刘洪正，姚元玺

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002；2.山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250013）

·专题论述·

山东电网高压输电线路防鸟害研究

刘洪正1，姚元玺2

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002；2.山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250013）

针对鸟害危及输电线路安全运行的问题，首先分析鸟害故障的类型和特点，重点讨论鸟粪闪络机理。同时对山东电网输电线路的鸟害特点和防鸟害措施进行分析，提出根据鸟害程度采取不同的防鸟害措施。最后给出了可供运行单位参考的防鸟害建议。

山东电网；输电线路；鸟害

0 引言

山东地处暖温带，自然环境多样，鸟类食物丰富，为许多鸟类栖息、繁殖或越冬提供了良好条件，是南来北往的许多鸟类的必经之地。山东鸟类资源非常丰富，境内共有鸟类37种，406个亚种，占全国鸟类种数的31%。

近几年，随着人们爱鸟意识的增强和国家对枪支的严格控制，鸟的数量大增，而可供鸟栖息的高大树木、山林在减少，迫使鸟在输电线路杆塔上降落、栖息。随着输电线路的不断增加，相对以往，鸟类活动影响输电线路安全运行的不稳定因素增加了许多，特别是鸟类在输电线路筑巢、排泄等行为，严重威胁了输电线路的正常运行［1］。能否有效解决鸟害闪络问题，直接关系到输电线路的安全运行。

1 国内外研究现状

1.1 国外偏重于考虑保护鸟类

国外研究表明，输电线路上发生的鸟类死亡主要归因于高压电击，尤其是在迁徙季节，为了避免此类事故发生，国外的鸟类保护组织通过各种形式对输电线路致使鸟类死亡展开研究，以此来影响地方政府立法保护迁徙鸟类［2-3］。国外通过研究得出如下结论：第一，鸟类的大量死亡是受输电线路的位置影响的，位于鸟类聚集区和鸟类迁徙路线的输电线路导致鸟类的死亡率偏高；第二，能见度低更易于导致鸟撞线路事故的发生；第三，翅长的鸟类在线路上停落比活泼敏捷的小鸟停落在电线上的致死率高。美国鱼类和野生动物机关部门（USFWS）报道了一个保守数字，每年由于鸟撞高压电线引起的鸟类死亡约占1／100。

1.2 国内主要研究鸟类对输电线路的危害

我国电力部门对鸟类和输电线路关系的认识，主要表现在鸟类对输电线路造成的危害以及如何预防鸟害故障的发生［4-5］。据不完全统计，内蒙古、新疆、湖北、山西、甘肃、吉林、山东等省公司在输电线路鸟害事故的防治上都进行了大量的研究，主要集中在鸟害形成、鸟害发生地点的环境、鸟害发生的规律性以及防鸟、驱鸟设施的研究等方面。其中，以防鸟、驱鸟设施的研究最为突出。

2 鸟类活动对架空输电线路的危害

鸟类活动对输电线路可造成不同程度的危害，导致线路跳闸，甚至造成局部范围的供电中断，给企业生产及城乡居民生活等带来较大影响。

2.1 鸟害事故的类型

鸟在输电线路杆塔上筑巢，树枝、铁丝等巢材缩小了大部分绝缘子的绝缘距离，遇到雾、雨等潮湿天气时，附有一定污秽的树枝等巢材受潮后绝缘大幅下降，造成相对地或相间短路故障。这类故障一般发生在相对地和相间距离较小的10kV和35kV线路上。如果在木横担线路上筑巢，因放电接地甚至引起烧杆或烧断横担事故。

小型群居鸟类长期活动于某一杆塔，造成绝缘子表面堆积大量鸟粪，遇到雾、毛毛雨天气时，带有导电离子的粪便潮解，使线路外绝缘水平降低，可导致绝缘子表面放电，甚至发生污闪故障。

鸟（尤其是猛禽、大型涉禽）在横担上叼食小动物时，小动物短接线路引起线路接地跳闸。

一些大体型鸟类，如鹤类、鹰类，当其站在绝缘子上方的杆塔横担上排泄的粪便具有合适的粘稠度和一定的电导率时，在绝缘子串附件可形成一条具有一定导电性的细长通道，易造成导线对横担放电、绝缘子闪络等故障，此种情况比较常见。

