架空輸電線路鳥害故障及其防治技術(shù)措施

張帥 張文瀚 楊國峰

摘 要：鳥害是威脅架空輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一。 根據(jù)近年來中國架空輸電線路發(fā)生的鳥害故障情況，筆者對架空輸電線路鳥害故障特征、形成機(jī)理進(jìn)行了分析，對應(yīng)用于中國輸電線路的鳥害故障防治措施進(jìn)行了全面分析和評價(jià)。 期望為架空輸電線路運(yùn)行維護(hù)部門的鳥害防治工作提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：架空線路 鳥害故障 防治措施

0.引言

架空輸電線路鳥害事故已成為影響輸電線路安全運(yùn)行的重大隱患之一，其影響程度僅次于雷電活動(dòng)與外力破壞，越來越引起國內(nèi)外電力部門的重視 。 南非 對該國1996-1999年間275kV系統(tǒng)的1326 次線路事故的統(tǒng)計(jì)表明，鳥糞閃絡(luò)引起的事故占 34%，居各類事故原因之首。 美國 IEEE（電氣電子工程師協(xié)會(huì)）1990 年的調(diào)查報(bào)告顯示， 輸電線路的故障近25%與鳥有關(guān)，而變電站的電氣設(shè)備因鳥引起的故障高達(dá)86%。 隨著中國生態(tài)保護(hù)、退耕還林政策的逐年推進(jìn)，鳥類數(shù)量增長、活動(dòng)頻繁，鳥類侵?jǐn)_架空輸電線路設(shè)施的現(xiàn)象有增長趨勢，由此造成的損失也越來越大。因此了解鳥害故障的特征、形成機(jī)理，進(jìn)而選擇有效的防鳥害措施對確保輸電線路的安全運(yùn)行有著重要的意義。筆者對架空輸電線路鳥害故障特征、形成機(jī)理及其防治措施進(jìn)行了全面的總結(jié)分析， 以期為架空輸電線路防鳥害工作提供參考。

1.鳥害故障類型

1.1鳥糞閃絡(luò)

鳥糞閃絡(luò)是由棲息在桿塔上的鳥類排泄物引起的閃絡(luò)事故，是鳥害故障主要原因。按形成機(jī)理，鳥糞閃絡(luò)可分為 2 種， 一是鳥糞污染絕緣子引起的閃絡(luò)，二是鳥糞下落畸變絕緣子串附近的電場引起的閃絡(luò)。

1.2鳥類筑巢故障

春季鳥類在輸電線路桿塔上筑巢、孵化，鳥筑巢時(shí)口叼樹枝、鐵絲、柴草等物，在線路上空或?qū)Ь€之間穿越飛行， 當(dāng)鐵絲等物落在橫擔(dān)與導(dǎo)線之間，就會(huì)造成線路故障。另外，刮風(fēng)時(shí)，桿塔上的鳥巢被風(fēng)吹散，掉落在帶電導(dǎo)線或懸式絕緣子上，也會(huì)造成短路接地故障。

1.3鳥類飛行故障

體形較大的鳥類，如水鳥、鷺鷥，其翅膀展開達(dá)1 m 以上。 這種大體形的鳥類飛行在導(dǎo)線間可能造成相間短路或單相接地故障。

1.4捕食鳥類故障

由于鳥在桿塔上筑巢或在塔頂停留時(shí)，引發(fā)蛇類向塔頂攀爬捕食鳥類。 由于蛇體形較長，在向塔頂攀爬過程中，短接絕緣子引起閃絡(luò)事故發(fā)生。

