輸電線路鳥害綜合防治技術(shù)研究

胡 堅(jiān)，郭 浩，章志鴻

(無錫市廣盈電力設(shè)計(jì)有限公司，無錫市友誼南路58號(hào) 214000)

近幾年，隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展及自然生態(tài)環(huán)境的改善，鳥類在輸電線路周邊的活動(dòng)日益增多，因鳥類活動(dòng)而導(dǎo)致的架空線路故障頻率明顯上升。根據(jù)相關(guān)電力管理部門的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究分析，架空線路上與鳥有關(guān)的故障可進(jìn)一步細(xì)分為鳥巢類、鳥糞類、鳥體短接類、鳥啄類等[1-2]。其中，鳥糞類災(zāi)害由于會(huì)引起輸電線路絕緣閃絡(luò)，造成線路接地故障從而引發(fā)保護(hù)動(dòng)作，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行造成了較大影響，是目前主要的鳥類災(zāi)害。

因此，提高輸電線路防鳥害水平，減少鳥糞類鳥害對(duì)電力設(shè)備的損壞，降低輸電線路跳閘率。安裝配置相應(yīng)的防鳥害裝置，對(duì)保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地供電具有重大意義[3]。

文中針對(duì)鳥害類型及機(jī)理，區(qū)域分布及規(guī)律進(jìn)行了分析，提供了鳥害辨識(shí)典型圖例。并研究了常見的鳥害預(yù)防措施，并針對(duì)不足提出新型的防鳥措施設(shè)計(jì)。

1 鳥害類型及機(jī)理

鳥害類型一般可分為鳥巢類、鳥糞類、鳥體短接類和鳥啄類等四大類。各類鳥害機(jī)理如下。

鳥巢類主要是指鳥類在架空線路的桿塔上筑巢時(shí)，較長(zhǎng)的筑巢材料會(huì)減小或直接短接空氣間隙，導(dǎo)致線路跳閘。

鳥糞類主要是指鳥類在桿塔周邊排泄糞便，鳥糞附著在桿塔上形成導(dǎo)電通道，引起桿塔空氣間隙擊穿，或者鳥糞附著在絕緣子上，引起絕緣子表面閃絡(luò)，導(dǎo)致線路短接跳閘。

鳥體短接類主要是指較大體型鳥類落在架空線路上，使輸電線路相間或相地間的空氣間隙變小，導(dǎo)致空氣擊穿引起線路跳閘。

鳥啄類主要是指鳥類啄咬線路復(fù)合絕緣子的傘裙或護(hù)套，造成復(fù)合絕緣子破壞，減少絕緣子有效爬電距離，引起跳閘事故。

2 鳥害區(qū)域分布及規(guī)律

2.1 區(qū)域分布

鳥害在我國(guó)各個(gè)省份都有發(fā)生。南方地區(qū)氣候濕潤(rùn)，植被茂盛，水系繁多，在輸電線路周邊活動(dòng)鳥類較多，鳥巢類故障居多。北方地區(qū)平原多，廣闊而平坦，在輸電線路周邊活動(dòng)的鳥類體型較大，鳥糞類、鳥體短接類故障居多。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)生過鳥害的區(qū)域地形，湖泊、河流、水庫等水源地附近，廣闊農(nóng)田區(qū)域，尤其是鳥類遷徙通道為鳥害故障發(fā)生典型地形[4]。

鳥類活動(dòng)的地域差異性導(dǎo)致不同地區(qū)對(duì)輸電線路危害較大的鳥類也各不相同。檢索相關(guān)文獻(xiàn)及地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行報(bào)告，對(duì)輸電線路危害較大的高危鳥類，河北地區(qū)為灰喜鵲；寧夏為烏鴉、雕、鷹等鳥類；東北為喜鵲紅隼等鳥類；吉林為小嘴烏鴉、東方白鸛、雀鷹等；江西為黑領(lǐng)椋鳥等；河南為喜鵲黑鸛、紅隼等群鳥類；青海為獵隼、喜鵲、灰背隼等。