大型鸟类在飞翔或争斗时，从导线间隙通过造成相间短路或单相接地。

2.2 鸟害事故的特点

季节性。鸟害是季节性线路故障，在全年中各月份均有发生，其中，鸟类在春秋两季的迁徙季节是鸟害发生最为严重的时段。每年的4—5月是鸟类筑巢繁殖的季节，鸟在鸟巢附近活动频繁增加了鸟害事故发生的几率。另外4—5月、9—10月候鸟迁徙过程中，往往愿意栖息在附近有水、森林的输电线路杆塔上，其起降、排粪等行为都增加了鸟害故障的发生［6］。

时间性。鸟害故障多发生在夜间18点至次日8点，尤其集中在凌晨3点到6点这一时段。因为一天中这个时段的系统电压最高，温度最低，湿度最大，风速最小，所以绝缘子表面凝露，污层湿润，线路的绝缘水平较低，鸟在绝缘子上方的横担上排便有可能造成绝缘子串闪络故障。

继发性。由于鸟类活动的区域是一个比较固定的范围，鸟类的栖息及筑巢地点一般也不会随意改变，若在某个杆塔上发生鸟害故障，则有在短时间内重复发生或相隔几天后再次发生的可能。

3 鸟粪闪络机理

清华大学联合华北电科院曾对220 kV、500 kV的复合绝缘子进行过鸟粪闪络的仿真和实验，针对下列3种鸟粪闪络的主要类型，进行了前两种的闪络仿真［7］。

根据现场调研和故障分析，鸟粪闪络主要有以下3类。

第一类是鸟排便时，鸟粪沿绝缘子（串）外侧下落，不污染或少量污染绝缘子（串），直接造成导线侧（高压）与横担侧（地电位）之间的短路放电，导致线路跳闸。

第二类是鸟排便时，鸟粪附着于绝缘子（串）上，严重污染绝缘子（串），造成导线侧（高压）与横担侧（地电位）之间的短路放电，导致线路跳闸。

第三类是鸟排便时，鸟粪附着于绝缘子（串）上，污染绝缘子（串），但未立即造成闪络。在潮湿气候条件下，鸟粪与绝缘子表面积累的其它污秽共同作用形成沿面闪络。这种形式的鸟害掉闸类似于普通污闪，但对于硅橡胶复合绝缘子则有所区别：对于普通污秽，憎水性易于迁移至污秽上；但由于鸟粪成团出现，憎水性也不易迁移至鸟粪表面，因此，其耐污性能也得不到发挥。

通过鸟粪闪络仿真计算，有下列结论。

1）鸟粪排出后，以自由落体的方式下落，形成细长的下落体。长条形鸟粪通道下落过程是一个不断拉伸延长的过程，鸟粪到达绝缘子高压端附近时的长度要比刚开始下落时长得多。鸟粪通道具有一定的导电性，该细长通道的介入使绝缘子周围的电场分布发生严重畸变，绝缘子高压端与通道的前端之间空气间隙的电场强度大大增强，这一段空气间隙上承担了绝缘子的大部分电压。当达到击穿场强后，间隙击穿，形成局部电弧。若鸟粪的电导率和粘稠度比较合适，具有一定导电性的连续的鸟粪通道超过一定长度时，局部电弧最终导致绝缘子空气间隙击穿。

2）鸟粪闪络故障发生在110kV和220kV输电线路上的较多。由于绝缘子距离不是很长，鸟粪通道可以较为连续地跨越这一长度。况且110kV和220 kV复合绝缘子两端采用均压环，这不仅减少了绝缘距离，而且还进一步加大了可能发生闪络的鸟类排粪范围。因此，110 kV和220 kV复合绝缘子较易发生鸟粪闪络。研究表明，鸟粪通道离110 kV绝缘子13 cm左右时，绝缘子的闪络概率约为50%；小于这个值时，绝缘子的闪络概率为100%［7］。对于220kV的复合绝缘子串，当鸟粪沿绝缘子表面下落时，长度达到1.5 m到1.8 m之间时容易发生闪络。

