張 楠，郭 凱，張鵬程

（國(guó)網(wǎng)北京通州供電公司，北京101100）

0 引言

鳥(niǎo)害是造成配電架空線路故障的主要原因之一，北京地區(qū)危害配電網(wǎng)的主要鳥(niǎo)種是喜鵲，喜鵲在架空線路橫擔(dān)上搭窩筑巢，極易造成單相或相間短路，嚴(yán)重影響線路運(yùn)行可靠性，在春季時(shí)尤其嚴(yán)重?，F(xiàn)有研究主要探討了鳥(niǎo)害的成因及各種傳統(tǒng)驅(qū)鳥(niǎo)器的對(duì)比。文獻(xiàn)[1]研究了10 kV配電線路的多種鳥(niǎo)害防治措施，文獻(xiàn)[2]分析了各種鳥(niǎo)害的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。近年來(lái)，各地供電公司嘗試了多種驅(qū)鳥(niǎo)措施，但大部分措施存在造價(jià)高、維護(hù)困難等特點(diǎn)，驅(qū)鳥(niǎo)效果不是很理想。本文通過(guò)分析影響驅(qū)鳥(niǎo)效果的各種因素，調(diào)研現(xiàn)有驅(qū)鳥(niǎo)器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，設(shè)計(jì)了一種振音式聲光聯(lián)合型風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器，并在北京地區(qū)鳥(niǎo)害較嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行了試用，證明了聲光聯(lián)合型風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器在鳥(niǎo)害防治中的效果，為線路安全運(yùn)行提供了保障。

1 驅(qū)鳥(niǎo)效果影響因素分析

經(jīng)過(guò)查閱大量鳥(niǎo)類學(xué)著作及配電網(wǎng)鳥(niǎo)害防治的相關(guān)文獻(xiàn)，了解了喜鵲等鳥(niǎo)類的生活習(xí)性，歸納了以下幾個(gè)影響驅(qū)鳥(niǎo)器效果的因素。

a）聲音。鳥(niǎo)類懼怕自己的天敵發(fā)出的聲音，老鷹之類的猛禽發(fā)出的叫聲對(duì)普通鳥(niǎo)類很有震懾力，鞭炮聲、鈴鐺聲、槍聲等聲音也都具有很好的驅(qū)鳥(niǎo)作用。除此之外，研究表明頻率在12～25 kHz之間的超聲波會(huì)影響鳥(niǎo)類的神經(jīng)系統(tǒng)，使鳥(niǎo)類無(wú)法正常生活。

b）顏色。研究證明大部分鳥(niǎo)類懼怕紅色、橘紅色或者藍(lán)紅相間的設(shè)置，這是鳥(niǎo)類天生的習(xí)性。

c）反光。鳥(niǎo)類會(huì)把反光或者在樹(shù)林中突然出現(xiàn)的強(qiáng)光當(dāng)成潛在威脅，鳥(niǎo)類如果在反光里看見(jiàn)自己的影子會(huì)以為是天敵。因此，通過(guò)鏡面對(duì)陽(yáng)光的反射可以達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)的目的。

d）運(yùn)動(dòng)。大部分鳥(niǎo)會(huì)把運(yùn)動(dòng)著的物體看作威脅，從而會(huì)主動(dòng)遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)著的物體。因此，通過(guò)風(fēng)力旋轉(zhuǎn)的驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備可達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)的目的。

2 傳統(tǒng)驅(qū)鳥(niǎo)器的特點(diǎn)及應(yīng)用

a）風(fēng)力驅(qū)鳥(niǎo)器。目前應(yīng)用較多的驅(qū)鳥(niǎo)器為風(fēng)力驅(qū)鳥(niǎo)器[3]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。風(fēng)力驅(qū)鳥(niǎo)器加有鏡面反光物質(zhì)，通過(guò)風(fēng)力使得驅(qū)鳥(niǎo)器轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)的目的。此種驅(qū)鳥(niǎo)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，安裝方便，有利于大面積安裝，但是在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，此種驅(qū)鳥(niǎo)器長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)使鳥(niǎo)類產(chǎn)生適應(yīng)性，出現(xiàn)在已安裝驅(qū)鳥(niǎo)器的橫擔(dān)上鳥(niǎo)重復(fù)筑巢的情況，驅(qū)鳥(niǎo)效果逐漸減弱。

