复合绝缘子防鸟害关键因素分析及防范措施

2015-11-18李俊防

电气技术 2015年11期

李俊防

（1. 郑州轻工业学院，郑州 450002；2. 国网濮阳供电公司，河南濮阳 457000）

近年来，随着架空输电线路长度的大幅增加，挂网运行的复合绝缘子数量增长迅速。同时，随着人们环保意识的增强，生态环境的不断改善，各种鸟类数量剧增，鸟类活动更加频繁，鸟类叨啄复合绝缘子引起的输电线路鸟害故障也明显增多[1]，各供电部门每年更换鸟类啄伤复合绝缘子花费了大量的人力、物力。研究架空输电线路复合绝缘子的防鸟害问题，及时发现和减少复合绝缘子鸟啄缺陷，以及有效降低鸟啄复合绝缘子的更换成本、提高工作效率，提高输电线路供电可靠性，对各级电网的安全稳定运行将具有重要的意义。

1 复合绝缘子防鸟害关键因素分析

复合绝缘子由两端连接金具、绝缘芯棒和伞套组成，其中芯棒主要承受机械荷载和电气绝缘，伞套即伞裙和护套，主要用来为复合绝缘子提供必要的爬电距离和保护绝缘芯棒不受环境气候的影响。复合绝缘子因电气性能优良，具有体积小、质量轻、不需要检零值、不需要清扫及憎水性强等特点，在35～1000kV输电线路中得到广泛的应用。但在运行中复合绝缘子也存在着一些缺点，如运行年限较短、施工检修中不能踩踏等，其最大的缺点就是易受鸟类啄伤伞裙和护套，引起电气性能降低而发生故障跳闸等鸟害问题。

1.1 鸟啄复合绝缘子规律特点

2013—2014年，濮阳供电公司发现 17条线路鸟啄复合绝缘子共计459支，对鸟啄复合绝缘子的种类、啄伤部位、绝缘子厂家、颜色等进行统计分析，统计分析结果如下：

1）鸟啄复合绝缘子中耐张水平串占总支数的96%，直线悬垂串占总支数的4%。因为耐张水平串方便鸟类停驻，所为鸟啄耐张水平串复合绝缘子的机率非常高，而悬垂串复合绝缘子为上下垂直安装，鸟类几乎无法在绝缘子上站立，如果要叨啄复合绝缘子，则只能站在绝缘子的均压环或悬垂绝缘子串的金具上，叨啄复合绝缘子上下端部的伞裙和护套，故鸟啄悬垂复合绝缘子串的机率很少。

2）被鸟啄伤的复合绝缘子中，有同塔架设的双（多）回线路，也有单回线路，可以看出，同塔双（多）回架设线路或单回路架设线路对鸟类叨啄复合绝缘子没有影响。

3）鸟啄复合绝缘子护套的有363只，占总支数的79%；鸟啄复合绝缘子伞裙的有292只，占总支数的64%；复合绝缘子伞裙和护套均被鸟啄的有196支，占总支数的43%。分析原因，可能是因为耐张水平串两端的联板、金具为金属材质，质地坚硬且多为平面，便于鸟类站立。而复合绝缘子中间的伞裙为硅橡胶材质，质地柔软，伞裙间距约 5cm，且大小伞裙高低不平，不方便鸟类长时间停驻叨啄[2]。

根据鸟啄复合绝缘子护套的部位统计分析，可以看出，鸟类叨啄复合绝缘子两端靠近金具部位的护套处居多，这与复合绝缘子两端的联板、金具为金属材质，质地坚硬且多为平面，便于鸟类站立，方便鸟类就近叨啄有很大关系。

4）统计的17条线路的复合绝缘子共有8个生产厂家，复合绝缘子的颜色为红色和灰色2种，气味均为硅橡胶本身固有的气味，统计结果表明，复合绝缘子的生产厂家、颜色、色味等对鸟类叨啄没有影响。

