浙江电网杆塔或支柱涉蛇故障防治对策研究

宋明月，郭苏锋，董陈飞，刘 冻，王晓莹

（国网嘉兴供电公司，浙江 嘉兴314000）

小动物造成的电力安全事故对电网构成严重威胁。众所周知，小动物体内电阻很小，然而它带来的隐患却是不可估量的。它在对电气设备造成损坏的同时还可能导致电力设备无法完整修复。与此同时，小动物也给变电站的二次设备带来了一定的安全隐患[1]。尽管如此，研究表明，如果采取适当的保护措施，就能有效降低小动物造成的安全事故发生频率。

电力杆塔或支柱的防蛇攀爬工作一直是电力工作人员旧调重弹的话题，而且每年该类事件的发生都是猝不及防。众所周知，在电力系统，杆塔和支柱都很多见，它们分布于发、输、变、配、用等各个环节。如变电站内主变低压侧母线桥支柱、压变支柱、避雷器支柱、流变、输配电线路杆塔等，而且种类繁多。此外，现在普遍使用的杆塔、支柱多以圆柱型为主，蛇可以通过弯曲身体发力，从而增加自身与杆塔或支柱的摩擦力助其往上攀爬，最终导致高压线路、设备等短路或放电事故的发生，极大地影响电力系统的供电可靠性[2]。

尤其是在中国南方地区，受气候和环境的影响，蛇频繁现于草丛和山林之间，而支柱又是蛇最喜欢攀爬的区域，因此经常性的引起短路或者放电事故，增加了电力系统的安全隐患。

近年来，在电力公司相继发生过小动物引发主变低压侧短路的事件后，国网嘉兴供电公司学习其他公司设备事故教训的同时，换位思考，认为浙江地处江南地区，雨水充沛、温度适宜，如蛇、松鼠、黄鼠狼等小动物在变电站内也经常出现，因此，开展浙江电网杆塔或支柱涉蛇故障防治研究意义重大。

1 资料和方法

1.1 协整理论[3-5]

协整理论认为，2个非平稳变量之间的某种线性关系可能是平稳的，即其残差是一个平稳序列。由于虚假回归问题的存在，变量的非平稳性首先必须被检测。ADF单位根检验是目前计量经济学中最有效的序列稳定性验证工具。

设定某一Vi，构造其ADF单位根平稳性检验模型：

式（1）中：Vi（t）为差分后序列当期值；c为常数项；α、ρ、β均为常系数；Vi（t-1）为序列的滞后1期；j为滞后阶数；ΔVi（t-j）为序列差分滞后项；ut为随机误差项。

确定序列的稳定性：比较指标序列的ADF检验统计量与5%显著性水平下的临界值，如果Vi的ADF检验值小于5%水平下的临界值，则该指标Vi是平稳的。

1.2 格兰杰因果性检验[6]

通过判断一个变量X能否预测另一变量Y，则可以判断变量X是否是导致Y的格兰杰原因。鉴于在非平稳的变量间会有“虚假”的因果关系，因而对其进行格兰杰因果性检验至关重要。

1969年，Granger提出了2个时序变量间的格兰杰因果检验方法。格兰杰表述定理（Granger Representation Theorem）指出：若2个变量之间有协整关系，就必然能用误差校正模型来表述。若{Xt}与{Yt}是随机的2个时间序列，格兰杰因果检验能够判断变量X能否预测变量Y，如果不能，则认为X不能导致Y，反之亦然。检验方法：若F统计值的临界值概率小于F分布的标准值0.05，那么X不能导致Y的假设也就不成立，也即X可以导致Y，表示为X→Y。

2 气象因素对蛇致故障次数的影响分析

2.1 温度对蛇致故障次数的影响分析

为研究浙江电网不同气象因素对涉蛇故障次数的影响，需要对浙江电网2008—2021年夏季平均气温和相对湿度与故障次数进行格兰杰检验，以确定其相互关系。进行格兰杰检验首先要求序列平稳，对非平稳时间序列的解决方法一般是将其转变为平稳序列，从而可使用相应平稳时间序列的方法来进行相关的研究。时间序列ADF单位根的检验即是判断时间序列是不是平稳。若非平稳时间序列有单位根，通常会采用差分的方式去消除单位根，渐而成为平稳序列。

