輸電線路鳥害故障及防范措施分析

盧銀均，劉云飛，魯 彥，李勇志，張笑塵，劉 闖

(國網(wǎng)湖北省電力有限公司荊門供電公司，湖北 荊門 448000)

0 引 言

通過線路運維數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，荊門電網(wǎng)線路故障鳥害發(fā)生次數(shù)僅次于外力破壞，鳥害已成為造成線路跳閘的主要原因之一[1]。

從線路跳閘具體原因分析，鳥害導(dǎo)致的跳閘主要由有下3種方式[2]：1)鳥糞造成絕緣子污染，在特定大霧毛毛雨等氣象環(huán)境下，導(dǎo)致絕緣子污閃放電；2)鳥類活動異物短接，主要為鳥類在塔上筑巢或者活動過程中，鳥巢、樹枝等異物脫落，或筑巢材料中有鐵絲等導(dǎo)電材料造成導(dǎo)線對桿塔放電；3)鳥糞短接空氣間隙，鳥類站立在橫擔(dān)、絕緣子上方或者飛行過程中，排出的細(xì)長鳥糞，使導(dǎo)線與橫擔(dān)形成放電通道。根據(jù)近年荊門電網(wǎng)鳥害故障分析，鳥類站在桿塔上排便造成空氣間隙短接放電為鳥害最主要的跳閘方式。

為防止輸電線路鳥害故障的發(fā)生，通常采用安裝防鳥刺、防鳥擋板等措施，阻擋鳥類在桿塔上停留，隔擋鳥糞下落，避免引起鳥糞空氣間隙短接。荊門地處湖北江漢平原西部，漢江橫穿境內(nèi)，湖泊及河流眾多，其中漢江沿線、荊山與大洪山交接峽口為鳥類遷徙的必經(jīng)通道，是防范鳥害故障發(fā)生的重點防控區(qū)域。通過對一起因漢江鳥類遷徙鳥糞空氣短接引起的跳閘故障進(jìn)行分析，對荊門電網(wǎng)現(xiàn)有的鳥害防控存在的短板進(jìn)行剖析，并結(jié)合運維經(jīng)驗和新技術(shù)應(yīng)用，提出相應(yīng)的防鳥改進(jìn)措施，為進(jìn)一步提升鳥害防控水平和降低跳閘故障率提供參考。

1 故障概況

2020年12月26日18時34分，荊門電網(wǎng)某220 kV線路發(fā)生A相故障跳閘，重合成功，通過繼電保護(hù)故障測距確定故障區(qū)段為98號至99號桿塔?？紤]到現(xiàn)場地形和夜間視線等因素，巡視人員對故障區(qū)段進(jìn)行通道巡視，現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)外破施工、超高樹障的情況。

12月27日7時，巡視人員利用無人機(jī)和登桿巡視檢查，發(fā)現(xiàn)99號復(fù)合絕緣子邊緣、絕緣子重錘、導(dǎo)線、塔腳、地面上有新鮮鳥糞如圖1所示。

圖1 故障點塔基鳥糞

OPGW光纜耐張金具有兩處放電痕跡如圖2所示，跳線支架、導(dǎo)線表面有明顯放電點如圖3所示。

圖2 OPGW耐張線夾放電點

圖3 A相跳線支架放電

2 故障原因分析

為查找該線路99號塔放電跳閘的原因，對故障時段故障點天氣、故障因素進(jìn)行排查，重點對故障的成因進(jìn)行深入分析。

2.1 故障時段天氣

通過聯(lián)系當(dāng)?shù)貧庀笳?，調(diào)取故障桿塔所處的天氣情況信息，在16時至23時，故障區(qū)段天氣情況為陰天，氣溫7～8 ℃，北風(fēng)，風(fēng)力2～3級，相對濕度為85%。

2.2 故障因素排查

根據(jù)故障巡視，故障區(qū)段附近無大型機(jī)械作業(yè)，排除了外破跳閘的可能性；故障區(qū)段通道情況良好，低阻接地，排除樹障跳閘的可能性。根據(jù)當(dāng)時的天氣情況，排除了山火、風(fēng)偏跳閘的可能性，經(jīng)查詢雷電定位系統(tǒng)和咨詢沿線百姓得知故障時沿線未出現(xiàn)落雷，排除雷擊故障引起跳閘的可能性。99號桿塔玻璃絕緣子和跳線復(fù)合絕緣子均為2018年3月更換，絕緣子表面清潔度較好，可排除污閃的可能。故障區(qū)段直線桿已安裝防鳥盒，耐張桿塔已安裝防鳥針板、防鳥刺，整體防鳥措施齊備，故障桿塔位于漢江鳥類遷徙通道內(nèi)，在桿塔上無鳥巢、地面無鳥類尸體，可排除鳥巢類、鳥體短接類故障。