3）500 kV复合绝缘子串闪络所需的鸟粪通道长度要比220 kV绝缘子串长得多。而实际中鸟粪能够形成如此长的连续通道的几率小，因而500 kV复合绝缘子串发生鸟粪闪络故障率较110 kV和220 kV线路小得多。但是近年500 kV线路运行中也发生鸟粪闪络故障。

4 山东电网鸟害调查

4.1 地域特征

山东省鸟害事故的多发地域是东部沿海的青岛、日照及中部泰安、潍坊、滨州市等地。从历次闪络地点看，鸟害事故的发生地点则多集中在平原、丘陵、田间等地。从山东省地形气候特征总结分析鸟的活动区域，主要集中在河道、沿海、林区等有食物有水源的地段栖息做巢，该地段则是易引发鸟害事故的区域。

4.2 电压等级

110～500 kV线路鸟害故障主要由鸟粪造成绝缘子闪络引起的。在35～500 kV线路上均发现有被鸟啄伤的复合绝缘子。

4.3 杆塔类型及故障特征

从故障线路杆塔类型统计，直线杆塔、耐张杆塔都有。闪络故障，直线杆塔闪络故障主要是由于鸟在绝缘子串上方横担栖息时，鸟粪短接空气间隙引起故障跳闸，在横担、导线、绝缘子串及部分金具上有烧伤痕迹。耐张杆塔闪络故障主要发生在引流线与横担之间，鸟粪短接空气间隙引起跳闸，烧伤点表现在横担下方和引流线上方。鸟啄的复合绝缘子大多发生在未带电运行的线路上，被鸟啄损的部位大都集中在均压装置附近。

直线杆的闪络杆型主要是拉线与横担夹角小于40°的中相和边相等杆型。

直线塔闪络塔型主要是酒杯型塔中相、边相、猫头塔型的中相。

4.4 绝缘子形式

鸟粪引起的高压输电线路跳闸以空气间隙击穿形式为主，发生跳闸的绝缘子主要是复合绝缘子；在低压配电线路由实物造成的直接接地和短路故障与绝缘子结构形式无关；水平串和“V”形串复合绝缘子被鸟啄伤的情况较为突出。

4.5 故障时间

110～500 kV线路鸟害故障多发生在22∶00—07∶00，春秋季闪络次数较多。鸟啄复合绝缘子大多发生在未带电运行的线路上。

4.6 引起跳闸的鸟类

根据对鸟害事故的统计，鸟的种类有喜鹊、乌鸦、灰喜鹊、老鹰、白鹭、斑鸠、鸽子、天鹅、仙鹤、较大的海鸟等。在发生的185次鸟害故障中，喜鹊引起的占54%，乌鸦引起的占26%。我省鸟害故障主要以喜鹊、乌鸦为主，110 kV及以上电压等级线路发生的鸟害故障则主要由喜鹊、老鹰、大雁、仙鹤等引起，相对较分散。

4.7 山东电网输电线路防鸟害措施

国网山东省电力公司自2002年9月开始，主要按照高压输电线路以安装防鸟刺为主，全省开始大面积的进行鸟类灾害的治理。

4.7.1 110～500 kV高压输电线路

在高压输电线路上安装防鸟刺、防鸟隔板和采用新型复合均压环的复合绝缘子来防止鸟害事故的发生。防鸟刺应具备三个条件：一是牢固；二是美观；三是防锈，不能因为防鸟刺问题导致线路跳闸。在安装防鸟刺时要将其完全打开成伞面，打开幅面角度185°～190°，使防鸟刺离塔材高度约5 cm，防止鸟从防鸟刺下方进入防护范围。对垂直排列的线路，可考虑采用复合均压环。考虑到性价比和安装方便性，复合均压环比较适合110 kV线路，220 kV线路复合均压环少量使用［8-9］。

