輸電線路鳥害故障機理分析與防治措施

崔 健，童 甍

（1.超高壓輸電公司貴陽局，貴州 貴陽 550000；2.武漢三相電力科技有限公司，湖北 武漢 430074）

引言

相當比例的輸電線路跳閘故障是因鳥類活動所致。據國內外統計數據，1988—1992年間美國弗羅里達州線路總跳閘次數為3 230次，不明原因閃絡占比為48%，推斷鳥害是其中最主要因素[1]。1996至1999年三年間南非275 kV系統共發生事故1 326次，其中鳥糞閃絡占比高達34%，是造成該地區電網事故的首要原因[2-3]。

近20年來，隨著人類逐漸關注并致力于環境及生態保護，生態環境得到較好的改善，與此同時，鳥類數量也得到大幅增加。此外，各種電壓等級輸電線路大范圍投入運行，較高的輸電線路是鳥類喜歡棲息的場所，頻繁的鳥類活動已經給電網運行造成了嚴重影響。分析鳥害故障形成原因，進而找到鳥害防范措施，對電力系統安全運行具有重要意義。

1 鳥害故障機理分析

鳥類排泄的糞便造成閃絡是各種鳥害閃絡的最典型形式，其占據比例最高。按故障形成過程可分為鳥糞造成絕緣子沿面污閃和鳥糞下落時短接高低壓空氣間隙造成的空間閃絡兩種，而鳥糞空間閃絡又占據90%以上比例，國內外多條高壓線路曾因鳥糞閃絡而發生跳閘故障。因此分析鳥害故障機理與相關防范措施，對電力系統安全運行具有重要意義。

1.1 鳥糞空間閃絡

具有較高電導率的鳥糞從絕緣子旁兩邊空氣間隙下落時，會引起局部場強發生嚴重畸變，進而引起間隙擊穿。該理論有別于傳統的鳥糞積累造成絕緣子污閃的觀點。

1.1.1 閃絡過程

1）鳥糞排出后拉伸變長。鳥糞從鳥身體排出后，以一定的初速度向下墜落，在下落過程中，鳥糞前部速度一直大于后部，由于鳥糞具有一定的黏度，因此具有一定的可拉伸性，當前端一直快于后端時，鳥糞長度越來越大，并在絕緣子兩端空氣間隙里形成了細長的導電通道。

2）電場畸變。鳥糞具有一定的電導率和長度，部分甚至全部短接絕緣子旁高低壓端空氣間隙，引起兩端間隙場強嚴重畸變。

3）間隙擊穿。高低壓端空氣間隙場強超過臨界擊穿場強時，間隙發生擊穿，擊穿后產生電弧并沿鳥糞通道迅速向中間蔓延，當電弧完全貫通兩極時，閃絡即發生，線路跳閘。

1.1.2 鳥糞空間閃絡影響因素

1）電壓等級。相關研究表明，對于110 kV輸電系統，當鳥糞前端部與高壓端導體距離約13 cm時，鳥糞閃絡概率為50%，當距離低于13 cm時，則100%概率閃絡。500 kV以下電壓等級絕緣子串長度相對不算很長，自然界鳥類排便較易橋接絕緣子旁空氣間隙，因此鳥糞閃絡發生概率較高，而500 kV及以上電壓等級由于絕緣子串很長，自然界很難形成如此長串鳥糞使得間隙發生有效橋接，因此閃絡較難發生。

2）鳥糞電導率。鳥糞電導率較小時，類似于絕緣物質，其存在對空間電場分布影響較小，對空氣絕緣影響不大，難以發生閃絡；反之，鳥糞電導率較高時則類似于良導體，容易造成空氣間隙擊穿。文獻[3]研究數據表明，對于110 kV輸電線路，當鳥糞電導率不超過2 000 μs/cm時，無閃絡發生，而鳥糞電導率達到3 200 μs/cm后則100%發生閃絡。國外有學者測得部分鳥糞電導率可達8 000 μs/cm，該電導率鳥糞足以引起間隙閃絡。