圖1 風(fēng)力驅(qū)鳥(niǎo)器

b）防鳥(niǎo)刺。防鳥(niǎo)刺的結(jié)構(gòu)如圖2所示。原理是利用物理阻撓的方式防鳥(niǎo)筑巢，能夠很好應(yīng)對(duì)鳥(niǎo)類的適應(yīng)性，長(zhǎng)期使用驅(qū)鳥(niǎo)效果良好，但大風(fēng)天氣期間其刺狀結(jié)構(gòu)易搭掛異物，可能引起線路接地或短路故障，影響線路安全運(yùn)行，同時(shí)也不方便運(yùn)行人員登桿作業(yè)。

圖2 防鳥(niǎo)刺

c）超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器。超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器利用頻率超過(guò)20 kHz的超聲波脈沖刺激鳥(niǎo)類使其感到不適，以達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)的目的[4]。這種驅(qū)鳥(niǎo)器可以通過(guò)專用安裝工具卡扣于配電架空導(dǎo)線上，因造價(jià)較高，多用于機(jī)場(chǎng)以解決飛機(jī)低空起飛時(shí)的鳥(niǎo)害問(wèn)題。但鳥(niǎo)類對(duì)聲波具有適應(yīng)性，長(zhǎng)期驅(qū)鳥(niǎo)效果不明顯。

d）仿生驅(qū)鳥(niǎo)器。仿生驅(qū)鳥(niǎo)器根據(jù)鳥(niǎo)類的天敵制作相應(yīng)的模型，通過(guò)對(duì)鳥(niǎo)類的視覺(jué)驚嚇達(dá)到驅(qū)逐的目的[5]。例如，有些驅(qū)鳥(niǎo)器做成蛇或老鷹的形狀，這種驅(qū)鳥(niǎo)器造價(jià)低廉，同時(shí)又保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，但實(shí)際應(yīng)用中極易造成鳥(niǎo)類的適應(yīng)性，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)用，效果不佳。

3 聲光聯(lián)合型風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器原理及構(gòu)造

本文綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本及現(xiàn)有驅(qū)鳥(niǎo)器存在的問(wèn)題，遵從無(wú)電源、低成本的原則，在對(duì)驅(qū)鳥(niǎo)效果影響因素進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，提出了采用聲音、反光、顏色、旋轉(zhuǎn)等綜合手段驅(qū)鳥(niǎo)的新型驅(qū)鳥(niǎo)器，即聲光聯(lián)合型風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器。該裝置結(jié)合鳥(niǎo)類特性，綜合利用鳥(niǎo)類懼怕噪聲、反光、鮮艷顏色及旋轉(zhuǎn)的原理來(lái)驅(qū)趕鳥(niǎo)類，具有良好的驅(qū)鳥(niǎo)效果。其主要由風(fēng)力發(fā)聲裝置、凸面鏡反光裝置、1/4圓形風(fēng)杯等組成，整體外觀如圖3所示。主要結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)。

圖3 新型驅(qū)鳥(niǎo)器

a）風(fēng)力發(fā)聲裝置。聲光聯(lián)合型風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器在傳統(tǒng)風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器的基礎(chǔ)上，增加了風(fēng)力發(fā)聲裝置，即在風(fēng)杯旋轉(zhuǎn)時(shí)可發(fā)出刺耳的鈴鐺聲。鈴鐺置于驅(qū)鳥(niǎo)器的中軸線上，一端與3個(gè)風(fēng)杯連接，另一端固定在底座上。風(fēng)杯旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)鈴鐺內(nèi)部的撥片撥動(dòng)鈴鐺皮，發(fā)出刺耳的響聲。試驗(yàn)證明，該鈴鐺發(fā)出的聲音使鳥(niǎo)類特別懼怕，具有良好的驅(qū)鳥(niǎo)效果。

b）凸面鏡反光裝置。鳥(niǎo)類對(duì)鏡面的反光比較敏感。為了增加反光面積，提升驅(qū)鳥(niǎo)效果，在驅(qū)鳥(niǎo)器3個(gè)風(fēng)扇臂及頂部分別設(shè)置了朝上的凸面鏡。當(dāng)鳥(niǎo)類在該驅(qū)鳥(niǎo)器附近降落時(shí)，凸面鏡的反光會(huì)使鳥(niǎo)類懼怕，不敢降落，達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)的效果。

c）顏色。試驗(yàn)證明，與傳統(tǒng)驅(qū)鳥(niǎo)器的橘黃色相比，喜鵲等鳥(niǎo)類更害怕紅色。因此，聲光聯(lián)合型風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器的主體采用鮮艷的紅色，增強(qiáng)驅(qū)鳥(niǎo)效果。

d）兜風(fēng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。為了提升裝置的整體轉(zhuǎn)動(dòng)速度，設(shè)計(jì)了新型風(fēng)杯。由摩擦力公式f=μ×Fn可知，降低風(fēng)杯質(zhì)量能減小摩擦力，在相同風(fēng)速、相同受風(fēng)面積的情況下風(fēng)杯轉(zhuǎn)速更快，在軟風(fēng)（≥1級(jí)風(fēng)）情況下風(fēng)杯便開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。

e）制作材料。主體采用玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍材料，該材料絕緣強(qiáng)度高，耐濕熱及酸堿老化性強(qiáng)，相比傳統(tǒng)ABS塑料使用壽命更長(zhǎng)，可在室外使用10 a以上。