图1 鸟啄复合绝缘子护套

图2 鸟啄复合绝缘子伞裙

1.2 复合绝缘子防鸟害关键因素分析

鸟类叨啄复合绝缘子的部位为伞裙和护套，复合绝缘子伞裙啄伤一般不会引起线路故障跳闸，主要使复合绝缘子的爬电距离和憎水性受到一定影响，对复合绝缘子的电气绝缘性能几乎没有影响。因复合绝缘子护套厚度仅有约 2～3mm，鸟类很容易将之啄穿，致使绝缘芯棒外露，绝缘芯棒一旦外露失去外层硅橡胶的保护，大气中的污秽物将在外露的芯棒处积累，挂网运行的复合绝缘子在强电场的作用下，在护套破损处将发生局部闪络，同时空气中的潮气也将通过绝缘子护套破损处，沿绝缘芯棒不断向纵深入浸漫延，大大降低了芯棒良好的电气绝缘性能，在雾、露、霜、雪、雨等恶劣气候条件下，将会造成复合绝缘子闪络击穿，引起线路故障跳闸[3]。

规程规定复合绝缘子伞裙、护套不应出现破损或龟裂，伞裙及护套破损的复合绝缘子属于缺陷，应予以更换。在生产实际中，对于鸟啄复合绝缘子伞裙较轻的缺陷一般不予处理，因为该类缺陷不会引起复合绝缘子的电气绝缘性能，对输电线路安全影响不大，但对于鸟啄复合绝缘子护套类缺陷，均高度重视。对于复合绝缘子护套损伤或芯棒外露的鸟啄缺陷，一经发现将短时间内予以更换处理，以确保线路安全。

图3 鸟啄复合绝缘子护套致芯棒外露

复合绝缘子防鸟害，首先要减少鸟类在输电线路杆塔上方区域的活动，减少鸟类在在杆塔上筑巢和停留。其次是能够及时发现复合绝缘子鸟啄破损缺陷，在无法阻止鸟害对复合绝缘子叨啄的情况下，提高复合绝缘子伞裙、护套鸟啄破损的发现率，对伞裙严重啄伤和护套严重破损绝缘芯棒外露，影响线路安全运行的复合绝缘子进行及时检修更换，减少破损复合绝缘子的挂网运行时间，从而减少鸟啄类线路跳闸故障的发生。最后是在无法阻止复合绝缘子鸟啄的情况下，对复合绝缘子容易受损的关键部位加以阻档和保护，减少鸟啄复合绝缘子两端护套缺陷的发生，提高检修复合绝缘子的效率，提高线路运行可靠性。

综上所述，复合绝缘子防鸟害事故的关键因素有以下3点。

1）减少鸟类在线路杆塔上方区域的活动，避免鸟害风险。

2）及时发现复合绝缘子鸟啄破损缺陷，加强观察，必要时予以更换。

3）减少鸟啄复合绝缘子护套事件的发生，提高线路安全性。

2 复合绝缘子防鸟害措施

2.1 复合绝缘子防鸟害管理措施

1）准确划分架空输电线路鸟害风险区域。将供电区输电线路位于河流、湖泊、水库、鱼塘附近的区域；线路附近植被较好且有群鸟和大鸟活动频繁的区域；线路杆塔上有鸟巢和发生过复合绝缘子鸟啄的区域划分为鸟害故障风险区域。根据鸟害故障风险区域的风险级别采取相应的防鸟害措施。

2）加大线路巡视和检修力度。在防鸟害重要季节，将各类鸟害区域作为巡视重点，发现线路杆塔挂点上方有鸟巢必须尽快拆除，并采取隔离（防鸟刺、防鸟档板等）和驱赶（防鸟镜、超声波驱鸟器等）措施。对失效或缺失的防鸟装置进行及时更换、补装。线路巡视时作好观察鸟类活动的观测记录，并加以分析总结，动态调整鸟害故障风险区域，根据调整结果有针对性的安装某一种或几种组合的防鸟装置，提高防鸟效果。

