輸電線路鳥害故障特征分析及防護(hù)措施研究

芶慶松

摘要：通過對(duì)輸電線路故障進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，鳥害故障已成為導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)安全事故的關(guān)鍵因素，較為常見的鳥害故障有鳥類筑巢故障、鳥類捕食故障、鳥類飛行故障、鳥糞引起閃絡(luò)故障以及捕食鳥類故障?；诖耍簿托枰嚓P(guān)部門及人員能夠重視鳥害故障的防范重要性，根據(jù)鳥害故障的產(chǎn)生原因和特點(diǎn)，以及我國(guó)環(huán)境變化特征，制定出促使電力行業(yè)與自然環(huán)境和諧發(fā)展的防范措施。

關(guān)鍵詞：輸電線路;鳥害故障;特征;防護(hù)措施

隨著人類保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，鳥類的種群和數(shù)量逐年增加，活動(dòng)范圍日趨擴(kuò)大，給輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了極大的威脅。根據(jù)近年來(lái)的事故跳閘統(tǒng)計(jì)，由鳥害造成的事故跳閘位居第三位。鳥害故障的頻發(fā)，給電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行造成了極大損害，因此做好輸電線路的防鳥害工作極為必要。

1電網(wǎng)鳥害故障的原因與特點(diǎn)

電網(wǎng)線路鳥害故障的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，鳥害故障常出現(xiàn)在春季、冬季，究其原因是鳥類遷徙發(fā)生在這兩個(gè)季節(jié)，它們?cè)谶w徙時(shí)會(huì)在電網(wǎng)的線纜、桿塔等位置棲息或筑巢。這樣看來(lái)，季節(jié)性是電網(wǎng)鳥害故障的一個(gè)特點(diǎn)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)還顯示，夜晚是鳥害故障頻繁出現(xiàn)的時(shí)間段，因此，鳥害故障還具有時(shí)間性的特點(diǎn)。而且，鳥害故障還具有區(qū)域性的特點(diǎn)，它們多棲息在靠近河流、山林、農(nóng)野等區(qū)域的電網(wǎng)線路上，這些地帶地廣人稀，是鳥類喜好的生存地。除此之外，由于鳥類筑巢多依賴以往的位置，就算人們清理了他們的鳥巢，第二年可能還會(huì)選擇在這個(gè)地方筑巢，所以也造成了鳥害故障隨著筑巢反復(fù)而具有復(fù)發(fā)性的特點(diǎn)。最后，鳥害故障有保護(hù)動(dòng)作瞬間性的特點(diǎn)。鳥類在電網(wǎng)線纜上展翼?xiàng)?huì)造成相間短路，電網(wǎng)線纜上存在筑巢采用的藤蔓、樹枝、金屬絲等雜物會(huì)引發(fā)接地或相間短路，導(dǎo)致線路保護(hù)動(dòng)作，從而開關(guān)瞬間跳閘。

2鳥害故障種類

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，輸電線路鳥害故障主要有以下幾種類型：鳥糞閃絡(luò)、鳥巢材料故障、鳥體閃絡(luò)故障、鳥類天敵故障等等。其中鳥糞故障是所有鳥害故障的最典型形式，其占比最高。

2.1鳥體閃絡(luò)故障

鳥類喜好在桿塔上筑巢或者棲息，其中部分體型較大的鳥類，如白鷺、天鵝、白鸛、黑鸛等鳥類，其翼展往往超過1m以上，當(dāng)這種大型鳥類在輸電線路上飛行時(shí)，易造成相間短路或者單相對(duì)地短路。由鳥身體直接造成的故障一般易發(fā)生于110kV及以下輸電線路上，220kV及以上電壓等級(jí)更高，絕緣子串長(zhǎng)，一般不會(huì)直接形成鳥體閃絡(luò)故障。

2.2筑巢材料故障

鳥類一般于春季開始在桿塔上進(jìn)行筑巢，其采用的筑巢材料中往往包含長(zhǎng)條形稻草、樹枝或藤曼等等。當(dāng)鳥類在輸電線路附近飛行時(shí)，易將筑巢材料滑落，或者鳥巢在風(fēng)吹、鳥類活動(dòng)下造成筑巢材料掉落，當(dāng)長(zhǎng)條形且?guī)в幸欢▽?dǎo)電性的筑巢材料沿導(dǎo)線附近掉落時(shí)，易引起間隙的局部甚至全部橋接，形成閃絡(luò)。

2.3鳥糞閃絡(luò)

