Chiến lược quản lý nạn quạ đậu ngủ trên cột điện của Công ty điện lực bang Montana

Số lượng các chạm chập xảy ra ngày càng nhiều do quạ đậu ngủ trên đường dây tăng đột biến (Ảnh st)

Công ty Điện lực NorthWestern Energy (Mỹ) chia sẻ ba chiến lược để giảm thiểu các chạm chập do số lượng đàn quạ ngày càng tăng.

Thuộc sở hữu chung của các công ty điện lực Mỹ là NorthWestern Energy, Puget Sound Energy, Portland General Electric, Avista Corp. và PacificCorp - các đường dây truyền tải 500kV mạch đơn song song ở miền trung bang Montana (Mỹ) là một phần không thể thiếu của lưới điện Tây Bắc nước Mỹ. Các đường dây này đã gặp rất nhiều sự cố chạm chập thứ tự không (không có thứ tự pha), một pha chạm đất (SLG) không rõ nguyên nhân kể từ khi được đóng điện vào năm 1984. Nghiên cứu tiến hành dọc theo các đường dây này từ năm 2002 đến năm 2010 đã xác định rằng nhiều chạm chập có nhiều khả năng do các luồng phân của một loài chim ăn thịt gây ra. Phân của loài chim này có dạng lỏng phụt rất mạnh ra xa tới hơn một mét, có tính dẫn điện và có thể nối tắt khoảng cách cách điện không khí giữa dây dẫn và cột điện.

Gần đây nhiều chạm chập SLG hơn trên các đường dây truyền tải 500kV từ tháng 1/2017 đến tháng 3/2017 khác với các sự kiện trước đây vì chúng là các chạm chập duy trì - đóng lặp lại bằng rơle không thành công - và, do đó, gây ra mối lo ngại cũng như hậu quả lớn hơn nhiều cho dịch vụ điện và sự ổn định của lưới điện. Ngoài ra, trong ba trường hợp trong năm 2017, cả hai đường dây song song đồng thời bị chạm chập. Ban đầu, các chạm chập đã được nhận dạng thông qua hệ thống quản lý năng lượng (EMS) bằng các quy trình kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA). Thông tin thêm thu được từ các thao tác lưới điện của NorthWestern Energy đã cho phép nhận dạng các cột điện cụ thể nơi xảy ra các chạm chập đó. Khi các đội thợ đi đến các cột điện đó để điều tra các chạm chập duy trì không rõ nguồn gốc, họ phát hiện rằng các vật cách điện đã bị nhiễm bẩn nghiêm trọng bởi phân chim.


Bầy quạ thông thường đậu ngủ trên các cột điện 500kV (Ảnh st)

Việc phát hiện ra các vật cách điện bị nhiễm bẩn này đã khẳng định rằng các chạm chập gần đây không phải do các luồng phân chim ăn thịt gây ra. Hơn nữa, các chạm chập cũng đã xảy ra vào cuối mùa đông và đầu mùa xuân khi có sương mù dày đặc hoặc mưa mù. Các điều kiện thời tiết địa phương này dường như đóng vai trò xúc tác, điều này gợi ý rằng sự cố đánh thủng cách điện là lý do gây ra chạm chập chứ không phải mối nguy hiểm tiềm ẩn của khe hở không khí gây ra bởi luồng phân lỏng của loài chim ăn thịt. Việc xem xét các đầu ra của dao động ký sự kiện đã phản ánh rằng các chạm chập của các luồng phân chim đã xảy ra một cách không phân biệt trên dạng sóng điện áp, trong khi các chạm chập vật cách điện bị nhiễm bẩn đã xảy ra tại hoặc gần điện áp đỉnh. Các đầu ra này cũng thể hiện mức tăng điện áp rõ rệt (~35%) trong khoảng hai chu kỳ do sự dịch chuyển trung tính trên các pha không bị chạm chập của cùng một mạch điện, cũng như mức tăng tương tự (~20%) trên pha mạch liền kề gần nhất, mà nếu bị nhiễm phân tương tự, sẽ giúp tạo điều kiện cho chạm chập xảy ra đồng thời.

Các chiến lược ban đầu

Những nỗ lực của NorthWestern Energy nhằm giảm thiểu các chạm chập từ sự tích tụ phân chim trong vài năm qua bao gồm một số chiến lược.

Trước tiên, các đội thợ cột điện đã làm sạch các vật cách điện bị nhiễm bẩn được phát hiện trong quá trình thanh tra mặt đất sau các chạm chập (làm sạch hồi cố) và trong các chuyến bay bảo trì thường xuyên đường dây truyền tải (làm sạch ưu tiên). Tùy thuộc vào khả năng tiếp cận địa điểm, các đội đã tiếp cận các cột điện bằng cách leo lên hoặc sử dụng xe gàu và làm sạch các vật cách điện tương ứng bằng tay hoặc bằng máy phun rửa áp lực. Các đội có thể làm sạch tối đa chỉ một cột điện mỗi ngày khi leo và làm sạch bằng bàn chải cầm tay và hai cột điện đến ba cột điện mỗi ngày khi sử dụng xe gàu và máy phun rửa bằng khí nén. Máy phun đã được nạp lõi ngô hoặc vỏ quả óc chó nghiền thành bột, những môi chất giúp loại bỏ phân hiệu quả mà không làm hỏng các thủy tinh cách điện. Vào cuối mùa đông năm 2020, một máy phun nước áp suất cao lắp trên máy bay trực thăng đã cho phép các đội làm sạch tám cột điện trong một ngày.