4.7.2 防止鸟啄复合绝缘子

通过加强巡视，及时发现被鸟啄损的复合绝缘子；通过改进包装、改变均压装置等措施来减少鸟啄复合绝缘子事件的发生。

加强巡视和维护。对鸟类活动频繁地区建议加强运行复合绝缘子的巡视和维护，有针对性地逐基检查。若发现鸟啄损害至芯棒或密封破坏，应及时进行更换。

选用防鸟害均压环。建议将复合绝缘子上均压装置改造为防鸟粪型均压装置，以防止鸟啄损复合绝缘子上均压装置附近的伞套［10］。

改进包装。输电线路在投运前采用防鸟害包装，在送电前，防鸟包装随复合绝缘子串一块挂到铁塔上。送电前，用专用装置可轻易地将包装拆除。

5 防鸟害优化措施

由于鸟害对输电线路的危害主要体现在鸟粪引起的闪络跳闸、鸟啄绝缘子。因此，主要侧重上述两方面危害的设计优化措施［11］。

5.1 采用防鸟害均压环

由于鸟粪闪络通道主要为“鸟粪通道—粪道末端与绝缘子串间的空气间隙—绝缘子串表面”，因此采取大盘径的上均压罩，不仅使鸟无法去啄绝缘子的伞裙，还可以阻挡部分下落的鸟粪，减少鸟害故障，同时还能减少冰闪几率。

5.2 对不同鸟害区域采取不同的防治措施

通过调查本地区鸟类种类、活动习性、鸟类活动规律，合理确定防鸟害区域，以便有针对性地防鸟害措施。

对山区或林区等有鸟类栖息区域，采取安装防鸟刺的措施。

对林区及油料作物区域和河道等水域、大型鸟类迁徙路径附近、鸟活动频繁的区域、重要输电线路等，采取安装防鸟刺和大伞裙复合绝缘子相结合的措施。

对河流、湖泊、沼泽地、水库、养鱼池等，大型鸟类迁徙路径或曾有栖息迹象的区域，发生过鸟害跳闸的杆塔区域等，采取安装防鸟刺、防鸟害均压环、大伞裙复合绝缘子、其他驱鸟器相结合的综合防范措施。

5.3 杆塔设计应考虑防鸟装置安装

目前，钢管杆因横担端部较窄，安装防鸟装置困难。在新设计的钢管杆时应积极与设计部门沟通，在横担端部设计上防鸟装置的安装部件，以满足防鸟刺等防鸟装置的安装［12］。

6 结语

通过调查输电线路沿线鸟类活动区域，探讨鸟害故障发生规律，深入研究鸟害治理工作的相关基础问题，制订防鸟害计划，并落实鸟害防范技术措施等。

建立防鸟装置专项档案，包括线路名称、杆塔号、相别、运行环境、制造单位、规格及数量、安装时间、巡视检查情况等内容。结合线路停电，检查防鸟装置的稳固性、有效性、锈蚀情况等。对失效的防鸟装置应及时进行修复或更换。

结合本地区实际，探索试用其他防鸟措施，如风车驱鸟器、防鸟挡板、惊鸟器等。通过一种防鸟装置或不同防鸟装置的搭配使用，进一步优化防鸟害措施，不断总结防治鸟害的经验，降低架空输电线路鸟害故障。

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Anti-bird Damages Measures Research on High Voltage Transmission Lines of Shandong Power Grid

Bird damages become more and more serious against safe operation of high voltage transmission lines.This paper firstly analyzes the types and characteristics of the bird damages，focuses on guano flashover principle.Meanwhile，different prevention measures are supplied based on characteristics and extent of bird damages against Shandong Power Grid transmission lines.It supplies anti-bird measures according to the bird damages level.Finally，this paper gives the anti-bird damages suggestions for operation unit.

Shandong Power Grid；transmission lines；bird damages trouble

TM726.3

：A

：1007－9904（2014）03－0017－04

2014-04-08

刘洪正（1963—），男，高级工程师，长期从事超高压电网技术管理工作；

姚元玺（1980—），男，高级工程师，从事高压输电线路设计工作。