2.2 鳥害規(guī)律

分析研究，輸電線路鳥害故障有一定規(guī)律性，如季節(jié)性、時(shí)間性、區(qū)域性、瞬時(shí)性、重復(fù)性等。

季節(jié)性：冬季、春季是鳥害的多發(fā)期。根據(jù)2014年～2019年電網(wǎng)公司系統(tǒng)110千伏及以上輸電線路鳥害故障統(tǒng)計(jì)，鳥害發(fā)生頻率4月至7月較高，該段時(shí)期鳥類進(jìn)行大量繁殖，活動(dòng)較為頻繁。3月、11月是鳥類遷徙的時(shí)間，數(shù)據(jù)顯示也是鳥害的高發(fā)月份，鳥害故障月份分布如圖1所示。

圖1 鳥害故障月份分布Fig.1 Monthly distribution of bird damage

時(shí)間性：鳥巢類輸電線路故障基本上發(fā)生在凌晨時(shí)段或白天，故障時(shí)段分布如圖2所示；而鳥糞類輸電線路故障一般發(fā)生在夜間至凌晨或傍晚，故障時(shí)段分布如圖3所示。

圖2 鳥巢類故障時(shí)段分布Fig.2 Period distribution of bird′s nest damage

圖3 鳥糞類故障時(shí)段分布Fig.3 Period distribution of guano damage

區(qū)域性：大部分輸電線路鳥害故障發(fā)生在人類活動(dòng)較少的丘陵、水田，靠近水源、樹林，鳥害分布區(qū)域統(tǒng)計(jì)如圖4所示。

圖4 鳥害分布區(qū)域統(tǒng)計(jì)Fig.4 Regional statistics of bird damage

瞬時(shí)性：鳥糞及鳥巢類線路故障跳閘，一般都屬于單相接地瞬時(shí)性故障，不會(huì)造成永久性故障，線路重合閘后故障基本都能解除。鳥害類線路運(yùn)行故障統(tǒng)計(jì)如圖5所示。

圖5 鳥害類線路運(yùn)行故障統(tǒng)計(jì)Fig.5 Statistics on transmission line operation-faults of bird damage

重復(fù)性：很多鳥類對(duì)舊巢址有依戀性，會(huì)多年在同一地點(diǎn)繁殖。鳥巢被發(fā)現(xiàn)拆除后，很快又會(huì)在原塔原位筑巢，尤其是正處繁殖期的鳥類，反復(fù)筑巢的特性更加明顯。

3 鳥害辨識(shí)典型圖例[5-8]

線路鳥巢類故障、鳥糞短接類故障、鳥啄類故障以及鳥體短接類故障典型圖例如圖6～圖9所示。

圖6 鳥巢類故障Fig.6 Bird′s nest damage

圖7 鳥糞類短接故障Fig.7 Guano damage

圖8 復(fù)合絕緣子鳥啄類故障Fig.8 Bird pecking damage

圖9 鳥體短接類故障Fig.9 Bird short-circuit damage

4 新型防鳥措施設(shè)計(jì)

4.1 常見防鳥措施分析

目前比較常見的輸電線路防鳥害措施主要有擋鳥式、驅(qū)鳥式及驅(qū)引防結(jié)合式。

鳥巢類故障防治的措施主要有防鳥盒、防鳥擋板等。鳥糞類故障的防治措施包括防鳥刺、防鳥擋板、防鳥屏蔽罩、防鳥針板等形式。

此外，國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)還使用風(fēng)車式驅(qū)鳥器、智能聲光驅(qū)鳥器等裝置驅(qū)鳥，或借用人造鳥巢、棲鳥架等對(duì)鳥類進(jìn)行引導(dǎo)。

表1分析了常用防鳥措施的優(yōu)缺點(diǎn)，以便針對(duì)目前防鳥裝置的缺點(diǎn)進(jìn)行新型防鳥設(shè)備的設(shè)計(jì)和研制。

表1 常見防鳥措施的優(yōu)缺點(diǎn)Tab.1 Advantages and disadvantages of common bird-prevention measures