Thứ hai, các đội cột điện đã thay thế các thủy tinh cách điện tiêu chuẩn bằng các thủy tinh cách điện phủ silicon trên các cột điện có lượng phân tích tụ nhiều nhất. Các thủy tinh cách điện phủ silicon trước đây đã được sử dụng trong môi trường biển để giảm thiểu các chạm chập phát sinh từ sự tích tụ muối và sương mù ven biển. NorthWestern Energy tin rằng các thủy tinh cách điện được phủ silicon cũng có thể bảo vệ khỏi bị nhiễm bẩn từ phân chim nhờ các đặc tính vật lý của chúng: kỵ nước, mức điện áp phóng điện bề mặt cao hơn và chiều dài đường rò dòng điện lớn hơn.

Nhận dạng nguồn gốc

Điều kỳ lạ là việc tích tụ phân chim và số lượng các chạm chập không phải do luồng phân chim lỏng đã giảm trong mùa hè năm 2017, do đó việc nhận dạng các thủ phạm là loài chim vẫn chưa được xác định cho đến cuối mùa thu. Tháng 11/2017, trong khi các đội của Northwestern Energy đang kết thúc việc rửa sạch các vật cách điện vào cuối một buổi chiều khi mặt trời bắt đầu lặn, thì hàng mấy trăm con quạ thông thường đã đến từ mọi hướng để đậu ngủ trên các cột điện vào buổi tối. Cuối cùng, công ty điện lực này đã nhận dạng được được loài chim gây ra các chạm chập gần đây.


Sự tăng trưởng theo cấp số nhân của loài quạ (Ảnh st)

Trong mùa không sinh sản, quạ tụ tập thành nhóm để đậu ngủ vào ban đêm trên cây, vách đá và các công trình kiến trúc nhân tạo như cột điện, tòa nhà và cầu cống. Số lượng quạ trong một đêm tại một điểm đậu ngủ có thể rất ấn tượng, gần hoặc vượt quá 2.000 con. Các điểm đậu ngủ của quạ thường theo mùa, hình thành vào mùa thu và biến mất vào cuối mùa xuân khi các cá thể tản mát tới các vùng lãnh thổ sinh sản. Mô hình sử dụng cột điện này trùng hợp với sự xuất hiện của các sự cố chạm chập rắc rối gần đây của NorthWestern Energy: Nhiều nhất vào mùa đông, ít nhất vào mùa hè.

Kích cỡ của các nơi đậu ngủ trên đường dây 500kV rất đa dạng và bao gồm từ hai đến 10 cột điện, tùy thuộc vào vị trí. Trong những năm qua, NorthWestern Energy đã tìm thấy bảy điểm đậu ngủ lớn trên các đường dây truyền tải của mình, trải dài 177km ở trung tâm bang Montana.

Chiến lược thứ ba

Sau khi xác định việc các con quạ đậu ngủ là nguồn gốc của vấn đề, chiến lược thứ ba của NorthWestern Energy là lắp đặt các vật ngăn chim đậu ngủ bằng thép không gỉ vào thanh giằng bên trên các vật cách điện trên các cột điện trong các điểm đậu ngủ. Chiều dài các chông là khoảng 152mm và được đặt hàng ở dạng cuộn dài 30m. Các dải chông được cố định bằng vít vào các đường ống bằng PVC có đường kính khác nhau, được cắt theo yêu cầu để phù hợp với các kết cấu cột điện có kích thước và cấu hình khác nhau. Các đội đã sử dụng dây buộc bằng kim loại để cố định các ống dẫn vào cột điện. Từ tháng 6/2018 đến tháng 10/2019, các đội đã lắp đặt các vật ngăn chim đậu ngủ trung bình bốn cột điện trong một ngày. Đến nay, họ đã lắp đặt các vật ngăn chim đậu ngủ trên 99 cột điện.


Bảo vệ khoảng một nửa mỗi chuỗi cách điện bằng các vật ngăn chim đậu ngủ (Ảnh st)

Các đội đã lắp đặt và bố trí các vật ngăn chim đậu ngủ để bảo vệ khoảng một nửa mỗi chuỗi cách điện - có chiều dài 3.213mm - khỏi bị phân chim rơi xuống tích tụ. Các sắp xếp này đã phá vỡ một cách hiệu quả đường rò của dòng điện gây ra chạm chập và thể hiện chế độ đặt khe hở đường dây nóng 500kV đang hoạt động của công ty điện lực này từ 1.270mm đến 1.397mm, được điều chỉnh theo độ cao nơi làm việc. Theo thiết kế, các vật ngăn chim đậu đã hạn chế được bọn quạ nhưng không loại trừ hoàn toàn lũ quạ đậu trên một số cột điện cụ thể. Theo phản trực giác, mục tiêu của NorthWestern Energy là giữ quạ trên các cột điện mà chúng đang đậu để ngăn cản chúng bay qua các cột điện mới, điều này sẽ tạo ra thêm rủi ro chạm chập và tăng cường nỗ lực giảm thiểu.