2008—2021年夏季支柱或杆塔平均气温-涉蛇故障次数单位根检验结果，如表1所示。

表1 2008—2021年夏季支柱或杆塔平均气温-涉蛇故障次数单位根检验结果

为进行格兰杰检验，首先需要进行时间序列是否为平稳序列的检验。由表1单位根检验结果可以看出，以上变量均在0.01的显著性水平上通过了ADF检验，说明以上序列均平稳，所以不需要协整分析，可以直接进行格兰杰因果关系检验。夏季平均气温-涉蛇故障次数格兰杰因果关系检验结果如表2所示。由表2可以看出，当显著性水平为0.05时，在滞后期为2～5期时，所有统计值均通过95%的置信水平检验，说明夏季平均气温是涉蛇故障次数的格兰杰原因，即夏季气温变化能够造成涉蛇故障次数的变化。这表明，从本质上来讲，温度仍然是引起涉蛇故障次数变动的驱动因素，而不是相反。另外，检验结果不支持涉蛇故障次数是温度变化的格兰杰原因。

表2 夏季平均气温-涉蛇故障次数格兰杰因果关系检验

表2（续）

2.2 湿度对蛇致故障次数的影响分析

2008—2021年夏季支柱或杆塔相对湿度-涉蛇故障次数单位根检验结果如表3所示。

表3 2008—2021年夏季支柱或杆塔相对湿度-涉蛇故障次数单位根检验结果

根据表3单位根检验结果，上述变量均在0.01的显著性水平上通过了ADF检验，说明以上序列均平稳，同理可以直接进行格兰杰因果关系检验。夏季相对湿度-涉蛇故障次数格兰杰因果关系检验结果如表4所示。

表4 夏季相对湿度-涉蛇故障次数格兰杰因果关系检验

从表4可以看出，当显著性水平为0.05，滞后期为2～5期时，所有统计值均通过95%的置信水平检验，说明夏季相对湿度是涉蛇故障次数的格兰杰原因，即夏季湿度变化能够造成蛇致故障次数的变化。这表明，从本质上来讲，湿度仍然是引起涉蛇故障次数变动的驱动因素，而不是相反。两者之间短期的因果关系只反映为一种统计相关性。

3 浙江电网涉蛇故障防治措施研究

在东南亚一些国家和地区，受热带雨林气候的影响，气温较高，空气也比较潮湿，因此蛇数量比较多，当地大都使用方形或者菱形的杆塔和支柱，在一定程度上来说确实能有效地杜绝蛇害隐患。但众所周知，中国广泛使用的是空心圆形混凝土浇注体和圆柱形钢管，电线杆、支柱上小下大呈圆锥体，而大面积大范围地更换杆塔和支柱显然是不实际的。因此，国内一些地区已经针对圆柱形杆塔、支柱等涉蛇故障的发生采取了对应的防护措施。例如部分地区采用针刺型或固定抓卡型的防蛇装置，阻挡了蛇沿杆塔、支柱的向上爬行，若蛇强行通过，会直接致蛇受伤或死亡，从而确保电力系统的安全。这些防止蛇类攀爬的方法固然有效，但是其极易导致蛇类死亡，破坏自然生态环境，违法了人与自然和谐相处的科学发展观；还有些地区采取了其他的不破坏生态平衡的防护措施，但防蛇效果有限，最终难以满足现阶段电网安全稳定的要求。受温湿度等气候和环境因素的影响，中国南方素有“天然蛇仓”的美名，因此国网嘉兴公司研究小组提出了一种实用性强、科学合理的理想防蛇攀爬措施，如图1所示。该装置包含2片外表面光滑的半圆柱形不锈钢板体，其中，2个半圆柱形不锈钢板体可以结合在一起从而无缝衔接圆柱杆塔，阻挡蛇往上攀爬的同时也避免了蛇从不绣钢板和杆塔之间的间隙钻过；板体两边接头法兰由内六角圆柱头的螺丝紧固，并且螺丝至少有2颗。不锈钢板合在一起成为圆柱筒体后，外侧均匀安装焊接4个倒三角形的侧板，可进一步缩小蛇在往上攀爬时的接触面积，从而降低摩擦力，增加蛇向上攀爬的难度；圆柱筒体的顶部安装焊接一块圆形挡板，从而形成了一个安全可靠的阻挡蛇向上攀爬的多重保护装置。

图1 防蛇攀爬装置

4 结论

通过分析可以看出，供电企业生产现场防范小动物的工作是一项长期复杂的工作，任何技防措施都不可能一劳永逸地解决小动物引起的故障。因此要采用创新的方式不断升级和改进电力设备，并结合季节的变换特征采取科学合理的方法逐步完善和改进防范措施，减少小动物入侵而导致的事故。实践证明，电力工作者与动物研究者需要共同努力、共同探索，根据实际的情况加强电力系统小动物的防范工作，减少事故的发生频率，从而确保电网系统运行的安全性和稳定性。