4.2 新型防鳥措施

根據(jù)上述分析，從可靠性方面考慮，采用電子式防鳥裝置，由于電子設(shè)備由其是電源需要經(jīng)常維護(hù)，導(dǎo)致運(yùn)維檢修成本增加，因此防鳥裝置宜采用機(jī)械式。機(jī)械式的防鳥裝置主要有防鳥刺、防鳥盒、防鳥擋板、防鳥糞絕緣子、防鳥針板、防鳥刺等，但這些防鳥裝置或多或少有部分缺點(diǎn)，因此有必要在現(xiàn)有裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，提出新型防鳥裝置。

根據(jù)某地方輸電運(yùn)行部門收資調(diào)研，目前其主要采用的防鳥裝置是防鳥刺、防鳥板、防鳥針等。此3種防鳥裝置均具有良好的防鳥效果，但是由于防鳥刺、防鳥針板尖刺范圍過大，檢修時(shí)受其影響較大，必要時(shí)需拆除防鳥刺，增加工作量及檢修的風(fēng)險(xiǎn)。而防鳥板由于將絕緣子上方橫擔(dān)封閉，不利于檢修人員從橫擔(dān)下方爬至絕緣子上，也增加檢修風(fēng)險(xiǎn)?；诖?，為降低檢修風(fēng)險(xiǎn)，提出以下改進(jìn)型防鳥裝置。

4.2.1 倒傘開合式防鳥刺

此裝置在現(xiàn)有防鳥刺裝置下方設(shè)置一個(gè)套筒，套筒通過一個(gè)杠桿經(jīng)過塔身橫擔(dān)的支點(diǎn)，正常情況下套筒在鳥刺裝置底部，運(yùn)維檢修時(shí)，通過下壓聯(lián)動(dòng)桿，套筒上升將鳥刺裝置收起，同時(shí)鳥刺底部轉(zhuǎn)軸露出，向前推動(dòng)杠桿，可將防鳥刺裝置收起并推至塔橫擔(dān)外，便于運(yùn)檢人員塔頭工作及通過穿過橫擔(dān)清理絕緣子。示意圖如圖10所示。

圖10 倒傘開合式防鳥刺Fig.10 Anti-bird thorn of inverted umbrella opening and closing type

4.2.2 可移動(dòng)式綜合防鳥裝置

可移動(dòng)綜合防鳥裝置在原有防鳥刺裝置底部增加一個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)軌，滑動(dòng)導(dǎo)軌上安裝有滑動(dòng)底座，由于可以滑動(dòng)，檢修時(shí)可將其推到橫擔(dān)尖頭，檢修結(jié)束后，再將其推回原位置，避免了塔頭檢修時(shí)劃破工作服，也消除了為躲避防鳥刺帶來的安全隱患，起到了很好的效果。為提高防鳥效果，防鳥刺裝置底座上設(shè)有旋轉(zhuǎn)套管，旋轉(zhuǎn)套管上連接碗型葉片，三個(gè)碗型葉片成120°夾角依次排列，并在防鳥刺上部掛有驅(qū)鳥響鈴，形成聲、光、刺一體的防鳥裝置。其示意圖如圖11所示。

圖11 可移動(dòng)式綜合防鳥刺Fig.11 Movable integrated anti-bird thorn

4.2.3 可折疊防鳥擋板

目前，輸電線路安裝的防鳥擋板大部分采用不銹鋼、塑料等材料制作，這些材料強(qiáng)度小且耐腐蝕性差，經(jīng)過日曬雨淋，容易腐蝕變形；此外防鳥擋板的固定采取L形支架、金屬壓條配裝螺絲固定的方式，不易拆除，當(dāng)線路運(yùn)維人員需要對(duì)線路絕緣子檢修時(shí)，需要花費(fèi)大量時(shí)間對(duì)防鳥擋板進(jìn)行拆除，影響線路檢修效益。

