Птицы: угроза или угроза из-за линий?

По мере того, как среда обслуживания становится чище, все больше диких животных и, в частности, птиц возвращается и играет пропорционально большую роль в том, что может неблагоприятно повлиять на воздушные сети.В частности, перебои с перекрытием, приписываемые птицам, которые часто включаются в категорию «необъяснимых отключений», становятся все более серьезной проблемой.

В этом отредактированном предыдущем вкладе в INMR Игоря Гутмана (Швеция), Евгения Соломоника (Россия) и Уоллеса Вослоо (Южная Африка) исследуется, как птицы и линии электропередач сосуществуют в тесных, но угрожающих друг другу отношениях.

Прошлый опыт обслуживания в странах Европы показал, что до 70-80% отключений на воздушных линиях могут быть напрямую связаны с птицами.Хотя эти типы отключений почти всегда характеризуются успешным автоматическим повторным включением (т. е. от 94 до 97% времени), все же есть опасения.В прошлом это было связано в основном с масляными выключателями старого типа, которые требовали обслуживания после каждого цикла, состоящего примерно из 15 срабатываний.В последнее время беспокойство больше связано с требованиями к качеству и доступности электроэнергии, поскольку многие коммунальные предприятия устанавливают свои собственные внутренние правила в отношении средних отключений, разрешенных каждый год на 100 км линии.

Поражение птиц электрическим током на распределительных сетях.

Ущерб от огня от гнезда скопы (любезно предоставлено FortisBC).

При любом обсуждении проблем птиц и линий электропередач важно отличать ситуацию с распределительным напряжением от ситуации с передачей.Это две совершенно разные проблемы, поэтому они требуют разных решений.В случае распределительных систем центральной проблемой является поражение птиц электрическим током.Оценки количества птиц, убиваемых каждый год, шокируют.Например, один источник утверждал, что только в европейской части России ежегодно погибает 7 миллионов птиц.Другое тщательное исследование показало, что на каждые 10 км линии приходится около 15 пораженных электрическим током птиц.Особенно опасны в этом отношении линии с вертикально установленными штыревыми изоляторами, так как проводник сидит на изоляторе, а не снизу, как в подвесной гирлянде.

Примеры поражения птиц электрическим током.

Что делает эту ситуацию более трагичной, так это то, что угроза, которую представляют для птиц распределительные линии, документально подтверждена на протяжении многих лет.Кроме того, имеются достаточные знания о том, как решить или, по крайней мере, в значительной степени уменьшить проблему путем изоляции проводников вблизи опоры с помощью защитных устройств (например, изолирующих крышек) различной формы и конструкции.

Примеры того, как сделать линии и конструкции более безопасными для птиц.

Основное требование к таким устройствам, обычно изготовленным из полимерных материалов, состоит в том, чтобы они имели срок службы, аналогичный сроку службы компонентов, для защиты которых они предназначены, например проводников, изоляторов, разрядников и т. д. В связи с этим они должны быть устойчивы к износ от атмосферных воздействий и ультрафиолета.Опыт использования таких устройств был положительным, и единственная проблема заключается в стоимости, необходимой для обеспечения достаточной защиты в районах, где известно большое скопление птиц.

В отличие от широко распространенной бойни птиц вдоль распределительных линий, сети передачи сталкиваются с проблемой совершенно другого рода.Здесь относительно часто встречаются перекрытия гирлянд подвески выбросами стримерного типа, которые могут затрагивать линии до 500 кВ.В этих случаях птицы улетают в основном целыми и невредимыми (хотя, без сомнения, испытывают стресс из-за эффектного перекрытия), в то время как для быстрого восстановления линии необходимо полагаться на сетевое оборудование.

Пример перекрытия стримера для птиц, влияющего на среднюю фазу.

Обзор проблемы

Проблема отключений на ВЛ из-за перекрытий стримерного типа вызвана типичным поведением птиц после того, как они садятся на траверсу мачты.Перед взлетом они обычно опорожняют кишечник и выделяют за один раз до 60 см3 экскрементов, смешанных с проводящей мочой и выходящих под большим напором.Это создает токопроводящий путь, который перекрывает воздушный зазор между конструкцией башни и проводниками, что приводит к перекрытию либо параллельно, либо немного в стороне от гирлянды изолятора.

Стримеры обычно выпускаются сразу после приземления или перед взлетом.

