鳥類給輸電線帶來的危害

成琳嵐

生活中，我們常常能見到一群群可愛的鳥兒高高地棲在電線桿或是輸電線上，煞是悠閑自在?？蓪＜覅s告訴我們：對于我們?nèi)祟惿钪陵P(guān)重要的電力系統(tǒng)來說，這些安靜的小家伙帶來的麻煩可不小呢！

這是一場席卷全球的“戰(zhàn)爭”?！皵橙恕闭龑χ覀兊碾娋W(wǎng)、變電站和輸電塔不停歇地進(jìn)行著攻擊。即便我們建造的電網(wǎng)已經(jīng)能夠抵御最狂暴的雷擊，可面對這些“敵人”源源不斷的攻擊，我們的電網(wǎng)系統(tǒng)還是有些招架不住了。更何況，這樣的戰(zhàn)爭一打就是一百年！在一個世紀(jì)的時間里，我們的電網(wǎng)系統(tǒng)不斷地升級，其目的之一就是為了抵抗這一最為恐怖的敵人——鳥糞。

“1923危機(jī)”的元兇？

密密麻麻的電網(wǎng)成為鳥兒的棲身之地

第一次大規(guī)模的襲擊始于1923年的美國加州。那時，正處于火熱發(fā)展中的洛杉磯市依靠390千米外的比格克里克水電廠維持著整個城市的電力供應(yīng)。南加州愛迪生電力公司為了滿足越來越大的電力需求，將這390千米的高壓輸電線載荷從150千伏提升至了220千伏?？墒?，當(dāng)這一項目完成之后，輸電線路卻開始頻繁地出現(xiàn)因閃絡(luò)效應(yīng)而引起的斷電故障，即架空的帶電電纜與接地的金屬支架間，不知因什么原因而產(chǎn)生了短接，形成多次人造閃電，進(jìn)而觸發(fā)了保護(hù)裝置，使得整個電網(wǎng)跳閘，并且還燒壞了好些基礎(chǔ)設(shè)施。

這樣的斷電事故每個月都會出現(xiàn)好幾次，而且完全找不到原因。僅1923年6月到8月期間，這條輸電線就總共出現(xiàn)了31次因閃絡(luò)導(dǎo)致的斷電故障。這被稱為“1923危機(jī)”。那時，電力公司認(rèn)為，這樣高的故障頻率會大大影響到公司的進(jìn)一步擴(kuò)張，因此，高壓輸電線項目的地位在當(dāng)時真是岌岌可危，面臨著馬上就要被取消的壓力。

不過，看看現(xiàn)在早已遍布城鄉(xiāng)的高壓輸電線，我們不禁會問，那后來又發(fā)生了什么？

一天，一位比格克里克水電廠的員工看見，原本在輸電桿塔上休息的一只鷹，突然朝著下方拉撒了一番。因為重力作用，排泄物在空中形成了一道長長的弧線。之后，這只鷹便翩然飛走了。

不久，消息傳到了工程師哈羅德·米切那的耳中。米切那同時也是位業(yè)余的鳥類研究學(xué)者，敏感的他立即意識到，也許自己已經(jīng)找到了頻繁斷電事故的元兇。鳥類的排泄物是導(dǎo)電的，其他的電力公司對此也是早有所聞。從當(dāng)?shù)氐牧?xí)俗上來說，被鳥糞擊中是件幸運的事，可對于電網(wǎng)系統(tǒng)來說，這簡直是太糟糕了。因為這不可避免地會導(dǎo)致產(chǎn)生斷電故障。

那么，元兇到底是不是鳥糞呢？要想證明這一點卻很難。因為如果真是鷹的糞便導(dǎo)致了閃絡(luò)現(xiàn)象，那么這些骯臟的排泄物也會被超強的電流瞬間蒸發(fā)掉，不留一絲痕跡。那么，最好的辦法只能是反證，即試著先趕跑那些鳥兒，借此看一看能否降低斷電故障的頻率。

但是，這樣的反證在早期還是遇到了麻煩，不好操作。因為，如果在一個輸電桿塔上架設(shè)了防鳥的金屬刺，其結(jié)果也不過是將這些狡猾的鳥兒們驅(qū)趕到到另一個輸電桿塔上而已。好在米切那沒有放棄。他和同事們持續(xù)不懈地在每個輸電桿塔上設(shè)置越來越多的防鳥裝置，還在電線下方設(shè)置了專門用于接鳥糞的鐵盤。漸漸地，這樣的努力收到了成效。閃絡(luò)現(xiàn)象被控制住了，斷電故障的頻率終于降到了公司可控的范圍之內(nèi)。除此之外，不少電力公司還架設(shè)了預(yù)備電路，以防在又一次斷電故障發(fā)生時，能夠及時進(jìn)行切換和補救。

