,另一方面,当鸟巢搭垒到一定程度会造成绝缘间隙满足不了要求,因此不允许有鸟窝,应该提前安装有效的防鸟装置。
综上所述,接触线(承力索)下锚底座、硬横跨吊柱底座、供电线格构式钢柱3 处鸟窝共占到83%,而且对接触网运行安全影响较小,如果把这3 处管理好,再把隔离开关(避雷器)底座和接触网其他设备上搭窝的鸟引过去,或用其他鸟的领域范围加以覆盖,鸟害基本上可以控制。
(1)根据接触网设备实际情况,人工搭建引鸟处所或在接触网上选取合适的引鸟处所。引鸟处所内的鸟窝要加强管理,发现影响供电安全,要及时维护处理(尽量不清除),如进行修剪使与带电体之间绝缘距离达到安全要求等。非引鸟处所的鸟窝及时清除掉,并加装有效的防鸟装置,防止复搭。
(2)加强巡视。采用登乘机车巡视、步行巡视和乘车网外巡视相结合的办法,及时掌握接触网鸟窝的状态,准确记录在案,内容应包括鸟窝处所,支柱号,公里标,空间状态以及距接触网带电体的最短距离等。
(3)加强分析。根据以往鸟搭窝处所分析确定管内鸟害重点区段,建档并重点监控。
以上记录数据及分析结果作为线路鸟窝状态的基础资料,供进一步观察处理及故障抢修参考。
(1)上文中提到的引鸟处所不是绝对的,需要根据现场的实际情况确定。
(2)中国国土广阔,鸟类种群众多,应根据当地的实际情况完善引鸟原理和技术。
(3)设计应充分考虑,使接触网系统具有防鸟功能,如研发和生产具有防鸟搭窝、驻留的零部件和肩架。
(4)制定切实合理的引鸟措施,建立引鸟、驱鸟、防鸟相结合的鸟害防治体系,进行科学有效的管理,大幅减少鸟害对接触网安全运行的影响。
引鸟治理方式虽不能杜绝鸟类活动引起的接触网故障,但却可以减小鸟害故障发生范围,降低故障发生概率,提高该类故障应急处理能力,使得鸟害故障可控。
[1] 李波,罗晶,等.引鸟策略在输电线路鸟害防治领域的研究与应用[J].湖南电力,2011,(1):44-46.
[2] 丁凤岐.送电线路鸟害及其防治措施[J].农村电气化,2001,(1):28.
[3] 阿冰.动物“领地”之争[J].科学大众(中学版)1997,(11):29-30.