架空輸電線路鳥害故障真偽探析

王曉峰

（國網黑龍江省電力有限公司綏化供電公司，黑龍江 綏化 152060）

架空輸電線路鳥害故障真偽探析

王曉峰

（國網黑龍江省電力有限公司綏化供電公司，黑龍江 綏化 152060）

針對架空輸電線路發生的鳥害故障居高不下的問題，通過對引發鳥害故障的3種情況分別進行絕緣分析，說明其發生的可能性很小，接近于零；得出是鳥類活動影響絕緣使線路產生絕緣薄弱點，再在其他因素疊加下增加線路發生跳閘幾率的結論。

輸電線路；鳥害；絕緣子；跳閘故障

架空輸電線路桿塔處在各種不同的野外環境中，而野外環境又是鳥類活動頻繁的區域，這些地方自然污穢程度一般都在c級及以下，因此輸電線路絕緣配合至少是按c級污穢設計的。

大中型鳥類，如烏鴉和喜鵲、鷹類等，經常在橫擔懸掛點上方筑巢，筑巢時所用的材料常常會接觸到絕緣子；鳥類在排泄時糞便會落到絕緣子上表面；有些鳥類有時會在絕緣子上嬉戲鉗啄，這3種情況都會不同程度地影響線路絕緣，但直接造成接地跳閘的可能性很小。

1 架空輸電線路鳥害故障統計概況

據全網統計，2004年1月至2006年12月間，220 kV及以上架空輸電線路鳥害故障跳閘399條次，占總跳閘數的10.43 %。其中500 kV線路發生25次，占6.27 %；330 kV線路發生37次，占9.27 %；220 kV線路發生337次，占84.46 %。這其中，鳥糞閃絡占87 %，材料短路占10 %，鳥身短路占1 %，鳥啄占1 %，其他占1 %。鳥害跳閘故障的重合成功率較高，為96.74 %。雖然全年各月份都有鳥害故障發生，但大部分發生在3-11月。

近幾年統計資料表明，鳥害跳閘故障占輸電線路總跳閘數情況：2003年為8.3 %，2004年為7.17 %，2005年為9.79 %，2006年為8.57 %。2013年全網交流輸電線路共發生故障1 016起事件，其中鳥害故障159起，占總事件數的15.65 %。

2 3種鳥害故障情況分析

2.1 鳥類身體或鳥巢材料短路故障

從1990年以后，220 kV輸電線路安裝普通瓷絕緣子的桿塔都調整為14片，普通瓷絕緣子為X-4.5或XP-7型，每片結構高度是14.6 cm，整串長度達到204.4 cm。在良好天氣情況下，有8片絕緣子完好就能保證正常運行，也就是說，只有鳥同時短路7片時才有可能發生閃絡接地跳閘，而7片長度為102 cm。如果是合成絕緣子，絕緣距離至少有195 cm(上下均壓環間距離)，而220 kV組合間隙整定要求不小于70～80 cm，若按70 cm考慮則還有125 cm空間距離。實際上沒有哪種大型鳥類能用身體或用樹枝、金屬絲等導體去短路102 cm以上長度的絕緣子。

事實上，鳥類在接近導線或落在絕緣子上時，會有很強的靜電感應作用在它身上，對它有強烈的刺激甚至傷害。鳥落到220 kV以上線路或絕緣子上，甚至落在水平耐張串上的情況十分少見。鳥類啄傷線路絕緣也都發生在未送電之前，帶電時鳥類是不可能去啄絕緣的。

實際情況中，常常有鳥巢樹枝接觸到第1片絕緣子的情況，這時從第1片絕緣子到橫擔的距離有30 cm(包括U型螺絲6 cm、直角掛板8 cm、球頭掛環5 cm及絕緣子鋼帽11 cm)。如果接觸到第2片絕緣子，需要有一定角度越過第1片絕緣子，且總長度需要60 cm以上，這才能連接在絕緣子和橫擔之間。鳥類叼濕潤的長草或藤蔓植物甚至金屬絲等情況很少，恰巧又短路了絕緣子造成接地故障的情況就更少，最多也只是影響1～2片絕緣子，所以直接造成接地跳閘故障的幾率非常小。

