李俊防

（1. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院，鄭州 450002；2. 國(guó)網(wǎng)濮陽(yáng)供電公司，河南 濮陽(yáng) 457000）

近年來(lái)，隨著架空輸電線路長(zhǎng)度的大幅增加，掛網(wǎng)運(yùn)行的復(fù)合絕緣子數(shù)量增長(zhǎng)迅速。同時(shí)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，生態(tài)環(huán)境的不斷改善，各種鳥類數(shù)量劇增，鳥類活動(dòng)更加頻繁，鳥類叨啄復(fù)合絕緣子引起的輸電線路鳥害故障也明顯增多[1]，各供電部門每年更換鳥類啄傷復(fù)合絕緣子花費(fèi)了大量的人力、物力。研究架空輸電線路復(fù)合絕緣子的防鳥害問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和減少?gòu)?fù)合絕緣子鳥啄缺陷，以及有效降低鳥啄復(fù)合絕緣子的更換成本、提高工作效率，提高輸電線路供電可靠性，對(duì)各級(jí)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行將具有重要的意義。

1 復(fù)合絕緣子防鳥害關(guān)鍵因素分析

復(fù)合絕緣子由兩端連接金具、絕緣芯棒和傘套組成，其中芯棒主要承受機(jī)械荷載和電氣絕緣，傘套即傘裙和護(hù)套，主要用來(lái)為復(fù)合絕緣子提供必要的爬電距離和保護(hù)絕緣芯棒不受環(huán)境氣候的影響。復(fù)合絕緣子因電氣性能優(yōu)良，具有體積小、質(zhì)量輕、不需要檢零值、不需要清掃及憎水性強(qiáng)等特點(diǎn)，在35～1000kV輸電線路中得到廣泛的應(yīng)用。但在運(yùn)行中復(fù)合絕緣子也存在著一些缺點(diǎn)，如運(yùn)行年限較短、施工檢修中不能踩踏等，其最大的缺點(diǎn)就是易受鳥類啄傷傘裙和護(hù)套，引起電氣性能降低而發(fā)生故障跳閘等鳥害問題。

1.1 鳥啄復(fù)合絕緣子規(guī)律特點(diǎn)

2013—2014年，濮陽(yáng)供電公司發(fā)現(xiàn) 17條線路鳥啄復(fù)合絕緣子共計(jì)459支，對(duì)鳥啄復(fù)合絕緣子的種類、啄傷部位、絕緣子廠家、顏色等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如下：

1）鳥啄復(fù)合絕緣子中耐張水平串占總支數(shù)的96%，直線懸垂串占總支數(shù)的4%。因?yàn)槟蛷埶酱奖泺B類停駐，所為鳥啄耐張水平串復(fù)合絕緣子的機(jī)率非常高，而懸垂串復(fù)合絕緣子為上下垂直安裝，鳥類幾乎無(wú)法在絕緣子上站立，如果要叨啄復(fù)合絕緣子，則只能站在絕緣子的均壓環(huán)或懸垂絕緣子串的金具上，叨啄復(fù)合絕緣子上下端部的傘裙和護(hù)套，故鳥啄懸垂復(fù)合絕緣子串的機(jī)率很少。

2）被鳥啄傷的復(fù)合絕緣子中，有同塔架設(shè)的雙（多）回線路，也有單回線路，可以看出，同塔雙（多）回架設(shè)線路或單回路架設(shè)線路對(duì)鳥類叨啄復(fù)合絕緣子沒有影響。

3）鳥啄復(fù)合絕緣子護(hù)套的有363只，占總支數(shù)的79%；鳥啄復(fù)合絕緣子傘裙的有292只，占總支數(shù)的64%；復(fù)合絕緣子傘裙和護(hù)套均被鳥啄的有196支，占總支數(shù)的43%。分析原因，可能是因?yàn)槟蛷埶酱畠啥说穆?lián)板、金具為金屬材質(zhì)，質(zhì)地堅(jiān)硬且多為平面，便于鳥類站立。而復(fù)合絕緣子中間的傘裙為硅橡膠材質(zhì)，質(zhì)地柔軟，傘裙間距約 5cm，且大小傘裙高低不平，不方便鳥類長(zhǎng)時(shí)間停駐叨啄[2]。

根據(jù)鳥啄復(fù)合絕緣子護(hù)套的部位統(tǒng)計(jì)分析，可以看出，鳥類叨啄復(fù)合絕緣子兩端靠近金具部位的護(hù)套處居多，這與復(fù)合絕緣子兩端的聯(lián)板、金具為金屬材質(zhì)，質(zhì)地堅(jiān)硬且多為平面，便于鳥類站立，方便鳥類就近叨啄有很大關(guān)系。