Детальное исследование стримеров с помощью высокоскоростных камер было проведено в лабораториях HV, а также в зоопарках.Это исследование показало, что непрерывная часть косы может достигать длины до 2 м и двигаться со скоростью от 2 до 5 м/с.Угол косы по отношению к траверсе может составлять даже 60-70°, но все же привести к перекрытию.Установлено, что удельное сопротивление высушенных экскрементов колеблется в пределах 800-2000 Ом∙см.В естественном состоянии эта цифра будет незначительно варьироваться в зависимости от вида, например, аисты (220-610 Ом∙см);орлы (190-770 Ом∙см);и курица, служащая ориентиром (260-850 Ом∙см).Следует, конечно, учитывать, что средняя температура тела птицы составляет 41,5°С и фактическое удельное сопротивление будет меньше при более низких температурах окружающей среды.

Удельное сопротивление птичьих экскрементов зависит от вида.

Эксперименты подтверждают, что при указанных выше параметрах возможно перекрытие гирлянд изоляторов до 500 кВ переменного тока и ± 400 кВ постоянного тока.В России, например, исследования экскрементов, собранных в зоопарке, показали, что перекрытие происходит при удельном сопротивлении около 600 Ом∙см и диэлектрической прочности 70 кВ/м, т.е. меньше максимального рабочего напряжения для испытанных изоляторов 110 кВ.Точно так же в США было обнаружено, что при удельном сопротивлении около 120 Ом∙см (используя образцы экскрементов, смешанных с сырыми яйцами и солью) подвесной колпачок и цепочка булавок на 500 кВ перегорали при напряжении 320 кВ, т. е. примерно в 1,1 раза. номинальное рабочее напряжение.Стоит отметить, что во время этих экспериментов стример мог находиться на расстоянии до 70 см от струны, но все же воздействовать на нее.В Стелленбошском университете в Южной Африке был разработан специальный симулятор пробоя птичьих экскрементов и проведены эксперименты при удельном сопротивлении около 70 Ом∙см.Эта цифра была выбрана после анализа образцов двух видов орлов и смеси, состоящей из целлюлозы, соли и водопроводной воды.Затем результаты были использованы для изучения физических явлений, лежащих в основе перекрытия стримера для птиц.

Испытательная установка, используемая в Южной Африке.

На основании этих данных, безусловно, кажется очевидным, что с инженерной точки зрения проблема перекрытия стримерами птиц на линиях электропередачи прояснена и подтверждена.Тогда возникает вопрос, как лучше всего защитить линию от птиц, садящихся рядом с гирляндами изолятора и периодически переворачивающих их.Для этого нужно задаться вопросом, а почему там вообще птицы?

Стример Flashover: точка зрения птицы

Существует очевидная причина, по которой опоры ЛЭП привлекают крупных видов хищников, таких как совы, стервятники и орлы, т.е. обычных виновников перебоев в работе кос.Эти структуры обеспечивают идеальные платформы для охоты, ночлега и гнездования.Действительно, траверсы типовой опоры 110 кВ расположены на оптимальной высоте для охоты канюков вдоль полосы отчуждения.

(слева) Аист гнездится на башне в Алжире.(справа) Гнездо на юге Испании.

Более того, как только птицы обустраивают место для ночлега, они продолжают использовать его из года в год.В Финляндии, например, две линии с одинаковым дизайном и общим коридором, но построенные в разное время, имели разную историю эксплуатации.Старая линия страдала от неизвестных отключений, а новая - нет.Причина заключалась в том, что первая линия уже была занята большинством крупных местных птиц, которые так и не перебрались на вторую линию.Аналогичный пример из Южной Африки показал, что только половина линии пострадала от отключений неизвестного типа, а другая половина не пострадала.В данном случае причина заключалась в том, что проблемная половина находилась под контролем пары орлов, обосновавшихся возле ее конца, а за другой половиной не наблюдали другие хищники.

Это показывает, что изучение поведения птиц, занимающих любой участок линии электропередачи, может оказаться особенно полезным.В большинстве случаев птицы приходят отдохнуть и заснуть к сумеркам и занимают свое место на траверсе или в гнезде.Иногда они первый раз опорожняют кишечник сразу после приземления, тем самым обеспечивая первый пик отключений примерно в 10-11 часов вечера.Затем птицы опорожняют кишечник во второй раз рано утром (с 4 до 6 часов), скорее всего, для снижения массы тела перед взлетом.Они улетают, оставляя после себя еще один потенциальный сбой, с которым нужно разобраться.