2.3 故障原因分析

該220 kV線路99號塔故障位于鐘祥市柴湖鎮(zhèn)，桿塔附近為麥田，無高桿植被，距故障桿塔2 km處為漢江，位于Ⅲ級鳥害區(qū)內(nèi)。黑鸛常棲于池塘、湖泊、河流沿岸及河口，冬季有時結(jié)小群活動，排便稀且多呈拉絲狀，近日多有黑鸛在故障桿塔附近活動覓食魚蝦。根據(jù)99號桿塔復(fù)合絕緣子邊緣、絕緣子重錘、塔腳、地面上有新鮮鳥糞，OPGW光纜耐張金具有兩處放電痕跡，跳線支架、導(dǎo)線表面有明顯放電點，初步判斷該線路跳閘由夜間大型鳥類遷徙，因附近無高桿植被落腳，選擇在鐵塔上停留，因塔頭處布滿防鳥刺，鳥類在OPGW光纜耐張金具和跳線支架間防鳥刺無法防護(hù)的間隙處停留排便，在85%相對濕度下鳥糞下落，造成OPGW光纜耐張金具、跳線支架、復(fù)合絕緣子、導(dǎo)線間空氣間隙擊穿放電，跳閘放電通道如圖4所示。

圖4 鳥害跳閘放電通道

3 存在的問題

此次鳥害跳閘桿塔防鳥措施已經(jīng)布置較為完善，但在光纜耐張線夾和跳線支架因為結(jié)構(gòu)的特殊性無法安裝防鳥措施，導(dǎo)致在該部位失去了防鳥跳閘能力。

自2018年以來荊門電網(wǎng)持續(xù)開展鳥害防治專項行動，220 kV線路實現(xiàn)防鳥設(shè)施布置全覆蓋，但鳥害跳閘依然居高不下，通過深入分析,防鳥薄弱環(huán)節(jié)分析如下。

3.1 環(huán)境改善鳥害風(fēng)險增加

隨著“綠水青山就是金山銀山”理念的深入，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度將不斷加大，野生動物保護(hù)意識也會不斷增強(qiáng)，各種鳥類的數(shù)量和種類也在持續(xù)增加，活動范圍也在不斷擴(kuò)大，與此同時鳥類活動給輸電線路帶來的安全威脅也在不斷增大。

從湖北電力公司修訂的2017年版和2020年版鳥害分布圖可以看到如圖5所示，2017年版的鳥害主要集中在長江和漢江流域沿線，在荊門地區(qū)以Ⅱ級鳥害區(qū)為主。2020年版的鳥害的Ⅲ級鳥害區(qū)范圍明顯增大，荊門地區(qū)的漢江流域以及分布的水庫較廣，同時作為荊山和大洪山鳥類遷徙的必經(jīng)通道，大型鳥類停留在荊門輸電線路附近并造成線路跳閘的情況時有發(fā)生，鳥害防控形勢愈發(fā)嚴(yán)峻。

圖5 鳥區(qū)分布圖差異對比

3.2 防鳥裝置保護(hù)范圍不足

防鳥刺安裝稀疏、密度不夠，不能有效阻攔鳥類在導(dǎo)線上方活動，部分桿塔防鳥刺僅考慮絕緣子上方覆蓋范圍，未從放電間隙的角度考慮導(dǎo)線上方的覆蓋范圍。防鳥擋板安裝存在不滿足尺寸要求的現(xiàn)象，部分防鳥擋板雖滿足尺寸要求，但也不能完全阻斷鳥糞閃絡(luò)的放電通道，導(dǎo)線上方可能引起鳥糞短接空氣間隙跳閘的區(qū)域未做到全覆蓋。組合防鳥裝置使用的占比較少，防鳥措施保護(hù)范圍有待增大[3-4]。

3.3 防鳥裝置覆蓋占比偏低

目前荊門公司輸電線路防鳥管控按照湖北省電力公司防鳥裝置配置原則(Ⅰ級鳥害區(qū)：不需要安裝防鳥裝置；Ⅱ級鳥害區(qū)：對重要線路根據(jù)運行經(jīng)驗，選擇鳥類活動較多的桿塔安裝防鳥裝置；Ⅲ級鳥害區(qū)：220 kV及以上線路每基桿塔均安裝防鳥裝置，110 kV重要線路每基桿塔安裝防鳥裝置)相關(guān)要求進(jìn)行，從鳥害電壓等級分布來看(如圖6所示)，110 kV線路鳥害次數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，主要是因為部分110 kV線路受制于項目資金的影響未能實現(xiàn)防鳥裝置全覆蓋，存在鳥害跳閘安全隱患。

圖6 鳥害跳閘電壓等級分布圖

4 防鳥害措施建議

現(xiàn)有防鳥害措施主要從“觀、擋、驅(qū)、防”等4個方面著手，通過觀測鳥類活動制定針對性措施，安裝防鳥裝置阻擋鳥類落在桿塔上，安裝驅(qū)鳥器、驅(qū)鳥劑等驅(qū)趕，采用新型防鳥技術(shù)等來消除鳥糞空氣擊穿通道，減少鳥類停歇等方式達(dá)到避免鳥害的目的[5-6]。