4）統(tǒng)計(jì)的17條線路的復(fù)合絕緣子共有8個(gè)生產(chǎn)廠家，復(fù)合絕緣子的顏色為紅色和灰色2種，氣味均為硅橡膠本身固有的氣味，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，復(fù)合絕緣子的生產(chǎn)廠家、顏色、色味等對(duì)鳥類叨啄沒有影響。

圖1 鳥啄復(fù)合絕緣子護(hù)套

圖2 鳥啄復(fù)合絕緣子傘裙

1.2 復(fù)合絕緣子防鳥害關(guān)鍵因素分析

鳥類叨啄復(fù)合絕緣子的部位為傘裙和護(hù)套，復(fù)合絕緣子傘裙啄傷一般不會(huì)引起線路故障跳閘，主要使復(fù)合絕緣子的爬電距離和憎水性受到一定影響，對(duì)復(fù)合絕緣子的電氣絕緣性能幾乎沒有影響。因復(fù)合絕緣子護(hù)套厚度僅有約 2～3mm，鳥類很容易將之啄穿，致使絕緣芯棒外露，絕緣芯棒一旦外露失去外層硅橡膠的保護(hù)，大氣中的污穢物將在外露的芯棒處積累，掛網(wǎng)運(yùn)行的復(fù)合絕緣子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，在護(hù)套破損處將發(fā)生局部閃絡(luò)，同時(shí)空氣中的潮氣也將通過絕緣子護(hù)套破損處，沿絕緣芯棒不斷向縱深入浸漫延，大大降低了芯棒良好的電氣絕緣性能，在霧、露、霜、雪、雨等惡劣氣候條件下，將會(huì)造成復(fù)合絕緣子閃絡(luò)擊穿，引起線路故障跳閘[3]。

規(guī)程規(guī)定復(fù)合絕緣子傘裙、護(hù)套不應(yīng)出現(xiàn)破損或龜裂，傘裙及護(hù)套破損的復(fù)合絕緣子屬于缺陷，應(yīng)予以更換。在生產(chǎn)實(shí)際中，對(duì)于鳥啄復(fù)合絕緣子傘裙較輕的缺陷一般不予處理，因?yàn)樵擃惾毕莶粫?huì)引起復(fù)合絕緣子的電氣絕緣性能，對(duì)輸電線路安全影響不大，但對(duì)于鳥啄復(fù)合絕緣子護(hù)套類缺陷，均高度重視。對(duì)于復(fù)合絕緣子護(hù)套損傷或芯棒外露的鳥啄缺陷，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)將短時(shí)間內(nèi)予以更換處理，以確保線路安全。

圖3 鳥啄復(fù)合絕緣子護(hù)套致芯棒外露

復(fù)合絕緣子防鳥害，首先要減少鳥類在輸電線路桿塔上方區(qū)域的活動(dòng)，減少鳥類在在桿塔上筑巢和停留。其次是能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)復(fù)合絕緣子鳥啄破損缺陷，在無(wú)法阻止鳥害對(duì)復(fù)合絕緣子叨啄的情況下，提高復(fù)合絕緣子傘裙、護(hù)套鳥啄破損的發(fā)現(xiàn)率，對(duì)傘裙嚴(yán)重啄傷和護(hù)套嚴(yán)重破損絕緣芯棒外露，影響線路安全運(yùn)行的復(fù)合絕緣子進(jìn)行及時(shí)檢修更換，減少破損復(fù)合絕緣子的掛網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間，從而減少鳥啄類線路跳閘故障的發(fā)生。最后是在無(wú)法阻止復(fù)合絕緣子鳥啄的情況下，對(duì)復(fù)合絕緣子容易受損的關(guān)鍵部位加以阻檔和保護(hù)，減少鳥啄復(fù)合絕緣子兩端護(hù)套缺陷的發(fā)生，提高檢修復(fù)合絕緣子的效率，提高線路運(yùn)行可靠性。

綜上所述，復(fù)合絕緣子防鳥害事故的關(guān)鍵因素有以下3點(diǎn)。

1）減少鳥類在線路桿塔上方區(qū)域的活動(dòng)，避免鳥害風(fēng)險(xiǎn)。

2）及時(shí)發(fā)現(xiàn)復(fù)合絕緣子鳥啄破損缺陷，加強(qiáng)觀察，必要時(shí)予以更換。

3）減少鳥啄復(fù)合絕緣子護(hù)套事件的發(fā)生，提高線路安全性。

2 復(fù)合絕緣子防鳥害措施

2.1 復(fù)合絕緣子防鳥害管理措施

1）準(zhǔn)確劃分架空輸電線路鳥害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。將供電區(qū)輸電線路位于河流、湖泊、水庫(kù)、魚塘附近的區(qū)域；線路附近植被較好且有群鳥和大鳥活動(dòng)頻繁的區(qū)域；線路桿塔上有鳥巢和發(fā)生過復(fù)合絕緣子鳥啄的區(qū)域劃分為鳥害故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。根據(jù)鳥害故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別采取相應(yīng)的防鳥害措施。

