輸電線路鳥害分析與鳥害防治措施

廣西電網(wǎng)有限責任公司南寧供電局 甘 飛

1 引言

目前，較常見的輸電線路鳥害有兩種，即鳥巢故障和鳥糞故障。其中，鳥巢故障是指一些鳥類在塔架上棲息搭巢時，由于鳥巢材料不穩(wěn)固跌落而引發(fā)的線路短路而導致的線路跳閘事件；鳥糞故障是指一些大型鳥類將鳥糞排泄到桿塔上時，鳥糞將會形成一個導電體，破壞了輸電線路的外部絕緣水平引發(fā)絕緣短路，導致線路跳閘[1-3]。

隨著人們愛護鳥類公共意識的提高，鳥類的數(shù)量也隨之呈現(xiàn)增加的趨勢，鳥類選擇在架空輸電線路的鐵塔頂端筑巢和排便的概率也隨之增加，同理導致線路故障概率也增加。為此，基于較常見的輸電線路鳥害，本文綜合比較分析各種類型防鳥害方式，并以某電網(wǎng)公司輸電管理所，在輸電線路鳥害區(qū)安裝防鳥籠和引鳥籠在防治鳥害的應用進行了分析，最后經(jīng)過驗證，效果較為明顯。

2 輸電線路鳥害的特征

2.1 鳥害的形成

鳥類棲息搭巢于輸電線路桿塔的現(xiàn)象較為常見，由此以來給輸電線路帶來的損壞也不可避免，具體損壞體現(xiàn)在以下兩個方面：一是鳥類用于棲息搭巢的樹枝或鐵絲等材料不穩(wěn)固意外跌落時，短路輸電線路，導致線路短路故障跳閘；二是鳥類排泄糞便破壞了絕緣層，從而降低了線路的外部絕緣水平，導致線路的熔斷器發(fā)生故障或新排鳥糞掉落過程中，造成線路的閃爍。

2.2 鳥害與電壓等級的關系

當前，城市配電網(wǎng)主要以35kV 及以下電壓等級為主。城市配電網(wǎng)線路附近的鳥類主要以一些小型鳥類棲息為主，排泄的鳥糞量也相應較少，基于城市配電網(wǎng)輸電架空線路電壓低，存在可被鳥糞擊穿氣隙可能性也就相對較小，此外由于低壓輸電線路的絕緣子不存在均壓環(huán)，也就幾乎不存在由鳥害導致閃絡現(xiàn)象的發(fā)生。但是對于一些高壓輸電線路，如220kV 及以上電壓等級，其絕緣子串絕緣距離也較長，如果這些高壓輸電線路不處于大型鳥類棲息的地區(qū)，普通的小型鳥類排放的糞便也不會對高壓輸電線路絕緣子串的絕緣水平造成影響，同樣也就不存在鳥害導致的輸電線路閃絡現(xiàn)象的發(fā)生，但是大型鳥類棲息的地區(qū)就難以避免此類問題的發(fā)生。目前，較常見的如內(nèi)蒙古地區(qū)高壓輸電線路就時有發(fā)生，主要就是棲息在該區(qū)域的大型灰鶴鳥類所導致的。

3 常見鳥害故障類型

3.1 絕緣子串閃絡

綜上所述，由鳥類排便造成輸電線路跳閘主要有以下兩種情況，一是鳥類所排的糞便落在架空輸電線路絕緣子表面，造成絕緣子串表面的污染，絕緣水平降低，當鳥糞溶于雨水后其電導率較高，若出現(xiàn)雷雨天氣，這些聚集在絕緣子串上的鳥糞導致輸電線路閃絡事故也就時有發(fā)生。

二是筑巢在輸電線路的鳥類在排便下落路徑離絕緣子串近時，會造成空氣間隙被擊穿。在鳥類排出的糞便連續(xù)下落的過程中，相當于在絕緣子串附近邊放置一根并列的導線。此時絕緣子串首末端空氣間隙電壓將由鳥糞下落路徑通道距高壓端和距離接地端兩端的空氣間隙所承受，如果這兩端空氣間隙承受不了該輸電線路的運行電壓，就會通過鳥糞多形成的空氣間隙擊穿放電。這種狀況下，雖然鳥糞未落在絕緣子串表面上，但是此種情況對輸電線路危害遠遠超出鳥糞落在絕緣子串的情況。