斷電事故造成的損失巨大

安裝防鳥刺能讓鳥類無法靠近，但同時也可能傷害到鳥類。

從1923年到現(xiàn)在，我們對閃絡(luò)現(xiàn)象和鳥糞之間的關(guān)系已經(jīng)有了進(jìn)一步的認(rèn)識。好的飛行員都知道，要在起飛前盡量地減少不必要的負(fù)重。同樣，鳥兒也是如此。這就是為什么它們會在起飛前排泄的原因。像金雕這樣的大型鳥類，其排泄物之多，可以在空中瞬時形成一個長達(dá)兩米的弧線。而且，由于高壓電可以在一定距離的空氣中傳輸，因此，這些排泄物根本不需要碰到電線就可以導(dǎo)電。進(jìn)而就觸發(fā)了閃絡(luò)效應(yīng)。這也解釋了為什么在1923年時，當(dāng)輸電線電壓一旦升高時，閃絡(luò)造成的斷電事故就變得那么的頻繁。

也許對于當(dāng)時的工程師來說，那場戰(zhàn)役算是打贏了。但即使到了21世紀(jì)的今天，我們的電網(wǎng)系統(tǒng)仍然苦于這些鳥害造成的設(shè)備損毀和電路中斷等問題。對此，專職故障檢修的工程師可是見多了。一旦有電力公司懷疑自己的電網(wǎng)被鳥或是其他動物所干擾，故障檢修的工程師就會到場進(jìn)行排查和檢修。有時候，一只大型的鳥兒可能一不小心站在了平行的兩條輸電線上，導(dǎo)致自身被電擊，留下一具燒焦的尸體;而有時，當(dāng)現(xiàn)場干干凈凈，什么都沒有的時候，他們就得好好檢查一下，看到底是什么原因?qū)е铝耸鹿实漠a(chǎn)生。

這些斷電事故造成的損失是巨大的。曾經(jīng)在南非的一起斷電事故調(diào)查中，因為線路故障，一家正在運營的鋼鐵廠不幸斷電，熔化的鐵水冷卻后封住了滾軸，迫使鋼鐵廠最后不得不把整條生產(chǎn)線的滾軸都撤掉，重新安裝。另外，斷電可能造成的放射性塵埃擴(kuò)散也不容小覷。2004年，一次閃絡(luò)造成的斷電故障從美國的新墨西哥州一直蔓延到了加拿大，為了確保安全，位于斷電區(qū)域內(nèi)的一個核電廠也不得不被迫關(guān)停。

在各種各樣的鳥害事故中，由于鳥類在空中的排泄而導(dǎo)致的斷電可能是最富有戲劇性的一種，但這絕不會是全部。喜愛棲息于高處的鳥兒們還會使糞便在輸電設(shè)備上堆積，這些逐漸累積的風(fēng)干排泄物一旦遇到雨水襲來，哪怕是一點點斜風(fēng)細(xì)雨，都會化為最危險的導(dǎo)電體，對電網(wǎng)特別是一些大型變電站形成巨大的威脅。美國印第安納州曾經(jīng)組建了一支國家級的特別行動小組，以專門應(yīng)對鳥糞造成的電力事故。研究小組發(fā)現(xiàn)，即使是小鳥也會造成很大的問題。當(dāng)他們第一次到達(dá)事故現(xiàn)場調(diào)查時，他們驚呆了！那里的鳥糞堆得像一座小山！2013年時，僅僅因為一堆一米高的鴿子糞，就導(dǎo)致日本國內(nèi)遭受了一次嚴(yán)重斷電，而唯一的辦法只能是派人去把這些鳥糞清理干凈。

加大防御性措施

可要清理鳥糞，說起來容易，做起來也難。由于高壓輸電線不能說關(guān)就關(guān)，清理時，工作人員必須先給離地50米的輸電線套上一層絕緣防護(hù)層，然后直升機(jī)清理小隊再出動，用高壓清洗機(jī)來進(jìn)行打掃。為了防止水和電產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，清理隊會使用高度蒸餾水來進(jìn)行清洗，以減小水的導(dǎo)電能力。但即便如此，每次清理高壓輸電設(shè)備上的鳥糞時，人們依舊會面臨爆炸的危險。

鑒于這樣的情況，有些電力公司開始在自己的電網(wǎng)系統(tǒng)中安置各種各樣的設(shè)備，例如丙烷燃料槍、超聲波噪音發(fā)射器、化學(xué)驅(qū)蟲劑、氣球、閃光燈，甚至是塑料做的仿真貓頭鷹來達(dá)到驅(qū)趕鳥類的目的。但是，所有這些方法都只能起到短時效果。一旦鳥兒們習(xí)慣了這些干擾，它們便能重新回到自己喜愛的固定棲息地點。當(dāng)然，它們的排泄物更是無可避免了。