因鳥類排便活動(dòng)引起的輸電線路跳閘被稱為鳥糞閃絡(luò)。根據(jù)形成機(jī)理的不同，可將鳥糞閃絡(luò)分為兩種，一是鳥糞空間閃絡(luò)，二是鳥糞污閃。當(dāng)較大體型鳥類排便時(shí)，易形成一段較長(zhǎng)的且連續(xù)的條狀鳥糞，由于鳥糞具有一定的電導(dǎo)率，當(dāng)鳥糞沿絕緣子旁下落時(shí)，易引起空間電場(chǎng)的嚴(yán)重畸變，最終誘發(fā)閃絡(luò)。這種由鳥糞引起絕緣子旁空氣間隙擊穿的閃絡(luò)即為鳥糞空間閃絡(luò)，主要出現(xiàn)在220kV及以下電壓等級(jí)，500kV及以上電壓由于絕緣子串長(zhǎng)足夠長(zhǎng)，一般難以發(fā)生鳥糞空間閃絡(luò)。除了直接導(dǎo)致閃絡(luò)外，鳥類排便時(shí)往往容易在絕緣子上留下鳥糞痕跡，隨著鳥糞的不斷累積，在潮濕的氣候下，容易形成絕緣子沿面閃絡(luò)，這種類型的閃絡(luò)特征與絕緣子污閃基本一致。

2.4鳥類天敵故障

輸電線路上鳥類活動(dòng)的存在易吸引其天敵，例如蛇類。當(dāng)蛇類在輸電線路上爬行時(shí)，容易短接線路形成閃絡(luò)。

2.5復(fù)合絕緣子故障

部分鳥類有啄食復(fù)合絕緣子的習(xí)慣，如喜鵲、啄木鳥等。鳥類的啄食使得絕緣子護(hù)套、芯棒受損，在潮濕的氣候環(huán)境下，易產(chǎn)生局部放電，使得絕緣子的電性能及機(jī)械性能急劇惡化，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致脆斷的嚴(yán)重事故。

3鳥害故障特征

鳥類是鳥害故障的主體，而鳥類活動(dòng)受多種因素的影響，因此鳥害故障呈現(xiàn)出了典型的時(shí)間、地理以及季節(jié)特征，不同地區(qū)或不同季節(jié)的鳥害故障呈現(xiàn)的形式有顯著的差異。

3.1季節(jié)特征

季節(jié)的變換對(duì)鳥類活動(dòng)具有顯著的影響，所以鳥害故障具有明顯的季節(jié)特征。春季為大部分鳥類的繁殖及覓食季節(jié)，鳥類活動(dòng)頻繁程度高于其他季節(jié)，因此輸電線路春季鳥害故障出現(xiàn)的頻度明顯高于其他季節(jié)。秋季為各種作物的豐收季節(jié)，鳥類有充足的食物供給，因此易產(chǎn)生大量的排便，由此引起的鳥糞閃絡(luò)也呈高發(fā)的特點(diǎn)。

3.2地理特征

鳥類種類及分布與地理環(huán)境有緊密聯(lián)系，因此鳥害故障與地理環(huán)境具有高度相關(guān)性。根據(jù)歷年電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，鳥害故障多發(fā)生于跨越山川、河流、湖泊、森林的線路區(qū)段，一來(lái)遠(yuǎn)離人類活動(dòng)的干擾，二來(lái)這些地區(qū)可以為鳥類提供充足的食物，另外，也有較好的天然棲息環(huán)境。這些地區(qū)發(fā)生的鳥害故障多數(shù)為鳥糞閃絡(luò)故障，而鳥巢類故障則相對(duì)少見，這是因?yàn)轼B類有較好的棲息環(huán)境，無(wú)需在桿塔上筑巢的緣故。

3.3電壓等級(jí)

鳥害故障多發(fā)生于220kV及以下電壓等級(jí)輸電線路上，由于電壓等級(jí)較低，絕緣子串長(zhǎng)較短，鳥類活動(dòng)能輕易的引起間隙電場(chǎng)畸變以致發(fā)生閃絡(luò)。而500kV及以上電壓等級(jí)則相對(duì)較難發(fā)生閃絡(luò)。

3.4桿塔結(jié)構(gòu)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，直線塔上鳥害故障發(fā)生概率高于耐張塔，這是由于直線塔的塔身結(jié)構(gòu)更方便鳥類駐留。相比于V型布置的絕緣子串，I型絕緣子串上相對(duì)跟更容易積累鳥糞，因此I型串絕緣子更容易發(fā)生鳥糞污閃事故。

3.5重合閘成功率

鳥害故障中除了鳥體、鳥類天敵、鳥糞污閃外，其余集中類型都是瞬時(shí)性接地故障，因此能成功重合閘。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，某地區(qū)總計(jì)399次鳥害故障，其中重合閘成功次數(shù)為376次，高達(dá)94%，具有較高的重合閘成功率。

4防治措施

與傳統(tǒng)的外破及雷擊等故障不同的是，鳥害故障由鳥類活動(dòng)引起，而鳥類活動(dòng)的影響因素多，不確定性大，且鳥類具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力與調(diào)節(jié)能力，使得鳥類活動(dòng)的防范措施實(shí)施起來(lái)難度很大，無(wú)法起到很好的效果。根據(jù)電網(wǎng)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同地區(qū)、不同電壓等級(jí)輸電線路，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、可行性等，已形成了差異化的防鳥措施。