4.1 加強(qiáng)鳥害觀測運維管理

結(jié)合鳥害風(fēng)險分布圖和運行經(jīng)驗，充分應(yīng)用觀鳥裝備、在線監(jiān)測設(shè)備等，定期對架空輸電線路開展防鳥害風(fēng)險評估，積累鳥害故障跳閘資料，掌握鳥類的活動規(guī)律，合理劃定鳥害區(qū)域，差異化落實防鳥措施。根據(jù)鳥害區(qū)域分級及鳥類活動季節(jié)特點，在鳥害多發(fā)季前開展防鳥專項治理，拆除塔頭鳥巢，清掃鳥糞污染絕緣子，加強(qiáng)防鳥裝置的檢查維護(hù)，及時補(bǔ)裝防鳥措施[7]。

4.2 提高防鳥裝置覆蓋范圍

結(jié)合運維經(jīng)驗和鳥害區(qū)域分布圖，對線路鳥害多發(fā)區(qū)線路桿塔，積極申報鳥害治理項目和爭取專項資金支持，根據(jù)防鳥裝置總體配置原則，對Ⅲ級鳥害區(qū)110 kV線路桿塔防鳥裝置全覆蓋，對Ⅱ級鳥害區(qū)重要110 kV線路桿塔防鳥裝置全覆蓋。

4.3 將防鳥害納入可研評審

新建線路、改建線路在設(shè)計階段，對于涉鳥風(fēng)險區(qū)域的線路，在進(jìn)行設(shè)計方案審查時，對涉鳥的桿塔要求設(shè)計單位列入防鳥措施，并將防鳥害預(yù)算列入工程預(yù)算，施工單位負(fù)責(zé)將防鳥害裝置在線路投運前安裝到位。與設(shè)計單位合作，聯(lián)合設(shè)計研發(fā)橫擔(dān)帶有防鳥鋼板的防鳥型桿塔，推廣防鳥型桿塔在鳥害區(qū)段改造工程中應(yīng)用。

4.4 規(guī)范防鳥裝置的安裝

根據(jù)防鳥裝置安裝及驗收規(guī)范，加強(qiáng)裝置安裝施工監(jiān)督，科學(xué)安裝防鳥設(shè)施，提升防鳥設(shè)施的安裝質(zhì)量。增加組合防鳥措施應(yīng)用的比例，在鳥害嚴(yán)重區(qū)域，使用組合防鳥措施，如防鳥刺(或防鳥針板)+防鳥擋板(或防鳥盒)、防鳥刺+防鳥盤、防鳥刺+大傘裙均壓環(huán)等[8]，提高組合防鳥措施的整體效果。

4.5 推廣新型防鳥裝置應(yīng)用

安裝鳥類紅外視頻監(jiān)控裝置，準(zhǔn)確掌握鳥類活動情況，為觀測鳥類在塔上活動提供依據(jù)，針對性開展防鳥裝置補(bǔ)強(qiáng)，如圖7所示。嘗試使用新型智能防鳥裝置，通過紅外線來感知鳥的活動，啟動聲光驅(qū)動(聲音可隨機(jī)更換，防止鳥兒適應(yīng))驅(qū)趕鳥類。在鳥害易發(fā)區(qū)的直線桿塔和“干字型”耐張塔，安裝硅橡膠絕緣護(hù)套及空氣動力型大傘裙絕緣子，對高壓端導(dǎo)線、線路金具進(jìn)行全封閉包裹，提高線路的絕緣水平[9]。大傘裙絕緣子對鳥糞進(jìn)行遮擋，不僅可以有效防止鳥糞類閃絡(luò)，還能在一定程度上抑制風(fēng)偏類閃絡(luò)，如圖8所示。采用具有防鳥功能的并聯(lián)間隙等新技術(shù)、新方法，提高輸電線路的綜合防鳥水平。

圖7 紅外視頻觀鳥裝置

圖8 絕緣護(hù)套配合大傘裙絕緣子

5 結(jié) 語

1)通過對一起鳥糞空氣擊穿引起220 kV線路跳閘故障的分析，得出在布置防鳥措施時，要對耐張桿塔光纜耐張線夾和跳線支架間防鳥薄弱區(qū)域進(jìn)行裝置補(bǔ)強(qiáng)，提高防鳥措施覆蓋范圍。

2)環(huán)境改善、鳥害區(qū)劃分以及防鳥裝置的安裝狀況都是影響鳥害跳閘的主要因素，在日常線路運維中應(yīng)加強(qiáng)鳥害觀測、動態(tài)修訂鳥區(qū)圖、加強(qiáng)防鳥裝置安裝，提升鳥害運維管理水平。

3)使用絕緣護(hù)套、防鳥桿塔、智能激光驅(qū)鳥器和長效環(huán)保驅(qū)鳥劑等新技術(shù)、新裝備，轉(zhuǎn)變科學(xué)防鳥思路，補(bǔ)齊常規(guī)防鳥技術(shù)短板。