Các vật ngăn chim đậu ngủ được lắp đặt trên một cột điện 500kV (Ảnh st)

Phương pháp tiếp cận theo ba hướng: rửa sạch vật cách điện, lắp đặt các vật ngăn chim đậu ngủ và thay các thủy tinh cách điện bằng các vật cách điện phủ silicon đã được chứng minh là rất thành công. Số lượng chạm chập duy trì đã giảm từ mức trung bình 13 chạm chập mỗi năm từ năm 2016 đến năm 2018 xuống mức trung bình 6 chạm chập mỗi năm từ năm 2019 đến năm 2021, và sau đó giảm xuống chỉ còn một chạm chập vào năm 2022. Mặc dù phân quạ phát tán theo gió cuối cùng đã làm nhiễm bẩn toàn bộ chiều dài của chuỗi cách điện trên cột điện có thiết bị ngăn chim đậu trong mùa đông, tốc độ tích tụ đã giảm đáng kể, giảm thời gian và công sức cần thiết cho việc rửa sạch. Các cơn mưa theo mùa và kích cỡ giảm dần của các điểm đậu ngủ giúp các vật cách điện không bị nhiễm bẩn từ mùa xuân đến mùa thu.

Tại sao hiện nay quạ lại tụ tập trên các cột điện để ngủ đêm?

Các đường dây truyền tải 500kV đã hoạt động được 40 năm nay, vậy tại sao gần đây quạ mới bắt đầu tụ tập tại các cột điện để ngủ đêm? Dữ liệu dài hạn từ tài liệu Khảo sát Chim Sinh sản ở Bắc Mỹ của Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS) cho thấy sự đông đúc của loài quạ thông thường ở miền Trung bang Montana trong mùa hè đã tăng đáng kể trong vòng 10 năm đến 15 năm qua. Sự kết hợp của các yếu tố sinh thái ở quy mô cảnh quan có nhiều khả năng đã tạo điều kiện cho sự gia tăng dân số của loài quạ. Ví dụ, quạ là loài ăn tạp và sẵn sàng ăn thực phẩm do con người cung cấp như ngũ cốc, rác thải ở bãi chôn lấp và hươu bị xe cộ cán chết, tất cả đều tăng lên khi môi trường sống bản địa bị chuyển đổi do các mục đích sử dụng đất khác nhau.

Dữ liệu từ tổ chức Christmas Bird Count của Hiệp hội Audubon Quốc gia cho thấy quần thể quạ mùa đông ở trung tâm Montana đang gia tăng theo cấp số nhân. Xu hướng này có liên quan về mặt thống kê với số lượng chạm chập ngày càng tăng hàng năm từ tháng 10 đến tháng 4 trước khi NorthWestern Energy thực hiện các hành động khắc phục. Vì vậy, dự kiến sẽ còn có những thách thức không ngừng nghỉ đối với việc vận hành các đường dây truyền tải 500kV. Các điểm đậu ngủ hiện tại có khả năng trở nên lớn hơn và lan sang các cột điện chưa bị quạ đến đậu ngủ trước đây khi số lượng trú đông tăng lên. Quạ di chuyển hàng ngày từ 25km đến 55km một chiều để đến nơi đậu ngủ ban đêm ở các khu vực khác ở Mỹ và Châu Âu, do đó, những điểm đậu ngủ dọc theo đường dây truyền tải chắc chắn sẽ thu hút quạ từ một khu vực địa lý rộng lớn ở trung tâm Montana. Hơn nữa, sự di chuyển theo mùa của quạ cũng đóng vai trò trong việc hình thành điểm đậu nghỉ, nơi các cá thể có thể di cư hơn 483km từ các vùng sinh sản vào mùa hè đến các khu vực giàu thức ăn vào mùa đông.
Những chiến lược cần tránh
Qua nhiều năm, NorthWestern Energy đã cân nhắc nhưng cuối cùng đã quyết định chống lại việc đốt phá và bắn để giảm quy mô các điểm đậu nghỉ của quạ vì những phương pháp này có thể gây ra phản ứng tiêu cực mạnh mẽ từ công chúng. Quan trọng hơn, những phương pháp này còn có thêm nhược điểm tiềm ẩn là phân tán quạ từ các điểm đậu ngủ đã được thiết lập sang các cột điện khác, do đó làm lan truyền nguy cơ ô nhiễm và tăng khả năng xảy ra chạm chập trên một khu vực rộng hơn.
Công ty điện lực này đã đạt được thành công nhờ phương pháp tiếp cận ba hướng là rửa sạch các vật cách điện, lắp đặt các vật ngăn chim đậu và thay thế thủy tinh cách điện bằng các vật cách điện phủ silicon.

Biên dịch: Hồ Văn Minh
Theo “T&d world”, tháng 10/2023