4 應(yīng)用情況

為了驗(yàn)證聲光聯(lián)合型風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器的驅(qū)鳥(niǎo)效果，選取鳥(niǎo)害比較嚴(yán)重的線路進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用。

4.1 試點(diǎn)安裝情況

選取通州張家灣地區(qū)喜鵲反復(fù)筑巢的6處位置進(jìn)行試點(diǎn)，包含3基開(kāi)關(guān)桿、1基轉(zhuǎn)角桿、1基刀閘桿、1基斷聯(lián)桿。6只新型驅(qū)鳥(niǎo)器于2020年4月23日、27日分2批進(jìn)行試點(diǎn)安裝，其中10 kV試點(diǎn)一路72/3號(hào)桿與10 kV試點(diǎn)一路72/3/1號(hào)桿間隔約50 m。

4.2 巡檢記錄

安裝新型驅(qū)鳥(niǎo)器后，供電所運(yùn)行人員每1～3 d進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查，每日每桿觀察約15～20 min驅(qū)鳥(niǎo)器的驅(qū)鳥(niǎo)效果，巡檢情況如下。

a）10 kV試點(diǎn)一路29號(hào)柱上開(kāi)關(guān)桿。2020年4月27日安裝新型驅(qū)鳥(niǎo)器。5月1日觀測(cè)，喜鵲舍棄原筑巢點(diǎn)位。5月1—3日觀測(cè)期間，喜鵲筑巢進(jìn)度緩慢，會(huì)在驅(qū)鳥(niǎo)器不旋轉(zhuǎn)時(shí)于電桿上停留筑巢，有風(fēng)驅(qū)鳥(niǎo)器旋轉(zhuǎn)時(shí)飛走。5月7日再觀察時(shí)，沒(méi)有鳥(niǎo)在這個(gè)地方繼續(xù)搭窩。5月12—19日巡視發(fā)現(xiàn)無(wú)鳥(niǎo)筑巢現(xiàn)象，說(shuō)明鳥(niǎo)已經(jīng)徹底放棄這個(gè)位置。

b）10 kV試點(diǎn)一路10/7號(hào)刀閘桿。2020年4月23日安裝新型驅(qū)鳥(niǎo)器。4月23日捅去鳥(niǎo)窩之后再?zèng)]有發(fā)現(xiàn)搭鳥(niǎo)窩現(xiàn)象，鳥(niǎo)已經(jīng)放棄這個(gè)位置。

c）10 kV試點(diǎn)一路72/3/1號(hào)轉(zhuǎn)角桿。2020年4月23日安裝新型驅(qū)鳥(niǎo)器。5月1—3日觀察期間，驅(qū)鳥(niǎo)器快速旋轉(zhuǎn)，鳥(niǎo)不敢在這里下降，幾天時(shí)間橫擔(dān)上只搭建4~5根樹(shù)枝。5月6日巡檢時(shí)幾根樹(shù)枝已經(jīng)不見(jiàn)，樹(shù)枝已經(jīng)被風(fēng)吹掉，沒(méi)有鳥(niǎo)在上面停留。5月7—19日巡視這個(gè)地點(diǎn)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)再搭鳥(niǎo)窩的情況，鳥(niǎo)已經(jīng)放棄這個(gè)位置。

d）10 kV試點(diǎn)一路72/3號(hào)柱上開(kāi)關(guān)桿。2020年4月27日安裝新型驅(qū)鳥(niǎo)器。5月1—3日觀察鳥(niǎo)在橫擔(dān)另一側(cè)即開(kāi)關(guān)上方筑巢，在驅(qū)鳥(niǎo)器旋轉(zhuǎn)時(shí)鳥(niǎo)會(huì)飛走，不旋轉(zhuǎn)時(shí)鳥(niǎo)叼樹(shù)枝進(jìn)行筑巢并停留。此試點(diǎn)效果不明顯。

e）10 kV試點(diǎn)二路63號(hào)柱上開(kāi)關(guān)桿。2020年4月23日安裝新型驅(qū)鳥(niǎo)器。5月1—3日觀測(cè)橫擔(dān)另一側(cè)開(kāi)關(guān)上有樹(shù)枝，鳥(niǎo)筑巢進(jìn)度緩慢。5月19日巡視未發(fā)現(xiàn)有鳥(niǎo)搭鳥(niǎo)窩現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況判斷鳥(niǎo)已放棄此筑巢位置。

f）10 kV試點(diǎn)二路60/21號(hào)斷聯(lián)桿。2020年4月23日安裝新型驅(qū)鳥(niǎo)器。在4月23日之后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有鳥(niǎo)類搭窩現(xiàn)象。

