云南某電網架空輸電線路鳥害故障分析

湯世彬，張林華，高舉，王勇，牟誠德，姚東，趙拯，萬仁勇，張必朝，周劍峰

（云南電網有限責任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000）

0 前言

云南某電網地處云南省中部，屬于西電東送、云電送粵主通道，35～500 kV輸電線路規模在云南電網排名第三。近年隨著生態保護、退耕還林政策實施效果的體現，鳥類數量增長、活動頻繁[1-3]，據國內數據表明：架空輸電線路鳥害故障成為輸電線路故障跳閘的主要原因之一[4-9]。根據該地區2013-2022年輸電線路跳閘故障情況分析，輸電線路鳥害故障成為僅次于雷擊、山火的第三大故障原因。可見，鳥類活動對架空輸電線路安全運行帶來嚴重威脅。

1 鳥害故障類型及主要相關鳥類

鳥害故障主要因鳥類泄糞、筑巢、飛行、鳥啄等活動造成的架空輸電線路故障[10-18]。大型鳥類易造成鳥糞類和鳥體短接類故障，小型鳥類易造成鳥巢類和鳥啄類故障。

鳥類在桿塔附近泄糞時，鳥糞形成導電通道引起的架空輸電線路跳閘，或鳥糞附著于絕緣子上引起的沿面閃絡。

1）引起鳥糞污染絕緣子閃絡的鳥種較多，以鸛形目中的鷺科、鸛科，隼形目，鸮形目，雀形目的鴉科、伯勞科、卷尾科鳥類為主，主要鳥種有夜鷺、白鷺、喜鵲、灰喜鵲、大嘴烏鴉、禿鼻烏鴉、黑領椋鳥等。

2）引起鳥糞短接空氣間隙的鳥類以鸛類、雁鴨類、猛禽類等體型大、食肉（魚）的鳥類為主，主要鳥種有黑鸛、蒼鷺、大白鷺、灰雁、豆雁、鶚、普通鵟、大鵟、鵰鸮等。

鳥巢故障指鳥類在桿塔上筑巢時，因鳥巢材料短接導線與桿塔之間空氣間隙引起輸電線路跳閘。主要涉及鳥類如鸛形目、隼形目、雀形目鳥類，主要鳥種有夜鷺、蒼鷺、東方白鸛、黑鸛、紅隼、喜鵲、灰喜鵲、大嘴烏鴉、禿鼻烏鴉、黑領椋鳥等。

鳥體短接故障指鳥類在活動時，身體使架空輸電線路相（極）間或相（極）對地間的有效絕緣距離減少，導致空氣擊穿引起的架空輸電線路跳閘。引起鳥體短接類故障的鳥類體型大，一般為翅展超過1.5 m的大型鳥類，主要鳥種有東方白鸛、黑鸛、大白鷺、蒼鷺、大鴇、黑頸鶴、斑頭雁、大鵟、普通鵟等。

鳥啄故障指鳥類啄損復合絕緣子傘裙或護套，造成復合絕緣子的損壞或閃絡。引起鳥啄類故障的鳥類主要有喜鵲、大嘴烏鴉，疑似鳥種有灰喜鵲、禿鼻烏鴉、珠頸斑鳩、黑卷尾、灰椋鳥等。

2 某電網鳥害故障統計分析

該地區位于云南省中部偏北，地跨北緯24°13'～26°30'、東經100°43'～102°32'之間，屬亞熱帶低緯高原季風氣候，氣候特征是冬夏季短，春秋季長；冬無嚴寒，夏無酷暑。地跨金沙江、紅河兩大水系，優越的自然資源為不同類型的鳥類提供了覓食、筑巢、繁殖的良好場所。根據文獻[19-23]不完全統計數據和故障桿塔附近鳥類活動數據可知該地區常見鳥類有鸛形目、隼形目、雀形目、鴿形目、鸮形目、鶴形目、鵑形目、佛法僧目、鴷形目等14目51科類，占云南省鳥類種的18.73%。結合鳥害故障桿塔附近鳥類活動情況綜合分析，該地區引起故障鳥類主要為黑鸛、白鷺、紅隼、紅嘴藍鵲、黑卷尾等均屬于國內鳥害故障主要危害鳥類。