Примеры типичных отключений по вине птиц.

Таким образом, опоры ЛЭП предлагают птицам естественное место для отдыха и охоты.Осталось решить следующие вопросы:

Как удостовериться, что вспышки действительно вызваны птицами, и если да, то что с этим делать?

Подсказки для поиска

Как уже говорилось, пиковое количество необъяснимых отключений (вероятно, из-за перекрытий, вызванных птицами) приходится на раннее утро.Обычно это происходит в чистых или слабозагрязненных помещениях в условиях повышенной влажности и при намокании изоляторов утренней росой.Поэтому установить точную причину перегорания не так-то просто.Например, это вполне может быть классическое перекрытие загрязнения или связанное с проблемой Е-поля.

Внешний вид гирлянды изолятора дает представление о причине пробоя

Рекомендации по выяснению того, причастны ли к отключению птицы, включают:

1. Обследовать проблемную линию с вертолета, проверяя наличие следов заражения птицами на поверхностях изоляторов или траверсах.Гнезда также можно наблюдать на определенных башнях;

2. Обратитесь к местным орнитологам за любыми картами, показывающими плотность различных видов в этом районе.Местные студенты-биологи могут оказать большую помощь в полевых условиях, наблюдая за активностью птиц вблизи любой затронутой линии;

3. Установить наличие любых близлежащих сельскохозяйственных угодий, рыбных ферм или плантаций сахарного тростника;

4. Проверить сезонный характер отключений и связать это с естественным отлетом/прилетом перелетных птиц и временем рождения их молоди. Например, в европейской части России обычно наблюдается резкое увеличение отключений в августе, в основном связанное с молодью. учат летать и питаться;

5. Проверьте ежедневную схему отключений и сопоставьте ее с типичными утренними пиками;

6. Проверьте процент успешных автоматических повторных закрываний (обычно около 95%, если задействованы птицы);

7. Следите за зоной ниже линии на наличие мертвых птиц или обгоревших перьев;

8. Проверьте внешний вид обшивки изолятора.В случае аварийных отключений от птиц следы корня дуги обычно остаются на проводе (на расстоянии 1-1,5 м от изолятора), на траверсе над изолятором или на одном или двух верхних штыревых изоляторах. .

Следы корня дуги на траверсе подтверждают перекрытие стримера.

Решение проблемы «дружественными к птицам» способами

Существует ряд руководств/стандартов с рекомендациями для таких ситуаций, в том числе Руководство IEEE по сокращению отключений, связанных с птицами, Руководство Eskom Transmission по борьбе с птицами, Российские правила проектирования и реконструкции электроустановок (для линий и подстанций).Тем не менее, инженерные органы продолжают испытывать давление.Например, в Руководстве IEEE отмечается: «Встревоженная продолжающимся большим количеством птиц, пораженных электрическим током и столкнувшихся с линиями электропередач, Служба охраны рыбных ресурсов и дикой природы США начала усиливать соблюдение Закона о Договоре о перелетных птицах и Закона о защите белоголового и беркута. Все перелетные птицы находятся под защитой Закона о перелетных птицах. В знаменательном деле коммунальное предприятие было приговорено к трем годам условно за убийство электрическим током 17 орлов и ястребов недалеко от Рэнгли, штат Колорадо. В конечном итоге коммунальное предприятие признало себя виновным в шести нарушениях Договора о перелетных птицах. Закон и Закон о защите орлов. По соглашению он согласился выплатить 100 000 долларов США штрафа и реституции Службе охраны рыбных ресурсов и диких животных США. : современный научный и практический опыт» собрала орнитологов и инженеров, а также представителей природоохранной прокуратуры страны.

Предотвращение простоев из-за ночевки

Основное устройство, предотвращающее размещение птиц на поперечине башни, известно как ограждение насестов, также известное как отпугиватель птиц.Такое управление насестами успешно применяется в США, России, Швеции, Китае, Германии и других странах для предотвращения проблем, связанных с стриммерами.Например, опыт работы на одной линии в Южной Африке продемонстрировал, насколько эффективными они могут быть для устранения перекрытий, вызванных птицами.

Типичные ограждения для окуня и результат их использования в Южной Африке (количество отказов с годами резко сократилось).