4.3 試點(diǎn)情況分析

依據(jù)巡查情況，可得出以下結(jié)論：

a）對(duì)比之前供電所巡視記錄，6只新型驅(qū)鳥(niǎo)器中5只起到明顯的驅(qū)鳥(niǎo)效果，1處試點(diǎn)位置暫無(wú)明顯效果。

b）新型驅(qū)鳥(niǎo)器有防止或延緩喜鵲筑巢的效果，尤其在有風(fēng)旋轉(zhuǎn)發(fā)聲時(shí)驅(qū)鳥(niǎo)效果更為明顯。

c）新型驅(qū)鳥(niǎo)器在刀閘桿、轉(zhuǎn)角桿、斷聯(lián)桿處效果較明顯，效果優(yōu)于開(kāi)關(guān)桿。

d）柱上開(kāi)關(guān)上方為喜鵲筑巢多發(fā)位置，初步分析與開(kāi)關(guān)上方空間大、去除鳥(niǎo)窩難度大有關(guān)。

4.4 推廣應(yīng)用成效

試點(diǎn)完成后，通州公司繼續(xù)在馬駒橋、于家務(wù)等7個(gè)地區(qū)開(kāi)展推廣應(yīng)用共計(jì)加裝新型驅(qū)鳥(niǎo)器152只，并進(jìn)行觀測(cè)記錄，具體情況如表1所示。

表1 通州地區(qū)新型驅(qū)鳥(niǎo)器推廣應(yīng)用情況

推廣應(yīng)用期間共計(jì)加裝新型驅(qū)鳥(niǎo)器152只，徹底解決鳥(niǎo)害問(wèn)題142處，總體有效率達(dá)到93.42%，其中馬駒橋、于家務(wù)、宋莊地區(qū)有效率達(dá)到了100%漷，縣、西集地區(qū)有效率較低，分別為87.10%及89.29%。分析未解決鳥(niǎo)害問(wèn)題的位置主要為柱上開(kāi)關(guān)上方4處；現(xiàn)場(chǎng)無(wú)風(fēng)，驅(qū)鳥(niǎo)器不轉(zhuǎn)，未達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)效果的情況6處。

2021年2月針對(duì)3條鳥(niǎo)害故障較高的線路全線加裝新型驅(qū)鳥(niǎo)器80只，并對(duì)比線路近3 a鳥(niǎo)害引發(fā)的故障次數(shù)，可以得出10 kV試點(diǎn)三路、10 kV試點(diǎn)五路使用新型驅(qū)鳥(niǎo)器后未發(fā)生鳥(niǎo)害故障，故障次數(shù)較2020年下降100%，10 kV試點(diǎn)四路2021年僅發(fā)生1次鳥(niǎo)害故障，較2020年下降66.7%，試點(diǎn)應(yīng)用的3條線路整體鳥(niǎo)害故障較2020年下降87.5%，故障下降效果明顯。

下一步，一是重點(diǎn)針對(duì)柱上開(kāi)關(guān)位置加強(qiáng)新型驅(qū)鳥(niǎo)器的應(yīng)用與觀測(cè)，后續(xù)在開(kāi)關(guān)正上方加裝多組新型驅(qū)鳥(niǎo)器，采用鳥(niǎo)刺與驅(qū)鳥(niǎo)器結(jié)合等方式進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試；二是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)風(fēng)的地區(qū)，考慮增加太陽(yáng)能自驅(qū)動(dòng)模塊等裝置，達(dá)到無(wú)風(fēng)時(shí)驅(qū)鳥(niǎo)器也能旋轉(zhuǎn)的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的聲光聯(lián)合型風(fēng)車式驅(qū)鳥(niǎo)器，經(jīng)試用證實(shí)了其具有高效、經(jīng)濟(jì)、免維護(hù)等特點(diǎn)，10 kV配電線路安裝了新型驅(qū)鳥(niǎo)器后，驅(qū)鳥(niǎo)效果明顯，不但能降低線路的鳥(niǎo)害故障，還能節(jié)約為防止線路發(fā)生鳥(niǎo)害故障每年投入的大量人力和物力，具有廣泛的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。