2.1 輸電線路跳閘故障分類統計與分析

1）云南某電網2013-2022年跳閘總體情況：110 kV及以上線路共跳閘405次，其中鳥害故障59起（均為鳥糞類故障），年平均鳥害故障率14.57%。2013～2021年某電網跳閘故障數類別統計見表1。

表1 2013～2021年110 kV及以上線路跳閘分類統計

圖1為該地區2013～2022年期間不同故障類型的年平均占比分布圖。

圖1 不同故障類型年平均比例圖

從圖中可以看到該地區雷擊故障跳閘率最高達到55.80%，山火故障占比17.28%，鳥害故障成為僅次于雷擊、山火災害的輸電線路跳閘第三大原因，其鳥害年均故障率高達14.57%。

2）根據2013～2022年61次鳥害數據繪制鳥害故障逐年分布趨勢圖，見圖2。

圖2 鳥害故障逐年分布趨勢

由圖2可看出，2013-2015年，鳥害跳閘次數呈下降趨勢，2015-2018年，鳥害跳閘總體呈上升趨勢，且上升趨勢較為明顯。但出現2015、2019、2020、2021年的特例，這是因為2015年該地區氣候與常年相比平均降雨量比常年偏少，干旱氣候非常不適合鳥類活動，因此造成2015年鳥害故障率呈明顯下降趨勢。2016年后該地區降雨量明顯增多，植被恢復變好，水域變多多，鳥類食物變多。為遏制鳥害頻發態勢，從2018年底開始集中對鳥害故障、水域附近桿塔逐年大面積安裝防鳥裝置，2019～2022年鳥害故障防范取得成效。由此判斷，氣候環境是影響輸電線路鳥害故障的重要因素之一。

2.2 鳥害故障電壓等級特征分析

對該地區2013～2022年在110 kV、220 kV、500 kV線路的鳥害故障進行了統計，具體數據見圖3。

圖3 110～500 kV各電壓等級鳥害故障分布

從圖3可看出，該地區鳥害故障主要集中在220 kV、110 kV線路，110 kV線路鳥害故障跳閘率最高，占鳥害跳閘總的54%。此外，該地區500 kV線路長度占比110 kV及以上線路規模的48.86%,鳥害跳閘占比僅10%，5次為500 kV緊湊型直線塔，結合國內模擬試驗結果[24-26]可知：電壓等級越高,空氣間隙越大,鳥害故障概率越低，因此防治鳥害跳閘的工作重點應為110 kV、220 kV線路及500 kV緊湊型線路，關注常規500 kV線路。

2.3 鳥害故障重合閘特征分析

對61次鳥害跳閘的重合閘（再啟動）情況統計發現，重合閘（再啟動）成功60次，不成功1次，重合成功率98.36%。可知鳥害跳閘一般都能重合閘成功。主要因為在跳閘發生瞬間，電弧將導電通道內鳥糞迅速碳化，電導率較低，電弧燃燒后迅速熄滅。

2.4 鳥害故障月度特征分析

統計了61起鳥害故障發生在1-12月累計跳閘次數分布情況，見圖4。

圖4 月度鳥害故障分布

從圖4可知：該地區鳥害呈季節性，鳥害主要集中在11月-次年4月冬春季，占比高達88.52%，特別是11-12月故障最多。主要原因為：云南總體氣候適宜，冬季氣候暖和，據文獻[6]統計冬候鳥進入云南的時間為每年10月底，離開的時間為每年3月底到4月，而該地區屬于候鳥遷徙的主要通道，冬候鳥在該地區的活動時間與輸電線路鳥害跳閘的高峰時間相吻合，可見該地區鳥害跳閘主要因候鳥引起。

2.5 鳥害故障時間特征分析

圖5統計了該地區61起鳥害故障在0-24時不同時段的分布情況。從圖5來看，鳥害跳閘時間主要集中在夜間，尤其是22時-次日7時，占比達89.83%，最高峰出現在早6時。分析原因主要和鳥類習性有關，白天捕食、活動，夜間選擇高大的桿塔上棲息，晚上將食物消化完全后排泄，或早晨清空腸道，以減輕體重，為起飛覓食做好準備。