На рынке доступны ограждения для насестов, но они должны иметь правильные размеры для каждого вида – фактор, чрезвычайно важный для птиц с длинными ногами.Чтобы снизить стоимость и максимизировать эффективность этой контрмеры, лучше всего обеспечить сотрудничество между инженерами и орнитологами, чтобы определить наиболее подходящие места для них на каждом типе вышек.Также следует позаботиться о том, чтобы покрыть всю площадь, потенциально занятую птицами, поскольку они быстро захватят любое открытое пространство.Многие коммунальные службы до сих пор используют в основном металлические ограждения из проволоки или стержней, которые могут нанести вред птицам при приземлении.Это говорит в пользу гибких щитков из пластика.Опять же, что касается распределительных линий, они должны быть устойчивыми к атмосферным воздействиям и ультрафиолетовому излучению, с периодическим циклом технического обслуживания для контроля износа.

(слева) Защита насеста в сочетании с широким верхним навесом для защиты изолятора от птичьих лент и экскрементов.(справа) Пластиковая защита насеста.

(вверху) Ограждение насеста широко используется на электростанциях западной Канады.(внизу) охранники насеста в США.

Также сообщалось о случаях, когда загрязнение изоляторов происходило из-за выделений помимо стримеров, хотя они обычно представляют меньший риск из-за их более низкой проводимости.Решением в этом случае является использование верхнего изолятора большего диаметра или установка поверх него защитного пластикового экрана.

Предотвращение простоев из-за вложения

Птицы обычно стараются строить свои гнезда на тех самых башнях, которые были выбраны годом ранее.Например, есть анекдоты от коммунальщика, убравшего гнездо белого аиста с первой вышки, заходящей на подстанцию, но каждый раз аист возвращался в ту же самую башню.После «битвы», длившейся 3 года, подстанцию ​​«обстреляли» аисты, принесшие ветки и металлическую проволоку, и в конце концов гнездо осталось на первой башне.

На этой башне (слева) гнездо аиста было допустимо, но не на той, что имеет кабельное соединение, где гнездо было перенесено на соседнее неэнергетическое сооружение.

Энергоснабжающие компании по всему миру сообщают, сколько гнезд им пришлось снести, прежде чем птицы вернутся.Как правило, это непростая задача, поскольку гнездо аиста может достигать 2 м в диаметре и весить до 50 кг.На демонтаж такой конструкции может уйти несколько часов.На самом деле, опыт показал, что уничтожение гнезд не является идеальным подходом.Это связано с тем, что при первоначальном строительстве и последующей реконструкции птицы используют ветки и металлическую проволоку, которые могут либо упасть, вызвав поломку, либо расшириться вниз от гнезда, уменьшив воздушный зазор и причинив еще больше неприятностей.Поэтому, если птицы уже построили свое гнездо, его лучше не трогать до того, как птицы улетят.Вместо этого конструкция должна быть защищена забором, чтобы не допустить, например, змей, кошек, которые будут привлечены к гнезду.

Гнезда перемещены в специальные близлежащие сооружения.

Кроме того, как только птицы вырастят свое потомство и покинут участок, гнезда следует тщательно переместить.В долгосрочной перспективе это был бы наиболее успешный и «дружественный к птицам» подход, а именно предоставление птицам ближайшей альтернативы гнездовья – обычно какой-то столб с установленной платформой, расположенный рядом с существующим местом гнездования.Такие альтернативные платформы должны быть построены вдоль линии и должны быть несколько выше исходных гнезд, чтобы сделать их привлекательной альтернативой.Затем, как только гнездо будет перенесено, первоначальная башня должна быть оборудована защитой от птиц, чтобы воспрепятствовать повторному гнездованию в будущем.Опять же, чтобы установить наилучшую конструкцию альтернативных платформ, необходимо тесное сотрудничество линейных инженеров и орнитологов.

Краткое содержание

Энергоснабжающие компании должны сделать все возможное для защиты птиц от воздушных линий на распределительном напряжении и для защиты воздушных линий от птиц на передающих напряжениях.К счастью, есть много опыта и предложений, на которых можно основывать такие действия.Однако они все еще недостаточно хорошо структурированы по конкретным видам, что во многих случаях может быть ключевым фактором успеха или неудачи.Для оптимального решения проблемы необходимо тесное взаимодействие энергетиков и орнитологов.

Эта статья является копией из INMR (https://www.inmr.com), не для коммерческого использования, а только для технического обучения и общения.