架空輸電線路新型驅鳥劑的研究

毛曉坡 1，周光遠 ，周學明 1，李朝暉

（1.國網湖北省電力有限公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077；2.國網湖北省電力有限公司荊門供電公司，湖北 荊門 448000）

0 引言

隨著保持生態平衡政策的推廣和自然環境的改善，鳥類數量逐步增多，但是隨之而來的鳥類頻繁活動卻時刻威脅著電網安全［1-3］。輸電線路桿塔上鳥巢林立，絕緣子上鳥糞比比皆是，造成接地跳閘和絕緣子閃絡等鳥害事故，直接威脅著輸電線路的安全運行，鳥害事故已成為繼雷害故障后的第二大類自然故障［4-6］，如圖1所示。

圖1 某線路鳥害跳閘及落鳥情況Fig.1 Bird tripping and falling bird situation on a certain line

根據運行經驗，鳥害引起的線路故障可主要分為鳥糞閃絡、鳥類筑巢、群鳥飛行和鳥啄復核絕緣子等四類，其中鳥糞閃絡是最常見的鳥害故障類型，如圖2所示。目前，電力系統主要采用的防鳥措施為防鳥刺和防鳥擋板，防止鳥類進入絕緣子上方，可以有效降低鳥害故障的發生［7-9］。然而，該技術無法完全阻止鳥害故障的發生，這是由于鳥類能夠適應這些裝置的存在，依然在絕緣子上方排便，引起線路跳閘，同時，這些裝置妨礙了運維人員在桿塔上作業活動［10-12］，并且，某些桿塔由于結構原因，不能安裝防鳥刺和防鳥擋板［13-15］。

圖2 鳥害故障類型Fig.2 Types of bird damage

為了有效防止架空輸電線路鳥害的發生，在不影響運維人員桿塔作業的情況下，針對所有桿塔類型，本文通過設計一種新型驅鳥劑，該裝置可以緩慢持久、長期有效地釋放出影響鳥類中樞神經系統的氣體［16-18］。

1 驅鳥劑性能設計

目前應用的驅鳥劑主要有顆粒驅鳥劑、粉劑驅鳥劑、水劑驅鳥劑和膏狀驅鳥劑等，已廣泛應用于飛機場、果園和農田等［19-21］。這幾種類型的驅鳥劑都有一定的驅鳥效果，但這幾種類型的驅鳥劑都怕雨水沖刷，遇雨后會大大降低使用效果，甚至失效，雨后必須重施，因而加大驅鳥成本；在氣溫較低時，液體揮發速度減慢，有效釋放的氣味濃度低，達不到驅鳥效果；此外驅鳥劑商品的有效成分大多主要來源于國外的香精香料產品，價格較高，氣味有效釋放時間一般在一個月左右，不能適應輸電線路的使用［22-24］。因此急需一種高效、長效、耐候性好且實效性高的驅鳥劑，而且是不破壞生態平衡的安全、環保的驅鳥產品［25-27］。

對于架空輸電線路驅鳥劑，需制成膠體制劑，采用點式投藥，用塑料或者其它耐用淺容器注入藥物適量，設法固定容器在橫擔、電線桿、鐵塔，讓驅鳥劑緩慢釋放［28-30］。為了制成這種驅鳥劑還必須額外添加一些其他物質，比如緩釋劑、吸附劑、乳化劑、防腐劑、抗凍劑等。

其中緩釋劑載體的主要作用為將驅鳥的香料盡量多地負載于其中，并能有效控制香料的揮發速度，使其緩慢長久地釋放于空氣中。目前緩釋劑主要分為兩種：1）物理型緩釋劑。將藥劑吸附于無機、有機或天然吸附性載體中作為貯存體，然后涂以控制性外膜即制成吸附性制品。常用吸附性載體有活性炭、空心纖維、氧化鋁、膨潤土、沸石、硅藻土、鋸末、離子交換樹脂或合成的粒狀載體；這類載體通常吸附量不超過20%，吸附能力強的載體會影響香料的揮發，需要在較高溫度下才能發揮較好的揮發效果。2）化學型緩釋劑。這類緩釋劑主要是利用原藥本身的活性基團（如COOH、OH、SH、NH2），在不破壞原化學結構的條件下，自身聚合或縮聚，與天然或合成高分子化合物直接結合或通過橋聯（交聯）結合，與無機或有機化合物生成絡合物或分子化合物。常用的有聚酯或多聚醇類的凝膠型固體香料載體。這類載體通常為含水凝膠，對疏水性的香料溶解量較小，揮發濃度低，持久性差。

延長驅鳥劑的長效使用時間，一是增大驅鳥劑的單位體積內香料的負載量，二是需要在保證驅鳥劑揮發在空氣中有效濃度的前提下，能保持持續緩慢揮發的作用。因此需要合理研發適宜的驅鳥劑載體。

干-濕相轉化法通常采用各種溶劑將高分子顆粒通過溶解相轉化，制成各種多孔的高分子膜材料。利用該技術原理，可以用來制備驅鳥劑的多孔高分子固體載體。由于采用疏水性材料和溶劑，因此能大大增加疏水性香料的溶解量；制孔技術的應用，能使合成的載體具有良好的緩釋性能。

常用的高分子顆粒有聚偏氟乙烯（PVDF）樹脂和聚醚酰亞胺等。其中聚偏氟乙烯（PVDF）樹脂主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯與其他少量含氟乙烯基單體的共聚物，PVDF樹脂兼具氟樹脂和通用樹脂的特性，除具有良好的耐化學腐蝕性、耐高溫性、耐氧化性、耐候性、耐射線輻射性能外，還具有壓電性、介電性、熱電性等特殊性能。由于PVDF樹脂具有超強的耐候性，可在戶外長期使用，無需保養，本研究擬采用PVDF顆粒為主要原料，采用干-濕相轉化法制備驅鳥劑的緩釋載體。