目前，國內(nèi)有關高壓實驗室模擬出了這種放電形式。利用食鹽、硅藻土、蛋清、糊精等多種成分人工配制材料形成類似鳥糞，利用氣壓方式控制下落鳥糞量及下落速度及可調(diào)下落路徑和絕緣子串的相對位置。在110kV 及以上電壓等級的輸電線路絕緣子串上，模擬出由下落鳥糞引起的放電，模擬結果得出：鳥糞下落路徑距離絕緣子邊緣越近，鳥糞量越大出現(xiàn)放電越容易。

3.2 鳥類啄傷復合絕緣子

據(jù)不完全統(tǒng)計，每年在國內(nèi)發(fā)現(xiàn)復合絕緣子傘裙被鳥類啄傷的案例也有數(shù)百起。該問題多發(fā)生于尚未投運或停運的輸電線路情況較多。被鳥類啄傷的位置包括傘裙和護套，但是如果護套被鳥類啄傷則對復合絕緣子絕緣水平影響較大，因為損傷部位的芯棒可能呈現(xiàn)裸露狀態(tài)失去硅橡膠的保護，這樣很容易出現(xiàn)芯棒損傷甚至于出現(xiàn)斷裂事故[4]。

4 防鳥害方式[5-6]

4.1 風車式驅(qū)鳥器

如圖1所示，風車式驅(qū)鳥器在風能的驅(qū)動力作用下會自由旋轉(zhuǎn)，此時安裝于風車上的透鏡就會源源不斷反射光線以達到驅(qū)趕鳥類的作用。該種方式將驅(qū)鳥器安裝于桿塔上，可以在短時間內(nèi)起到防止鳥類接近鳥巢的效果，但隨著時間的推移鳥類就會慢慢適應此種環(huán)境，也就失去驅(qū)趕鳥類的效果，經(jīng)過長時間的觀察發(fā)現(xiàn)，安裝風車式驅(qū)鳥器對于防止鳥害幾乎沒有預期效果。

圖1 風車驅(qū)鳥器

4.2 鳥刺

如圖2所示，鳥刺通常采用鋼絲材質(zhì)構成，在結構上不易變形，此外鳥刺相關組件也采用熱浸鍍鋅處理，這樣可以達到耐腐蝕、使用壽命長的作用，基于結構上簡單在安裝和維護方面也比較容易。由于鳥刺結構特點，只能對普通體型的鳥類起到一定效果，對于體型較小鳥類的預防效果較為差。

圖2 鳥刺

4.3 光伏驅(qū)鳥器

光伏驅(qū)鳥器主要核心裝置是單晶硅太陽能。當一些鳥類落在驅(qū)鳥器上或附近時，光伏驅(qū)鳥器就會發(fā)出高壓電子脈沖和聲音來驅(qū)趕鳥類。經(jīng)過使用效果觀察相對較好，但對小型鳥類幾乎沒有任何效果。但是該裝置也存在一些弊端，由于電極和PVC 面板長期暴露在室外太陽光下，通常工作2～3年就會發(fā)生老化現(xiàn)象，其效果也就降低，對鳥類的驅(qū)使效果也就不明顯。

4.4 PVC 防鳥管

PVC 防鳥害主要借助PVC 圓管光滑的特性安裝以桿塔上，能更有效地占據(jù)鳥類的筑巢空間，經(jīng)過與其他方式相比較效果也比較好，但受限于PVC管件的形狀和尺寸的影響，在一些縫隙和角落處不易安裝此種防鳥管，所以在縫隙和角落還是存在小型鳥類棲息搭巢的現(xiàn)象。

4.5 超聲波驅(qū)鳥器

如圖3所示，超聲波驅(qū)鳥器其主要原理是通過裝置本體頻繁發(fā)射高頻聲波，為此鳥類也就無法適應此種環(huán)境，迫使鳥類離開受保護區(qū)域。但是經(jīng)過安裝后驗證此種超聲波驅(qū)鳥器實際應用效果不明顯，仍然出現(xiàn)鳥類筑巢的現(xiàn)象，此外超聲波驅(qū)鳥器安裝于居民區(qū)附近發(fā)射的高頻聲波還造成擾民情況。

圖3 超聲波驅(qū)鳥器

4.6 防鳥擋板（網(wǎng)）

如圖4所示，鳥擋板（網(wǎng)）利用不銹鋼材質(zhì)所制成，用于覆蓋在絕緣子吊點上方，這樣就可以防止坐落在桿塔上的鳥巢材質(zhì)掉落后，對絕緣子造成短路的事故。經(jīng)過安裝后效果驗證對小型鳥類筑巢的預防效果良好，但是大型鳥類筑巢采用一些長的雜草、木棍仍會掉落，仍然出現(xiàn)線路短路事故發(fā)生。