2）加大線路巡視和檢修力度。在防鳥害重要季節(jié)，將各類鳥害區(qū)域作為巡視重點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)線路桿塔掛點(diǎn)上方有鳥巢必須盡快拆除，并采取隔離（防鳥刺、防鳥檔板等）和驅(qū)趕（防鳥鏡、超聲波驅(qū)鳥器等）措施。對(duì)失效或缺失的防鳥裝置進(jìn)行及時(shí)更換、補(bǔ)裝。線路巡視時(shí)作好觀察鳥類活動(dòng)的觀測(cè)記錄，并加以分析總結(jié)，動(dòng)態(tài)調(diào)整鳥害故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，根據(jù)調(diào)整結(jié)果有針對(duì)性的安裝某一種或幾種組合的防鳥裝置，提高防鳥效果。

結(jié)合線路停電檢修機(jī)會(huì)，有計(jì)劃的開展輸電線路登桿檢查，以及在線路帶電運(yùn)行時(shí)的帶電登桿塔檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)復(fù)合絕緣子鳥啄缺陷，根據(jù)缺陷情況確定持續(xù)觀察或更換。對(duì)表面鳥糞污染的絕緣子及時(shí)安排清掃或更換。有條件的地區(qū)，可以利用無(wú)人機(jī)對(duì)輸電線路進(jìn)行航巡，用高清攝像機(jī)攝錄的影像資料，對(duì)復(fù)合絕緣子上部鳥啄缺陷進(jìn)行檢查。

2.2 復(fù)合絕緣子防鳥害保護(hù)措施

1）在耐張復(fù)合絕緣子串兩端安裝防鳥糞均壓環(huán)。通過查閱資料和調(diào)查，國(guó)內(nèi)外防鳥糞均壓環(huán)均安裝在懸垂復(fù)合絕緣子串上端，其功能是避免和減少鳥糞對(duì)復(fù)合絕緣子的污染，增加長(zhǎng)串鳥糞與復(fù)合絕緣子的電氣間隙，有效的減少鳥糞閃絡(luò)故障。根據(jù)前文鳥啄耐張桿塔復(fù)合絕緣子兩端靠近金具處護(hù)套居多的特點(diǎn)，論文創(chuàng)新防鳥糞均壓環(huán)的安裝方式，在耐張桿塔復(fù)合絕緣子兩端安裝防鳥糞均壓環(huán)。鳥類站在絕緣子兩端的聯(lián)板或金具上時(shí)，因防鳥糞均壓環(huán)的阻擋，無(wú)法直接叨啄復(fù)合絕緣子的端部護(hù)套，從而減少了耐張復(fù)合絕緣子兩端護(hù)套鳥啄損傷。

圖4 復(fù)合絕緣子端部加裝防鳥啄護(hù)套

2）加裝防鳥啄復(fù)合絕緣子端部護(hù)套。該護(hù)套采用與復(fù)合絕緣子護(hù)套相同材料的硅橡膠材質(zhì)，安裝在絕緣子橫擔(dān)側(cè)第一片傘裙至球頭與芯棒連接處和導(dǎo)線側(cè)第一片傘裙至碗頭與芯棒連接處，采用單片開合式結(jié)構(gòu)，一端用專用的卡子進(jìn)行固定，結(jié)合面采用專用的粘接劑。在絕緣子端部外加裝該護(hù)套，在無(wú)法避免鳥啄復(fù)合絕緣子端部護(hù)套的情況下，對(duì)復(fù)合絕緣子本身的端部護(hù)套加以保護(hù)。加裝的復(fù)合絕緣子端部護(hù)套受鳥類啄傷后可以及時(shí)更換、補(bǔ)裝，而不需更換整支絕緣子，節(jié)省了更換復(fù)合絕緣子的材料費(fèi)和人工費(fèi)，顯著降低了運(yùn)維成本，提高了線路運(yùn)行的可靠性。