2.鳥害故障特征

2.1地理環(huán)境特征

由于不同的鳥類都有著不同的棲息習(xí)性和環(huán)境要求，這就形成了鳥害故障的地理環(huán)境特征。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分鳥害故障發(fā)生在人員稀少的丘陵、山地、水田，并且附近有水庫或水塘無樹林的地形、地貌地帶。究其原因，這種地帶可提供鳥類豐富的食物，又沒有高大的樹木，鳥為了繁殖和考慮自身的安全，只有選擇在輸電線路桿塔上筑巢，因此，這些地區(qū)易發(fā)生鳥害故障。 而在山區(qū)，有茂盛的樹林，鳥筑巢選擇的條件很多，鳥一般不會(huì)選擇在輸電線路的桿塔上搭建鳥巢。

2.2季節(jié)特征

由于鳥類的活動(dòng)受季節(jié)的影響很大，所以線路的鳥害故障也帶有明顯的季節(jié)特征。 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，冬春兩季是鳥害故障的多發(fā)期。究其原因：在冬季，由于鳥類的自然界棲息環(huán)境變得惡劣，導(dǎo)致電力線路桿塔上落鳥的概率增加，再加之冬季雨水少，落在絕緣子表面的鳥糞不易被清洗掉，從而加大了鳥糞污閃的概率。 而春季則是鳥類繁殖的旺季，電力線路桿塔上的鳥巢此起彼伏，發(fā)生鳥害故障的概率自然大大增加。 每年 8-10 月是農(nóng)作物成熟及收割期，鳥類吃食較多，排泄量隨之增多，且排泄周期縮短，鳥害故障也相應(yīng)會(huì)增多。

2.3時(shí)間特征

鳥糞閃絡(luò)故障多發(fā)生在夜間， 白天相對較少。究其原因，主要有 2 個(gè)方面：①候鳥為了覓食方便，晚上就棲息在鐵塔上，排放糞便污染絕緣子，引起絕緣子閃絡(luò)故障；②冬季夜間濕度大，霧、小雨、小雪會(huì)稀釋糞便，使絕緣子的外絕緣水平明顯下降，導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)故障。通過觀察，大型鳥類一般會(huì)在桿塔上棲息時(shí)或起飛前排便， 排出的糞便連續(xù)、稀釋且呈噴射狀， 糞便短接導(dǎo)線和橫擔(dān)間空氣間隙，造成空氣絕緣組合間隙縮短引起線路跳閘。

2.4電壓等級

從發(fā)生鳥害故障的線路電壓等級看，鳥類故障多數(shù)發(fā)生在 110 k V、220 k V 和 500kV電壓等級的線路上， 而35kV及以下電壓等級的鳥害故障較少。 究其原因，35kV以下的電壓等級多為城市配電網(wǎng)，附近鳥少，且為小鳥，每次鳥糞的量也很少，而且電壓低，能擊穿的空氣距離很小，絕緣子又不加均壓環(huán)，有傘裙的阻擋，所以鳥糞閃絡(luò)的概率不大。

2.5瞬間性、繼發(fā)性特征

瞬間性是指鳥害故障短時(shí)間接地、跳閘，一般均能重合成功。 繼發(fā)性是指鳥害故障會(huì)在同一天或相隔幾天再次甚至多次發(fā)生，故障點(diǎn)相對集中，往往在同一基桿塔發(fā)生重復(fù)性閃絡(luò)，或者相鄰塔位發(fā)生閃絡(luò)。究其原因，這與鳥類特有的“定期、定點(diǎn)、群居”的生活習(xí)性有關(guān)。

3.鳥害故障成因及機(jī)理分析

如前所述，鳥糞閃絡(luò)是鳥害故障的主要類型。從故障形成機(jī)理分析，鳥糞閃絡(luò)可分為2類，一是鳥糞污染絕緣子引起的閃絡(luò)，二是鳥糞下落畸變絕緣子串周圍的電場引起的閃絡(luò)。

3.1鳥糞污染絕緣子引起的閃絡(luò)

鳥糞污染絕緣子引起的閃絡(luò)一般認(rèn)為有兩種機(jī)理。其一是由于很稀的鳥糞傾瀉在絕緣子表面，這種稀的鳥糞導(dǎo)電率非常高，當(dāng)鳥糞量達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)短接絕緣子傘裙邊而導(dǎo)致絕緣子串的沿面閃絡(luò)。其二是鳥糞在同一絕緣子串日積月累，干鳥糞和濕鳥糞混合達(dá)到一定數(shù)量，一旦遇到濕潤天氣，就會(huì)發(fā)生閃絡(luò)放電， 這樣的閃絡(luò)形式與大氣污染在絕緣子串表面積污所引起的污穢閃絡(luò)十分類似.

