输电线路鸟害综合防治技术研究

2020-10-17章志鸿

河北水利电力学院学报 2020年3期

胡坚，郭浩，章志鸿

(无锡市广盈电力设计有限公司，无锡市友谊南路58号 214000)

近几年，随着电网的不断发展及自然生态环境的改善，鸟类在输电线路周边的活动日益增多，因鸟类活动而导致的架空线路故障频率明显上升。根据相关电力管理部门的运行经验和国内外学者的研究分析，架空线路上与鸟有关的故障可进一步细分为鸟巢类、鸟粪类、鸟体短接类、鸟啄类等[1-2]。其中，鸟粪类灾害由于会引起输电线路绝缘闪络，造成线路接地故障从而引发保护动作，对电网安全运行造成了较大影响，是目前主要的鸟类灾害。

因此，提高输电线路防鸟害水平，减少鸟粪类鸟害对电力设备的损坏，降低输电线路跳闸率。安装配置相应的防鸟害装置，对保证电力系统稳定、可靠地供电具有重大意义[3]。

文中针对鸟害类型及机理，区域分布及规律进行了分析，提供了鸟害辨识典型图例。并研究了常见的鸟害预防措施，并针对不足提出新型的防鸟措施设计。

1 鸟害类型及机理

鸟害类型一般可分为鸟巢类、鸟粪类、鸟体短接类和鸟啄类等四大类。各类鸟害机理如下。

鸟巢类主要是指鸟类在架空线路的杆塔上筑巢时，较长的筑巢材料会减小或直接短接空气间隙，导致线路跳闸。

鸟粪类主要是指鸟类在杆塔周边排泄粪便，鸟粪附着在杆塔上形成导电通道，引起杆塔空气间隙击穿，或者鸟粪附着在绝缘子上，引起绝缘子表面闪络，导致线路短接跳闸。

鸟体短接类主要是指较大体型鸟类落在架空线路上，使输电线路相间或相地间的空气间隙变小，导致空气击穿引起线路跳闸。

鸟啄类主要是指鸟类啄咬线路复合绝缘子的伞裙或护套，造成复合绝缘子破坏，减少绝缘子有效爬电距离，引起跳闸事故。

2 鸟害区域分布及规律

2.1 区域分布

鸟害在我国各个省份都有发生。南方地区气候湿润，植被茂盛，水系繁多，在输电线路周边活动鸟类较多，鸟巢类故障居多。北方地区平原多，广阔而平坦，在输电线路周边活动的鸟类体型较大，鸟粪类、鸟体短接类故障居多。统计分析发生过鸟害的区域地形，湖泊、河流、水库等水源地附近，广阔农田区域，尤其是鸟类迁徙通道为鸟害故障发生典型地形[4]。

鸟类活动的地域差异性导致不同地区对输电线路危害较大的鸟类也各不相同。检索相关文献及地区电网运行报告，对输电线路危害较大的高危鸟类，河北地区为灰喜鹊；宁夏为乌鸦、雕、鹰等鸟类；东北为喜鹊红隼等鸟类；吉林为小嘴乌鸦、东方白鹳、雀鹰等；江西为黑领椋鸟等；河南为喜鹊黑鹳、红隼等群鸟类；青海为猎隼、喜鹊、灰背隼等。

2.2 鸟害规律

分析研究，输电线路鸟害故障有一定规律性，如季节性、时间性、区域性、瞬时性、重复性等。

季节性：冬季、春季是鸟害的多发期。根据2014年～2019年电网公司系统110千伏及以上输电线路鸟害故障统计，鸟害发生频率4月至7月较高，该段时期鸟类进行大量繁殖，活动较为频繁。3月、11月是鸟类迁徙的时间，数据显示也是鸟害的高发月份，鸟害故障月份分布如图1所示。

图1 鸟害故障月份分布Fig.1 Monthly distribution of bird damage

时间性：鸟巢类输电线路故障基本上发生在凌晨时段或白天，故障时段分布如图2所示；而鸟粪类输电线路故障一般发生在夜间至凌晨或傍晚，故障时段分布如图3所示。

图2 鸟巢类故障时段分布Fig.2 Period distribution of bird′s nest damage

图3 鸟粪类故障时段分布Fig.3 Period distribution of guano damage

区域性：大部分输电线路鸟害故障发生在人类活动较少的丘陵、水田，靠近水源、树林，鸟害分布区域统计如图4所示。

图4 鸟害分布区域统计Fig.4 Regional statistics of bird damage

瞬时性：鸟粪及鸟巢类线路故障跳闸，一般都属于单相接地瞬时性故障，不会造成永久性故障，线路重合闸后故障基本都能解除。鸟害类线路运行故障统计如图5所示。

图5 鸟害类线路运行故障统计Fig.5 Statistics on transmission line operation-faults of bird damage

重复性：很多鸟类对旧巢址有依恋性，会多年在同一地点繁殖。鸟巢被发现拆除后，很快又会在原塔原位筑巢，尤其是正处繁殖期的鸟类，反复筑巢的特性更加明显。

3 鸟害辨识典型图例[5-8]