2.2 鳥糞排泄故障

在直線桿塔上，普通瓷絕緣子XP-7或X-4.5型整串14片長度為204.4 cm，再加上上下連接金具，總長度超過230 cm；而正常運行時，導線與橫擔之間的安全空氣間隙組合不小于70～80 cm，因此，鳥糞在導線與橫擔之間的瞬間長度應大于150 cm時才可能發生空氣擊穿。如果是合成絕緣子，要在上下均壓環之間鳥糞排泄瞬間長度超過125 cm時，才有可能發生空氣間隙擊穿。事實上，沒有任何大型鳥類能連續排便瞬時總長度達到125 cm以上的。

鳥糞畸變電場理論認為：在鳥糞傾瀉的瞬間，絕緣子串附近的電場隨之發生了畸變，導致絕緣子串周圍的空氣間隙擊穿，而不僅僅是以往認為的絕緣子串的沿面閃絡。在許多不明原因的閃絡故障中，應有相當一部分屬于鳥糞閃絡。對此清華大學在合成絕緣子上進行了模擬實驗，將人工調制的鳥糞裝在排泄桶內，并從橫擔上往下噴射，模擬鳥糞傾瀉。實驗得出，鳥糞電導要超過3 200 μs/cm以上，距離合成絕緣子均壓環13 cm以內，才可能發生擊穿放電；當與均壓環的距離大于15 cm時，基本不發生擊穿放電。但是此實驗沒有明確模擬鳥糞傾瀉瞬時的長度，其可以是絕緣長度(195 cm)。也就是說，在距離均壓環15 cm以外排泄時，即使鳥糞傾瀉長度達到上下均壓環之間的長度195cm時，也不會發生擊穿放電。可見，當上下均壓環之間由模擬鳥糞組成的組合間隙為30 cm時，不會發生擊穿；組合間隙在26 cm及以下時，才會發生擊穿。由此推斷，在上下均壓環正中間鳥糞瞬時長度需要超過165 cm時，才能發生擊穿放電。這對于鳥類來說難度很大，或者說不可能實現。

導電液態鳥糞在排泄過程中電場發生了畸變，其下落的速度與光速的電場相比相當于靜止，即在上下均壓環之間設置固定空氣間隙，當空氣間隙足夠時就不會發生空氣擊穿而閃絡，這里的空氣間隙和排泄液體電導率有一定關系。因此，模擬實驗排泄通道擊穿閃絡，不能說明跳閘故障與鳥糞有關。所統計的占故障總數87 %的鳥糞閃絡，大都屬于原因不明跳閘故障，而不是鳥害。

2.3 鳥糞污穢故障

鳥糞沾附在絕緣子上表面，造成污染，影響絕緣。普通瓷絕緣子X-4.5或XP-7型每片爬距為28 cm，上表面爬距為10 cm，下表面爬距為18 cm。鳥排泄糞便是由上往下，從橫擔向導線落下，第1片絕緣子上表面能落滿，第2片及以下絕緣子上表面最多能落一半(約5 cm)，13片共65 cm，14片共75 cm；而6片絕緣子爬距為87.6 cm，也就是說，即使這樣也相當于有9片完好絕緣子，所以能夠繼續保證安全運行。但是其絕緣會有所降低，成為線路的薄弱點，當有其他因素作用時這里可能成為接地故障的發生點。比如雷電的外部過電壓，檢修操作時的內部過電壓，還有污穢及潮濕氣候，有粘雪或敷冰等作用時，這里可能更容易發生閃絡。污穢閃絡更重要的因素是下表面要有足夠的污穢和濕潤條件，而鳥類活動區的污穢都在c級及以下，與污穢聯合作用的可能性很小。因此，由鳥糞直接造成污穢閃絡的故障可能性更小。