3.2鳥糞下落畸變絕緣子串附近電場引起的閃絡(luò)

模擬絕緣子鳥糞閃絡(luò)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，對鳥糞閃絡(luò)機(jī)理及閃絡(luò)條件進(jìn)行了研究。 發(fā)現(xiàn)鳥糞閃絡(luò)主要是在鳥糞傾瀉的瞬間，絕緣子串附近的電場畸變，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)舸?，而不是以往僅僅認(rèn)為的絕緣子串的沿面閃絡(luò)。 對于此類閃絡(luò)故障，絕緣子串表面并無鳥糞沾附。 因此，原來認(rèn)為的許多不明原因的閃絡(luò)故障中，應(yīng)有相當(dāng)一部分實(shí)際上屬于鳥糞閃絡(luò)。 模擬試驗(yàn)研究結(jié)果表明，鳥糞閃絡(luò)具有一定的規(guī)律性。

4.鳥害故障防治技術(shù)措施

4.1驅(qū)鳥型措施

驅(qū)鳥型措施是設(shè)法讓鳥類遠(yuǎn)離架空線路設(shè)施。目前，在中國架空輸電線路上應(yīng)用較多的驅(qū)鳥裝置有風(fēng)車式驅(qū)鳥器等。

（1）風(fēng)車式驅(qū)鳥器是中國最早進(jìn)入市場的驅(qū)鳥器。其原理是將風(fēng)車式的驅(qū)鳥器安裝在鐵塔上，在風(fēng)的作用下驅(qū)鳥器旋轉(zhuǎn)來恐嚇鳥類。有的在驅(qū)鳥器上還涂上一層反光材料，在太陽的照射下，反光來驅(qū)趕鳥。 現(xiàn)場中還有將此類驅(qū)鳥器外型作成鷹狀的.

（2）防鳥刺為一束向上的鋼刺，罩住絕緣子串上方橫擔(dān)，一般用多股鋼絞線，一端固定、一端散開，形成“蘑菇”狀，或采用冷拔鋼絲焊接成“云杉樹”狀。

4.2隔離型措施

隔離型措施是將鳥類活動(dòng)與線路帶電的關(guān)鍵部位分隔開。目前，在中國架空輸電線路上應(yīng)用較多的隔離型措施有絕緣防鳥隔板、橫擔(dān)封堵帽和桿頂防鳥罩等。

4.3引導(dǎo)型措施

引導(dǎo)型措施是指在有鳥類活動(dòng)區(qū)域，若隔離效果有限而又不宜強(qiáng)行驅(qū)逐時(shí)，則主動(dòng)為鳥類提供棲息場所，同時(shí)避開線路設(shè)施。 例如，在線路附近人為立桿設(shè)巢吸引鳥類駐留，從而減弱其對線路設(shè)施的影響。引導(dǎo)型措施在歐美電網(wǎng)中應(yīng)用較多。 例如在美國，禿鷲、魚鷹等受法律保護(hù)，其在桿塔上的巢穴不能隨意破壞， 因而在桿塔附近立模擬桿， 桿上設(shè)鳥巢。在中國，引導(dǎo)型措施應(yīng)用較少。 有的做法是在桿塔適當(dāng)位置懸掛一個(gè)小竹籃給鳥主動(dòng)提供一個(gè)巢穴。

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