這就是為什么有些電力公司會逐步加大防御性措施，例如為自己的電網(wǎng)系統(tǒng)整個兒裝上一層絕緣材料進(jìn)行防護(hù)。這樣做雖然可以起到作用，但成本實在太高了。有些公司則會沿用傳統(tǒng)的安裝防鳥刺的方法，來驅(qū)趕鳥類?？墒?，傳統(tǒng)的方法也并非周全之策。一方面，如果用塑料的防鳥刺，其材質(zhì)經(jīng)不起日光中紫外線的考驗，極易老化;另一方面，如果采用金屬的防鳥刺，則有可能傷害到鳥類。其實，要是有鳥兒肆意闖禍，最簡單的辦法就是掏出自己的獵槍來解決，可問題就在于，很多鳥類都是受到法律保護(hù)的物種。要在不傷害到它們的同時驅(qū)趕它們，電力工程師們?yōu)榇丝烧媸莻噶四X筋。

讓鳥害造成的斷電事故成為過去

這時，工程師想到了一個好辦法。如果單純地毀掉鳥巢沒用的話，那么重新給它們安置一個家怎么樣？事實證明，這對于很多鳥類都是有效的。試想，如果讓某座電力設(shè)施完全被隔絕，那么鳥類只會去尋找下一個可以棲息的電力設(shè)施作為備用，這不還是會讓我們瞎忙活一場么？最好的辦法就是，誘使它們棲息到電線桿塔的某個特殊地帶，只要其排泄行為不造成負(fù)面影響就好了。

這樣的思路是可行的，但需要徹底解決鳥害問題，我們的整個電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施可能都需要重新來過。2014年，針對電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電力工程師們就提出了好些新型的設(shè)計方案。例如，將導(dǎo)電系統(tǒng)內(nèi)置到一個中心柱里，用絕緣材料將其包裹住，并使帶電的電纜與其形成一定的夾角。這樣類似圣誕樹的結(jié)構(gòu)，會保證即使有鳥類棲息在電桿上，其排泄物也不會對導(dǎo)電的電纜造成影響。除此之外，工程師們還提出了“懸掛的籃框”等設(shè)計方案，也都是出于類似的考慮。

值得注意的是，這樣的設(shè)計理念已經(jīng)在實際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。最近，一種外形十分簡潔流暢，由丹麥設(shè)計建造的丁字形電纜塔已經(jīng)被英國國家電網(wǎng)所采納，準(zhǔn)備進(jìn)行大規(guī)模的建造使用。這樣的設(shè)計不僅使得鳥害造成的斷電事故成為過去，而且還提升了整個電網(wǎng)設(shè)施的美觀程度。我們終于可以和那些丑陋的防鳥刺說再見了！回頭看看，正是這些鳥糞促使我們建造出了更具美感的電力設(shè)施。就如古老的傳說那樣，這些曾經(jīng)被視作危險的敵人的鳥類排泄物，它們并非只給我們帶來困擾，同樣地，它們也給我們帶來幸運，使得我們走上了不斷進(jìn)步的道路。

由于鳥類在空中的排泄而導(dǎo)致的斷電可能是最富有戲劇性的一種。

閃絡(luò)現(xiàn)象（ flashover）

在高電壓作用下，氣體或液體介質(zhì)沿絕緣表面發(fā)生的破壞性放電。其放電時的電壓稱為閃絡(luò)電壓。發(fā)生閃絡(luò)后，電極間的電壓迅速下降到零或接近于零。閃絡(luò)通道中的火花或電弧使絕緣表面局部過熱造成炭化，損壞表面絕緣的現(xiàn)象稱為閃絡(luò)現(xiàn)象。

“閃絡(luò)”是一種放電現(xiàn)象。在運行的高壓電器出現(xiàn)的閃絡(luò)是指交流的三相之間或?qū)Φ?，直流的兩極之間或?qū)Φ兀⑼ㄟ^電孤形成的放電。并且閃絡(luò)是一種故障，這種故障是瞬時的，一般不會對電力系統(tǒng)的運行造成重大的影響，除非該系統(tǒng)保護(hù)及自動裝置的配置出現(xiàn)了問題。引起閃絡(luò)的原因是絕緣水平降低（如絕緣體的老化或污穢以及空氣的污染和霧霾等）。閃絡(luò)后，設(shè)備的具體位置上如瓷瓶、瓷柱、套管等設(shè)備上都會留下閃絡(luò)后燒傷的痕跡。

鳥害事故造成閃絡(luò)放電接地現(xiàn)象

在架空送電線路上，每到鳥兒下蛋季節(jié)，如不及時發(fā)現(xiàn)清除鳥巢，則較容易發(fā)生鳥害事故。鳥害事故的成因，是由于烏鴉或體積較大的水鳥在輸電塔桿的橫擔(dān)上或弓子跳線的上方筑巢。筑巢的稻草、芭蕉樹的纖維等細(xì)長雜物等被風(fēng)吹散飄下，使部分絕緣子短接，造成電氣距離不足而發(fā)生閃絡(luò)放電接地現(xiàn)象，保護(hù)裝置動作，線路跳閘。