2 驅鳥劑成分設計

高性能驅鳥劑載體聚偏氟乙烯顆粒為載體的主要原料，利用干-濕相轉換的機理，加入制孔劑、抗氧化劑、防腐劑、抗凍劑等多種組分，制備多孔的固體彈性載體。在高性能驅鳥劑載體合成的過程中，加入驅鳥有機香料成分，使合成的固體型驅鳥劑負載的驅鳥成分超過30%，并且可緩慢持久地釋放出具有香味且對鳥類有神經刺激性的氣體，達到驅鳥氣味的濃度保持在一年以上。

主要儀器：電熱套、攪拌器、天平、三口瓶、溫度計等。

主要試劑：PVDF顆粒，N，N-二甲基甲酰胺（DMF），麝香草油、樟腦油、魚腥草精油、薄荷油、桉葉油、玫瑰油、鄰氨基苯甲酸甲酯等多種香料，碳酸氫鈉（NaHCO3），抗壞血酸（VC），苯甲酸，乙二醇等。

實驗方法：將70 g PVDF顆粒和100 mL N，N-二甲基甲酰胺（DMF）依次加入250 mL三口瓶（或燒杯）中，安裝好溫度計、攪拌器，置于電熱套中，加熱至完全溶解；保持在110℃，不斷攪拌條件下，逐漸緩慢的加入適量香料，再依次加入乙二醇、苯甲酸、抗壞血酸和碳酸氫鈉。研究各種試劑加入順序和加入速度等因素對合成的驅鳥劑性狀的影響。

檢測目的：檢測驅鳥劑在不同溫度下散發出的揮發性有機物（VOCs）的含量。

檢測儀器：PGM-7340 ppbRAE 3000

檢測步驟：將驅鳥劑裝入容器中，控制容器周圍溫度，分別測定容器開口處驅鳥劑在不同溫度下揮發的VOCs的氣相濃度（單位：ppm）。

檢測結果如表1所示。

表1 驅鳥劑在不同溫度下散發VOCs的氣體濃度Table 1 The gas concentration of VOCs emitted by bird repellent at different temperatures

1）隨著溫度的升高，該驅鳥劑的揮發性能也提高。溫度在較低溫度時揮發的VOCs的氣相濃度仍能達到高溫時的65%，從而證明該驅鳥劑在實驗的溫度范圍內均具有較好的揮發性。

2）該驅鳥劑在100℃以下均能保持固態，溫度過高或受熱不均勻的高溫點會導致驅鳥劑流動性增強。

為了使驅鳥劑具有更好的防凍、抗氧化和防腐性能，并形成具有許多分布均勻、孔徑微細的高分子固體材料，需要研究其他防腐劑、制孔劑、防凍劑和抗氧化劑等的加入種類、加入順序、加入時機及攪拌速度等各種工藝條件并進行優化。首先將PVDF顆粒和DMF溶劑依次加入反應器，加熱攪拌溶解，顆粒全部溶解后逐滴加入香料，在完全加完香料后，停止加熱，再在不斷攪拌下，依次加入乙二醇和苯甲酸，待溫度降低至90℃時，再在攪拌下依次加入固體抗壞血酸和碳酸氫鈉。驅鳥劑合成過程中的照片如圖3所示。

圖3 加熱溶解狀態圖冷卻凝固后的驅鳥劑Fig.3 The state of heating and dissolving the bird repellent after cooling and solidification

通過反復實驗，優化工藝后的各種藥劑的加入量為：PVDF顆粒70 g，DMF溶劑100 mL，混合香料60～70 g，乙二醇4.0～4.5 g，苯甲酸0.7～0.8 g，VC 0.5～0.6 g，NaHCO31.0～1.1 g。

3 驅鳥劑現場應用

由于輸電線路需要驅鳥的都是高高的鐵塔或電線桿，需要將驅鳥裝置安裝在容易被鳥類筑巢的位置。因此要求驅鳥劑的包裝盒具有耐高溫，防凍，耐用，易于驅鳥劑的揮發，并且具有防雨防風等功能。國網湖北荊門供電公司利用無人機自動投放驅鳥劑，增強輸電線路防鳥效果，提升作業效率，同時降低了作業風險，如圖4所示。

圖4 新型驅鳥劑制備及安裝Fig.4 Preparation and installation of new bird repellent

經實時監測結果表明，該驅鳥劑氣味濃郁，對鳥類有明顯的驅逐作用，可使鳥類不再接近裝有驅鳥劑的鐵塔，甚至不再歸巢，具有環保、高效、長效，方便安裝及使用，耐候性好等優點，優于現有應用于電力系統的同類驅鳥產品，滿足電力系統的驅鳥要求。

4 結語

本文研發的新型驅鳥劑產品，無毒無害，是一種生態友好型的產品，在電力系統的推廣應用，將為電力系統減少大量經濟損失，創造很好的經濟效益和社會效益。

1）該驅鳥劑以PVDF顆粒為主要載體原料，采用干-濕相轉化技術，并輔以各種功能藥劑，研究開發了具有緩釋、耐候性和長效性的高效新型固體驅鳥劑。

2）該驅鳥劑氣味濃郁，對鳥類有明顯的驅逐作用，可使鳥類不再接近裝有驅鳥劑的鐵塔，具有環保、高效、長效，方便安裝及使用，耐候性好等優點，滿足電力系統的驅鳥要求。