2.3 復(fù)合絕緣子防鳥害技防措施

在架空輸電線路復(fù)合絕緣子防鳥害方面，除了常規(guī)的在線路桿塔上安裝超聲波驅(qū)鳥器、反光風(fēng)鏡、防鳥刺、防鳥擋板以及安裝防鳥糞均壓環(huán)等防范措施外，論文利用紅外測(cè)溫、絕緣故障預(yù)警系統(tǒng)等技術(shù)手段，提高發(fā)現(xiàn)復(fù)合絕緣子護(hù)套破損缺陷的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，減少設(shè)備故障率，提高線路安全運(yùn)行水平。

1）基于紅外測(cè)溫技術(shù)的復(fù)合絕緣子護(hù)套破損缺陷監(jiān)測(cè)。復(fù)合絕緣子的護(hù)套破損后，處于強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣子破損處因局部放電產(chǎn)生的氮氧化物與水結(jié)合，生成的酸會(huì)進(jìn)一步腐蝕，加速絕緣老化，水分潮氣滲入破損處后在電場(chǎng)和化學(xué)作用下形成碳化通道，所形成的碳化通道在降低阻值的同時(shí)，減少了絕緣子的有效絕緣距離，增大穿透性泄漏電流，使絕緣子劣化部位溫度升高[4]。

紅外測(cè)溫技術(shù)，正是利用復(fù)合絕緣子護(hù)套破損后會(huì)產(chǎn)生局部溫升的特點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，減少了人員登桿檢查的工作量，提高了工作效率。

2）基于行波理論的輸電線路絕緣故障預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用。當(dāng)線路上掛網(wǎng)運(yùn)行的復(fù)合絕緣子因護(hù)套破損芯棒外露而發(fā)生局部閃絡(luò)時(shí)，在線路上產(chǎn)生由局部閃絡(luò)故障點(diǎn)向線路兩端傳播的高頻暫態(tài)行波。線路絕緣故障預(yù)警系統(tǒng)通過絕緣子局部閃絡(luò)放電產(chǎn)生的故障行波來(lái)實(shí)現(xiàn)初始閃絡(luò)定位，并根據(jù)故障行波特征量的變化分析出線路絕緣情況，對(duì)運(yùn)行的復(fù)合絕緣子絕緣性能進(jìn)行判斷。絕緣故障預(yù)警系統(tǒng)主要由硬件提取行波信號(hào)，在線修正的ns級(jí)衛(wèi)星同步時(shí)間等來(lái)實(shí)現(xiàn)輸電線路絕緣故障的精確定位和預(yù)警[5]。

圖5 復(fù)合絕緣子護(hù)套破損紅外測(cè)溫試驗(yàn)

當(dāng)復(fù)合絕緣子因護(hù)套破損而發(fā)生局部閃絡(luò)放電時(shí)，線路絕緣故障預(yù)警系統(tǒng)可以準(zhǔn)確判斷出故障發(fā)生的具體位置，提高了復(fù)合絕緣子護(hù)套鳥啄破損缺陷發(fā)現(xiàn)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，有效地減少了線路外絕緣跳閘故障的發(fā)生。

圖6 復(fù)合絕緣子護(hù)套破損絕緣故障預(yù)警試驗(yàn)

3 結(jié)論

復(fù)合絕緣子防鳥害管理、保護(hù)、技防措施的綜合運(yùn)用，有效的減少了復(fù)合絕緣子鳥啄事件的發(fā)生，提高了復(fù)合絕緣子護(hù)套鳥啄破損的發(fā)現(xiàn)率、及時(shí)率，降低了線路運(yùn)維成本，減少了復(fù)合絕緣子鳥害故障的發(fā)生，提高了輸電線路的供電可靠性。

[1] 孫竹森, 李震宇, 張建斌, 等. 1000kV特高壓交流輸電線路復(fù)合絕緣子鳥害原因分析及對(duì)策[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2009, 33(10): 52-54.

[2] 易輝, 熊幼京, 周剛, 等. 架空輸電線路鳥害故障分析及對(duì)策[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2008, 32(20): 95-100.

[3] 張銳, 吳光亞. 500kV交、直流輸電線路鳥啄損壞復(fù)合絕緣子統(tǒng)計(jì)和分析[J]. 電瓷避雷器, 2005(5): 8-11.

[4] 金光熙, 權(quán)光日, 郎成, 等. 故障絕緣子的發(fā)熱機(jī)理及其紅外熱像檢測(cè)[J]. 電瓷避雷器, 2011(5): 12-15.

[5] 趙慶喜, 蔡夏詩(shī), 盛從兵, 等. 基于行波理論的電力線路絕緣故障預(yù)警系統(tǒng)[J]. 電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào),2014(3): 66-72.