圖4 防鳥擋板

4.7 防鳥籠

防鳥籠就地安裝實物圖如圖5所示，防鳥籠采用不銹鋼網(wǎng)經(jīng)加工成封閉式網(wǎng)箱結構，然后將其安裝于絕緣子吊點正上方，這樣就可以防止鳥類在該位置棲息筑巢。

圖5 防鳥籠安裝圖

4.8 引鳥籠

引鳥籠通過不銹鋼網(wǎng)加工組裝成一個半開放式網(wǎng)狀或者箱狀結構，然后將其安裝于鐵塔遠離吊點的位置，其主要作用誘導鳥類在其鳥籠中搭巢，這樣既能保護鳥類也可以實現(xiàn)防止鳥害對輸電線路的危害的目的。引鳥籠因其具有制造簡單，價格低廉，便于安裝的特點，為此是一種較理想的防鳥害裝置，經(jīng)過相關經(jīng)驗得出該引鳥籠與防鳥籠結合使用其效果會更佳。

5 案例分析

5.1 事例陳述

據(jù)某電網(wǎng)公司統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2019年中電壓等級110kV 及以上輸電線路中曾發(fā)生多起不同類的故障，其占比如圖6所示。

圖6 架空輸電線路不同類型故障占比圖

從圖6可知，該電網(wǎng)110kV 及以上電壓等級的架空輸電線路的故障集中體現(xiàn)在如下幾方面：

一是異物及鳥巢故障（占26.4%）；二是線路走廊安全距離故障（占16.2%）；三是導線斷線、斷股故障（占14.8%)；四是桿塔及基礎故障（占14．3%）；五是桿塔接地故障（占10.1%）；六是其他（占18.2%）。

綜上數(shù)據(jù)可以看出，由異物及鳥巢故障引起的線路故障占線路故障總數(shù)較大。為此得出結論：鳥害是對輸電線路造成故障主要影響因素之一。

5.2 鳥害故障情況

據(jù)統(tǒng)計，2016—2020年該電網(wǎng)公司因鳥害導致的線路跳閘有22次，占同期因各種故障導致跳閘的39次總數(shù)的56.41%。過去5年中，110kV 和220kV鳥害故障統(tǒng)計如圖7和圖8所示。

圖7 220kV 線路鳥害故障統(tǒng)計

圖8 110kV 線路鳥害故障統(tǒng)計

從以上線路故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，220kV 線路的鳥類損壞故障率高于110kV 線路，并且逐年增加。

5.3 防范措施

根據(jù)2019年及之前的實踐經(jīng)驗，比較了各種類型防鳥驅(qū)鳥裝置的防鳥害效果，通過單一安裝引鳥籠能有效隔離鳥害對線路運行的威脅。2016—2020年，該電網(wǎng)公司輸電管理所通過引鳥籠和防鳥籠的聯(lián)合使用，杜絕了鳥害跳閘事故事件的發(fā)生。

鳥籠。圖9為該公司自制的一種防鳥裝置，不銹鋼網(wǎng)加工成封閉式網(wǎng)盒結構，安裝于絕緣子吊點正上方，避免鳥類在其筑巢，達到防鳥的目的。該裝置制造簡單，安裝方便，防鳥效果好。但是，為了確保安全，必須在斷電時安裝。

圖9 防鳥籠

引鳥籠。防鳥籠主要占據(jù)導線上方塔架的關鍵位置，以防止鳥類棲息搭巢。通過人工搭建引鳥平臺，引導鳥類在不銹鋼網(wǎng)內(nèi)棲息搭巢。該電網(wǎng)公司運行維護人員采用自制的防鳥裝置，將不銹鋼網(wǎng)加工整理成開放式網(wǎng)箱結構，安裝在鐵塔遠離吊點的位置，以吸引鳥類在其中棲息搭巢，以達到防鳥的目的。與防鳥籠聯(lián)合使用效果較佳，自制的導鳥籠成功吸引鳥巢在安全的地方筑巢，如圖10所示。

圖10 自制的引鳥籠成功吸引鳥巢在安全位置筑巢

6 結語

綜上所述，輸電線路受鳥害故障頻次較多，鳥害對輸電線路的安全運行產(chǎn)生影響極大，因此相關技術人員也要引起高度重視鳥害對輸電線路安全隱患，只有采取合理的技術措施防止對鳥類的損害，才能有效避免實際運行過程中存在的風險因素，保證供電的穩(wěn)定性，通過采用“鳥籠+引鳥籠”方式，可降低輸電線路故障率。