线路鸟巢类故障、鸟粪短接类故障、鸟啄类故障以及鸟体短接类故障典型图例如图6～图9所示。

图6 鸟巢类故障Fig.6 Bird′s nest damage

图7 鸟粪类短接故障Fig.7 Guano damage

图8 复合绝缘子鸟啄类故障Fig.8 Bird pecking damage

图9 鸟体短接类故障Fig.9 Bird short-circuit damage

4 新型防鸟措施设计

4.1 常见防鸟措施分析

目前比较常见的输电线路防鸟害措施主要有挡鸟式、驱鸟式及驱引防结合式。

鸟巢类故障防治的措施主要有防鸟盒、防鸟挡板等。鸟粪类故障的防治措施包括防鸟刺、防鸟挡板、防鸟屏蔽罩、防鸟针板等形式。

此外，国网公司系统内还使用风车式驱鸟器、智能声光驱鸟器等装置驱鸟，或借用人造鸟巢、栖鸟架等对鸟类进行引导。

表1分析了常用防鸟措施的优缺点，以便针对目前防鸟装置的缺点进行新型防鸟设备的设计和研制。

表1 常见防鸟措施的优缺点Tab.1 Advantages and disadvantages of common bird-prevention measures

4.2 新型防鸟措施

根据上述分析，从可靠性方面考虑，采用电子式防鸟装置，由于电子设备由其是电源需要经常维护，导致运维检修成本增加，因此防鸟装置宜采用机械式。机械式的防鸟装置主要有防鸟刺、防鸟盒、防鸟挡板、防鸟粪绝缘子、防鸟针板、防鸟刺等，但这些防鸟装置或多或少有部分缺点，因此有必要在现有装置基础上进行优化，提出新型防鸟装置。

根据某地方输电运行部门收资调研，目前其主要采用的防鸟装置是防鸟刺、防鸟板、防鸟针等。此3种防鸟装置均具有良好的防鸟效果，但是由于防鸟刺、防鸟针板尖刺范围过大，检修时受其影响较大，必要时需拆除防鸟刺，增加工作量及检修的风险。而防鸟板由于将绝缘子上方横担封闭，不利于检修人员从横担下方爬至绝缘子上，也增加检修风险。基于此，为降低检修风险，提出以下改进型防鸟装置。

4.2.1 倒伞开合式防鸟刺

此装置在现有防鸟刺装置下方设置一个套筒，套筒通过一个杠杆经过塔身横担的支点，正常情况下套筒在鸟刺装置底部，运维检修时，通过下压联动杆，套筒上升将鸟刺装置收起，同时鸟刺底部转轴露出，向前推动杠杆，可将防鸟刺装置收起并推至塔横担外，便于运检人员塔头工作及通过穿过横担清理绝缘子。示意图如图10所示。

图10 倒伞开合式防鸟刺Fig.10 Anti-bird thorn of inverted umbrella opening and closing type

4.2.2 可移动式综合防鸟装置

可移动综合防鸟装置在原有防鸟刺装置底部增加一个滑动导轨，滑动导轨上安装有滑动底座，由于可以滑动，检修时可将其推到横担尖头，检修结束后，再将其推回原位置，避免了塔头检修时划破工作服，也消除了为躲避防鸟刺带来的安全隐患，起到了很好的效果。为提高防鸟效果，防鸟刺装置底座上设有旋转套管，旋转套管上连接碗型叶片，三个碗型叶片成120°夹角依次排列，并在防鸟刺上部挂有驱鸟响铃，形成声、光、刺一体的防鸟装置。其示意图如图11所示。

图11 可移动式综合防鸟刺Fig.11 Movable integrated anti-bird thorn

4.2.3 可折叠防鸟挡板

目前，输电线路安装的防鸟挡板大部分采用不锈钢、塑料等材料制作，这些材料强度小且耐腐蚀性差，经过日晒雨淋，容易腐蚀变形；此外防鸟挡板的固定采取L形支架、金属压条配装螺丝固定的方式，不易拆除，当线路运维人员需要对线路绝缘子检修时，需要花费大量时间对防鸟挡板进行拆除，影响线路检修效益。

为了提高鸟害防护周期和线路检修效率，设计一种可折叠式绝缘防鸟挡板。该挡板采用PC(聚碳酸酯)板外涂室温硫化硅橡胶长效防污闪涂料(含填料)(以下简称RTV涂料)制成。该挡板具备强度大、耐腐蚀性强、电气性能、力学性能优异、憎水性及憎水性迁移性强、附着力强、使用寿命长的特点；当检修人员需要上下绝缘子串检修或者对绝缘子串进行更换时也不必反复拆装挡板，将挡板向上折叠即可施工，具有安装方便，操作简单的特点。在挡板正常防护状态时，第一挡板和第三挡板略微向下倾斜，“L”型竖直侧板可引导污水流向导线外侧，防止挡板上积累鸟粪和积雪后直接掉落在导线和绝缘子上，避免造成污闪事故。其结构示意图如图12所示。