為了提高鳥害防護(hù)周期和線路檢修效率，設(shè)計(jì)一種可折疊式絕緣防鳥擋板。該擋板采用PC(聚碳酸酯)板外涂室溫硫化硅橡膠長(zhǎng)效防污閃涂料(含填料)(以下簡(jiǎn)稱RTV涂料)制成。該擋板具備強(qiáng)度大、耐腐蝕性強(qiáng)、電氣性能、力學(xué)性能優(yōu)異、憎水性及憎水性遷移性強(qiáng)、附著力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)；當(dāng)檢修人員需要上下絕緣子串檢修或者對(duì)絕緣子串進(jìn)行更換時(shí)也不必反復(fù)拆裝擋板，將擋板向上折疊即可施工，具有安裝方便，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在擋板正常防護(hù)狀態(tài)時(shí)，第一擋板和第三擋板略微向下傾斜，“L”型豎直側(cè)板可引導(dǎo)污水流向?qū)Ь€外側(cè)，防止擋板上積累鳥糞和積雪后直接掉落在導(dǎo)線和絕緣子上，避免造成污閃事故。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖12所示。

圖12 可折疊防鳥擋板Fig.12 Foldable anti-bird baffle

4.2.4 懸垂串聯(lián)動(dòng)百葉窗式防鳥擋板

懸垂串采用ZBS掛板，原ZBS掛板擺動(dòng)方向?yàn)轫樉€路側(cè)，通過修改塔身掛點(diǎn)，將其擺動(dòng)方向調(diào)整為垂直線路方向。在ZBS掛板螺栓上安裝一個(gè)伸長(zhǎng)桿，向上延伸至塔橫擔(dān)上方，此桿再連接防鳥條，在懸垂串風(fēng)偏左右擺動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)連桿從而帶動(dòng)防鳥條在橫擔(dān)上滑動(dòng)，起到動(dòng)態(tài)驚鳥作用。其展開與折疊狀態(tài)如圖13、圖14所示。

圖13 展開狀態(tài)Fig.13 Expanded state

圖14 折疊狀態(tài)Fig.14 Folded state

4.3 防鳥措施使用建議

文中對(duì)已有的防鳥措施進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化，提出了4種新型的防鳥裝置。針對(duì)各種常規(guī)及新型防鳥裝置，以下提出使用建議。

(1)要收集鳥類活動(dòng)周期，掌握鳥類活動(dòng)規(guī)律，結(jié)合該地區(qū)主要鳥類特征和其活動(dòng)習(xí)性綜合采取相應(yīng)防鳥措施；

(2)對(duì)山區(qū)或林區(qū)等有鳥類棲息區(qū)域，采取安裝倒傘開合式防鳥刺、可移動(dòng)式綜合防鳥裝置和伸縮式防鳥針的措施；

(3)對(duì)河流、湖泊、沼澤地、水庫、養(yǎng)魚池等，大型鳥類遷徙路徑或曾有棲息跡象的區(qū)域，發(fā)生過鳥害跳閘的桿塔區(qū)域等，采取安裝新型防鳥刺、伸縮式防鳥針、可折疊防鳥擋板以及其他驅(qū)鳥裝置相結(jié)合的綜合防范措施；

(4)在直線桿塔懸垂串上采取安裝懸垂串聯(lián)動(dòng)式防鳥裝置的措施；

(5)在絕緣子鳥啄現(xiàn)象嚴(yán)重的區(qū)域采取使用聚合晶硅絕緣子的措施；

(6)建立防鳥裝置專項(xiàng)檔案，對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷和隱患及時(shí)處理，對(duì)失效的防鳥裝置應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或更換。

5 總結(jié)

本文針對(duì)現(xiàn)狀防鳥措施的不足提出四種新型的防鳥措施設(shè)計(jì)，得出以下結(jié)論：

(1)由于電子設(shè)備不易維護(hù)，導(dǎo)致運(yùn)維檢修成本增加，因此防鳥裝置宜采用機(jī)械式；

(2)防鳥措施的安裝宜簡(jiǎn)單易行，且不能影響線路的正常檢修作業(yè)；

(3)各防鳥害裝置適應(yīng)場(chǎng)合不同，在輸電線路設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)因地制宜的進(jìn)行選擇。