3）鳥糞黏度。鳥糞形態是影響鳥糞閃絡特性的重要因素之一，連續的長串鳥糞更容易造成間隙擊穿，反之斷斷續續形態的鳥糞對絕緣子空氣間隙閃絡特性影響較小。當鳥糞黏度過低時，鳥糞下落時很容易呈斷斷續續的狀態，反之當鳥糞黏度過高時，難以拉伸成長條狀態，因此過低或過高黏度的鳥糞均難以使間隙發生擊穿，只有適度黏度的鳥糞下落時才可形成長直鳥糞通道，使得閃絡易于發生。

1.2 鳥糞污閃

鳥糞下落時，有可能滴落在絕緣子上并不斷累積，在一定的條件下形成污閃事故，鳥糞污閃按形成過程來看可分為以下兩種。

1）大排量鳥糞下落時造成多片絕緣子傘裙嚴重積污，絕緣子沿面在很短時間內即發生擊穿，當大量集群鳥類出現時容易造成此類閃絡發生，文獻[2]報道了國外成千上萬鳥類密集排便引起多起鳥糞污閃跳閘事故。

2）鳥糞在絕緣子上經過長時間的逐漸累積后，對絕緣子傘裙形成了有效覆蓋，在氣候潮濕環境下，絕緣子表面鳥糞受潮，引起沿面閃絡發生。

2 鳥害故障防治措施

國內外針對鳥害的防范已進行了大量的研究以及工程實踐，目前鳥害故障的防治主要從預防、隔離及驅趕三個角度入手。

2.1 預防措施

1）在建設新輸電線路前，應進行認真的規劃與設計，充分考慮并調查沿線走廊內鳥類活動及鳥類分布特征規律，結合鳥害活動強度分布，對鳥類頻繁活動區段輸電線路做好重點防范。

2）新建設線路應盡可能繞開沼澤、森林、湖泊、農田等鳥類數量較多的區域。

3）輸電線路經過鳥類喜好在輸電線路筑巢的鳥類區域時，可以在輸電線路桿塔附近設立人工桿塔，以吸引鳥類筑巢。在污穢嚴重且濕度較高地區，應加強線路巡檢，對積污絕緣子保持經常清洗。

2.2 驅趕措施

通過一定的強制措施，直接或間接地將鳥類驅離輸電線路，主要有如下幾種方式。

2.2.1 安裝防鳥刺

防鳥刺為一發散的鋼刺，一般安裝于絕緣子正上方的橫擔上，主要有多股鋼絞線組成，其一端固定于桿塔橫擔上，另一端則呈“蘑菇”狀向天空散開。防鳥刺可有效防止鳥類直接停留在絕緣子正上方。

2.2.2 風車式驅鳥器

風車式驅鳥器有如下特征：通過風扇葉片，以自然風力驅動，無需額外電源；風扇葉片上涂抹有黃色或紅色碗形部件，內裝設有反光鏡，可以反射太陽光，此外，加上轉動的風扇和鮮艷的顏色，使得鳥類不敢接近。風車式驅鳥器結構簡單，成本較低，容易安裝，但存在著易老化、壽命不長的弱點，此外，鳥類具有一定的適應性，經過一段時間后鳥類對該裝置不再恐懼，使得驅鳥效果大打折扣。

2.2.3 聲音、超聲波驅鳥器

利用鳥類謹慎、膽小的特點，將不同類別鳥類害怕或敏感的聲音錄入播放器內，定時或周期性地啟動播放器，達到驅趕鳥類的目的。與風車式驅鳥器存在相同的缺點，由于鳥類具有適應性，在長時間運行后，驅鳥效果會大幅下降。

3 結論

國內外電網在鳥害防治上進行了長時間探索，也取得了一定的成效，然而目前仍然沒有哪種防鳥措施可以徹底根除鳥害，因此，相關研究有待拓展和深入，建議從如下方面進行展開。

1）對不同地理和生態環境下鳥類活動規律進行統計分析，得到典型環境下鳥類數量、種類及活動分布規律；深入研究各種鳥類的習性，分析鳥類筑巢、棲息、捕食等特征，構建詳盡的資料庫。

2）對于擬新建的輸電線路，對輸電通道走廊內鳥類活動進行充分詳盡的考察與統計，并對可能出現的鳥害故障情況評估，在綜合防鳥措施投入、防鳥措施對鳥類的影響、防鳥措施對輸電線路鳥害防護效果等多方面制定最佳措施。

3）不斷推進新材料、新方法以及新技術在輸電線路中的應用，通過科技創新來解決輸電線路鳥害防治的難題。