如果是合成絕緣子，其爬距在574～737 cm，比14片普通絕緣子爬距(392 cm)長182 cm以上，最嚴重的情況下鳥糞污染絕緣子上表面也不超過總爬距的1/4，即143.5 cm，仍有430.5 cm完好。合成絕緣子因其自潔性和憎水性較好，有更好的耐污能力；而且鳥糞并非強電解質，能直接引起污閃的可能性接近于零。雖然絕緣子上表面有很多鳥糞，但仍可保證安全運行；而且鳥糞能落到的地方都是雨水能夠沖刷到的位置，因此夏季鳥糞對絕緣的影響更小。

在污穢嚴重的地區，架空輸電線路會根據污穢等級，適當增加爬距，同時也抵御了鳥糞的污染，更不易發生鳥糞污閃。

3 鳥害故障的產生

架空輸電線路發生故障大部分是絕緣破壞所致，較多的故障有3種：雷害、污閃和外力破壞。

在安裝雷電定位系統以前，發生跳閘故障原因不明時，大都被歸為雷害。在安裝雷電定位系統以后，一般查找跳閘故障的程序如下：

(1) 在雷雨季節，發生輸電線路跳閘并重合成功的，首先檢查雷電定位系統，判斷在故障點附近是否有雷電發生，如果有，先考慮是雷害；如果沒有，再找其它原因；

(2) 到故障點現場檢查是否有外力破壞的跡象，比如是否有施工機械、車輛或樹木以及其他外物等，是否有接地放電痕跡，再檢查周圍是否有較嚴重污染；

(3) 如果沒有以上情況，就要在故障點附近數千米范圍內進行登桿塔檢查，檢查絕緣子、均壓環、導線、金具、橫擔和接地等是否有放電燒傷痕跡，如果發現有2處以上放電燒傷痕跡，即為故障點；

(4) 如果排除雷害、外力破壞和污穢等因素引起的跳閘，無論是否有鳥糞、鳥巢等鳥類活動跡象，一般就認定為鳥害。

有個別故障，雖多次登桿塔檢查卻找不到故障點，最后被強行定為鳥害；還有部分污閃和外力破壞等屬于責任故障，運行單位為了免于考核，也將其定為鳥害。這些故障其實是雷害、污閃和外力破壞以外的原因引起的，介于濕閃和污閃之間，暫稱為“露閃”。

4 “鳥害故障”的真正危害

(1) 架空輸電線路跳閘故障一旦被確定為鳥害，就不再對跳閘的真正原因進行深度調查，這就隱瞞了跳閘故障的真相，也就不可能針對真實原因制定正確的對策。

(2) 由于鳥害被確定為故障原因，因此防鳥措施就被列入輸電線路反事故措施而廣泛落實，為此投入大量資金、人力、物力，在全線路桿塔安裝驅鳥器、防鳥網、防鳥刺等，而實際上故障跳閘次數基本沒有減少。可見反事故措施被引入歧途，浪費了大量人力、物力。

(3) 由于輸電線路跳閘故障真正原因沒有查到，因此不會有針對性地制定正確的防止措施，此類跳閘故障每年仍繼續發生。防鳥措施用了很多，鳥害卻沒有減少。另外，以鳥害為由搪塞，使跳閘故障真正原因無法查出，而且似乎有理論依據，科研人員還為鳥害進行實驗，浪費了人力、物力。

5 結束語

(1) 從絕緣上分析，架空輸電線路因鳥害所致的接地跳閘可能性很小，接近于零。至多是鳥糞污染絕緣子和鳥巢材料觸碰絕緣子影響絕緣，使線路產生絕緣薄弱點，有其他因素影響時會產生疊加，增加跳閘發生的幾率。

(2) 采用大盤徑絕緣子或加大板式封閉均壓環即可有效防止鳥糞污染和鳥巢材料接觸絕緣子，無需再采取其他防鳥措施。

(3) 很多不明原因的跳閘事故不應定性為鳥害故障。

1 國家電網公司安全監察質量部．國家電網公司2013年安全生產事故報告[M]．北京：中國電力出版社，2014.

2 DL409—1991電業安全工作規程電力線路部分[S].

2014-09-29；

2014-11-27。

王曉峰(1966-)，男，工程師，主要從事輸電線路運行管理工作，email：13604558818@163.com。