4.1布設(shè)防鳥擋板

布設(shè)防鳥擋板的目的是防止鳥糞沿絕緣子旁邊下落，或者避免鳥糞掉落在絕緣子傘裙上，可以避免因鳥糞引起的閃絡(luò)發(fā)生。防鳥擋板一般安裝在桿塔頂部，絕緣子與導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的正上方。

4.2布設(shè)防鳥網(wǎng)

防鳥網(wǎng)一般布設(shè)于貓頭結(jié)構(gòu)塔形的中間橫擔(dān)處，用于防止鳥類進(jìn)入，以達(dá)到避免鳥害故障發(fā)生的目的。防鳥網(wǎng)一般用金屬絲織成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

4.3安裝防鳥拉線

與安裝防鳥網(wǎng)的目的相同的是，本質(zhì)上是阻止鳥類活動(dòng)，包括駐留以及筑巢等等。該措施實(shí)施起來(lái)相對(duì)容易，且投資小，可以產(chǎn)生持續(xù)性效果，對(duì)于易筑巢的桿塔，多采用這種措施。

4.4大盤徑絕緣子

采用特制的絕緣子，其中從上往下第一片絕緣子的傘裙面積顯著大于其他絕緣子，主要作用是當(dāng)鳥類有排便等活動(dòng)時(shí)，大盤徑絕緣子遮擋鳥糞的下落，其作用與防鳥擋板相似。

4.5驅(qū)鳥器

前面幾種措施均是采用預(yù)防的手段，盡可能降低鳥類活動(dòng)的影響，而驅(qū)鳥器則是采用一定的技術(shù)手段，對(duì)潛在可能落在桿塔上的鳥類間接或直接的驅(qū)離，最常見的驅(qū)鳥器有風(fēng)車式驅(qū)鳥器以及超聲波驅(qū)鳥器等。風(fēng)車式驅(qū)鳥器通過自然風(fēng)力驅(qū)動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)，旋翼上安裝有紅色或黃色的反光鏡，旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生變化的紅光或黃光，引起鳥兒警覺甚至是不敢靠近。這種措施結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝便捷，但存在著以下問題：一是帶旋轉(zhuǎn)功能的器械在自然環(huán)境下機(jī)械性能易老化，長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性不高，二是鳥類對(duì)光照具有一定的適應(yīng)性，無(wú)法起到長(zhǎng)期驅(qū)鳥效果。因此應(yīng)用效果不夠理想。超聲波驅(qū)鳥器則是通過聲音來(lái)驅(qū)趕鳥類，其做法是，通過錄制鳥類恐懼的聲音，周期性的播放，對(duì)鳥類進(jìn)行恐嚇以達(dá)到驅(qū)鳥的目的。與風(fēng)車式驅(qū)鳥器類似的是，鳥類適應(yīng)性較強(qiáng)，一旦適應(yīng)了這種驅(qū)鳥器后，驅(qū)鳥效果將大打折扣。

4.6防鳥刺

防鳥刺能有效預(yù)防掛點(diǎn)處鳥的活動(dòng)，且經(jīng)濟(jì)性好、安裝方便被廣泛應(yīng)用于輸電線路防鳥害治理措施之中。防鳥刺打開后的防護(hù)半徑有限，當(dāng)鳥類在懸垂絕緣子掛點(diǎn)上方的防鳥刺間隙中排便時(shí)，鳥糞滴落短接導(dǎo)線與塔身之間的空氣間隙仍然會(huì)引起跳閘，除此之外，時(shí)間長(zhǎng)久以后，防鳥刺生銹、變形、散落影響檢修的同時(shí)也威脅著電網(wǎng)安全。

4.7封堵式方法

要想保證這種方法奏效，就要求工作人員熟悉當(dāng)?shù)伉B類的種類、生活習(xí)慣、活動(dòng)范圍等，還需要做好遷徙鳥類的調(diào)查研究工作，這樣才能夠根據(jù)所掌握的具體情況封堵鳥類的活動(dòng)范圍，將其驅(qū)趕到事先為其提供的活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，保證鳥類生活不被干擾的用時(shí)，輸電線路可以正常運(yùn)行下去。其主要做法就是把防鳥盒子擺放在電塔高處。這種盒子一般絕緣性十分良好，借助夾板可以將其安放在線路兩端。此外，工作人員需要做好巡查工作，避免因?yàn)閻毫犹鞖鈱?dǎo)致盒子無(wú)法正常使用。

5結(jié)語(yǔ)

深入理解鳥害故障是防治工作開展的基礎(chǔ)，盡管人類已經(jīng)對(duì)鳥類故障進(jìn)行了大量廣泛而深入的研究，然而目前輸電線路鳥害故障防治難題仍未得到徹底根除，因此相關(guān)工作需持續(xù)深入進(jìn)行下去。

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