结合线路停电检修机会，有计划的开展输电线路登杆检查，以及在线路带电运行时的带电登杆塔检查，及时发现复合绝缘子鸟啄缺陷，根据缺陷情况确定持续观察或更换。对表面鸟粪污染的绝缘子及时安排清扫或更换。有条件的地区，可以利用无人机对输电线路进行航巡，用高清摄像机摄录的影像资料，对复合绝缘子上部鸟啄缺陷进行检查。

2.2 复合绝缘子防鸟害保护措施

1）在耐张复合绝缘子串两端安装防鸟粪均压环。通过查阅资料和调查，国内外防鸟粪均压环均安装在悬垂复合绝缘子串上端，其功能是避免和减少鸟粪对复合绝缘子的污染，增加长串鸟粪与复合绝缘子的电气间隙，有效的减少鸟粪闪络故障。根据前文鸟啄耐张杆塔复合绝缘子两端靠近金具处护套居多的特点，论文创新防鸟粪均压环的安装方式，在耐张杆塔复合绝缘子两端安装防鸟粪均压环。鸟类站在绝缘子两端的联板或金具上时，因防鸟粪均压环的阻挡，无法直接叨啄复合绝缘子的端部护套，从而减少了耐张复合绝缘子两端护套鸟啄损伤。

图4 复合绝缘子端部加装防鸟啄护套

2）加装防鸟啄复合绝缘子端部护套。该护套采用与复合绝缘子护套相同材料的硅橡胶材质，安装在绝缘子横担侧第一片伞裙至球头与芯棒连接处和导线侧第一片伞裙至碗头与芯棒连接处，采用单片开合式结构，一端用专用的卡子进行固定，结合面采用专用的粘接剂。在绝缘子端部外加装该护套，在无法避免鸟啄复合绝缘子端部护套的情况下，对复合绝缘子本身的端部护套加以保护。加装的复合绝缘子端部护套受鸟类啄伤后可以及时更换、补装，而不需更换整支绝缘子，节省了更换复合绝缘子的材料费和人工费，显著降低了运维成本，提高了线路运行的可靠性。

2.3 复合绝缘子防鸟害技防措施

在架空输电线路复合绝缘子防鸟害方面，除了常规的在线路杆塔上安装超声波驱鸟器、反光风镜、防鸟刺、防鸟挡板以及安装防鸟粪均压环等防范措施外，论文利用红外测温、绝缘故障预警系统等技术手段，提高发现复合绝缘子护套破损缺陷的及时性和准确性，减少设备故障率，提高线路安全运行水平。

1）基于红外测温技术的复合绝缘子护套破损缺陷监测。复合绝缘子的护套破损后，处于强电场中的绝缘子破损处因局部放电产生的氮氧化物与水结合，生成的酸会进一步腐蚀，加速绝缘老化，水分潮气渗入破损处后在电场和化学作用下形成碳化通道，所形成的碳化通道在降低阻值的同时，减少了绝缘子的有效绝缘距离，增大穿透性泄漏电流，使绝缘子劣化部位温度升高[4]。

红外测温技术，正是利用复合绝缘子护套破损后会产生局部温升的特点进行监测，减少了人员登杆检查的工作量，提高了工作效率。

2）基于行波理论的输电线路绝缘故障预警系统应用。当线路上挂网运行的复合绝缘子因护套破损芯棒外露而发生局部闪络时，在线路上产生由局部闪络故障点向线路两端传播的高频暂态行波。线路绝缘故障预警系统通过绝缘子局部闪络放电产生的故障行波来实现初始闪络定位，并根据故障行波特征量的变化分析出线路绝缘情况，对运行的复合绝缘子绝缘性能进行判断。绝缘故障预警系统主要由硬件提取行波信号，在线修正的ns级卫星同步时间等来实现输电线路绝缘故障的精确定位和预警[5]。