圖5 各時段鳥害故障分布圖

2.6 鳥害故障桿塔特征分析

從圖6統計結果可知，鳥害故障主要發生在直線單回線路上，耐張桿塔故障中相導線跳線串故障多發。主要原因有：

圖6 鳥害故障桿塔形式分布圖

1）因為無跳線串的相位導線分布在桿塔最下層且耐張串絕緣子近似水平布置，難以被鳥糞、樹枝等橋接。

2）雙回線路比同電壓等級單回線路絕緣子片數更多，絕緣強度相對更高，且從桿塔結構型式來說，單回線路導線橫擔更適合鳥類休憩。

3）直線單回線路中相橫擔位于桿塔最上層，相對兩邊相橫擔范圍大更加便于中大型鳥或群鳥休憩。

4）同塔雙回路大部分為鼓形塔，中相橫擔向外伸出更多，便于鳥類下降和起飛，因此雙回線路中相跳閘風險相對更高。

5）耐張桿塔中相跳線橫擔在桿塔最上層，相對兩邊相橫擔更適合鳥類活動。

從鳥害故障桿塔橫擔型式和故障相線空間位置分析統計圖7可知，桁架式結構橫擔故障占75%，上層相導線故障占比達90%，主要原因：

圖7 鳥害故障桿塔橫擔形式及導線空間位置分布

1）桁架結構橫擔吃水面朝下，適合鳥類站立，而非桁架結構橫擔吃水面朝上，不宜適合鳥類站立休憩。

2）上層導線位置高、開闊，適合鳥類休憩和觀察周邊環境，相對下層橫擔更安全。

2.7 鳥害故障地域特征分析

將2013～2022年故障跳閘地域、桿塔上鳥巢數據匯總至地圖內，見圖8、9。從圖8、9和跳閘桿塔現場環境可看出鳥害故障、筑巢主要在河流、魚塘、水庫、農田附近，且附近高大樹木較少，桿塔成為附近最理想的棲息地。從同區域跳閘數據、鳥巢分布情況可知，鳥類活動范圍具有相對的集中性、固定性，因而鳥害故障也出現集中性、固定性、重復性的特點。

圖9 2013～2022年桿塔上鳥巢分布

根據云南候鳥遷徙通道圖（見圖10），可知該地區候鳥遷徙通道有兩條：

圖10 云南地區候鳥遷徙通道圖

1）主遷徙通道：大理-南華-楚雄-雙柏-玉溪。

2）次遷徙通道：永仁-元謀-牟定-楚雄。將該地區跳閘地域分布情況與遷徙通路線對比可見故障桿塔分布與遷徙通道路徑基本吻合。

3 鳥害故障防范措施

3.1 開展鳥類活動統計

結合日常運維對輸電線路附近鳥類分布、筑巢情況、鳥類生活習性等進行統計分析，建立輸電線路鳥害數據庫，指導防鳥策略制定。

3.2 做好防鳥裝置安裝

以2013年以來引起鳥害故障跳閘桿塔及大型水域（水塘、水庫及濕地）為中心，梳理6 km范圍內的110 kV及以上輸電線路桿塔，優先保證3 km范圍防鳥裝置安裝全覆蓋，3 km外范圍桿塔根據鳥類活動情況、周邊環境有針對性安裝防鳥裝置。

3.3 做實風險區段運維

根據歷史跳閘故障信息、鳥類活動情況等劃分防鳥重點時段和區段，在鳥類遷徙季節（每年10月前）來臨前，對各類防鳥裝置的完好性、有效性進行檢查。對防鳥罩破損、缺失進行處理，對鳥刺安裝數量不足、安裝位置不對、打開角度不足、防鳥刺銹蝕、損壞失效的及時處理。在鳥害頻發時段開展巡維和人工驅鳥，并做好鳥類習性記錄。

4 結束語

1）該地區鳥害故障年均故障率高達14.57%，鳥害故障成110 kV及以上輸電線路跳閘第三大原因。

2）該地區鳥害故障分布與云南地區候鳥遷徙通道吻合度高，故障主要發生在水庫、河流、農田附近且周邊高大樹木較少桿塔上。

3）該地區鳥害故障具有電壓等級、氣候、季節、時間段、桿塔形式、橫擔形勢、地域特征等特點，該地區每年的11月-次年4月份、每天的22時～次日7時、110 kV和220 kV線路、500 kV緊湊型線路、直線桿塔、耐張桿塔跳線串、桁架式橫擔桿塔、上層相線鳥害故障發生概率較高。