武國亮,白 瑾,狄曉東
(1.山西省電力公司,山西 太原 030001;2.太原供電公司,山西 太原 030012;3.山西省電力公司電力開關(guān)廠,山西 太原 030045)
隨著山西省自然生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化及對動物保護意識的加強,鳥類活動數(shù)量逐步增大,活動范圍日趨擴大,鳥害已經(jīng)成為影響輸電線路安全運行的重要因素,對輸電線路鳥害故障的分析及其防范措施的研究也得到了越來越多的關(guān)注。
鳥害故障是山西電網(wǎng)輸電線路跳閘中的主要原因之一,2007年1月至2011年12月底,山西電網(wǎng)220 kV及以上輸電線路跳閘385次,其中線路因為鳥害故障跳閘52次數(shù),約占線路總跳閘次數(shù)的14%,僅次于雷擊閃絡和外力破壞,由于鳥害引起的故障跳閘次數(shù)及跳閘率基本上處于穩(wěn)中有升的趨勢。根據(jù)統(tǒng)計歸納,山西省輸電線路鳥害故障原因主要有以下幾類特點。
依據(jù)山西省近5年來鳥類故障掉閘統(tǒng)計,鳥的種類以黑鸛、魚鷹(撈魚鸛)、蒼鷹為主,黑鸛占84%、魚鷹1%、蒼鷹5.2%、其他不明鳥類占9.8%。
從山西的地形氣候特征總結(jié)分析鳥的活動區(qū)域,因山西以山區(qū)丘陵地區(qū)為主,干旱少雨,水源缺乏,因此,能夠滿足鳥類的生存條件的地域范圍不是很廣的,主要在河道、沼澤地、林區(qū)、水庫、養(yǎng)魚池、油料作物地等有食物、有水源的地段棲息,該地段線路便是易引發(fā)線路鳥糞故障掉閘的區(qū)域。
從歷次掉閘的概率統(tǒng)計分析,鳥糞掉閘一般在夜晚21點到次日8點范圍內(nèi),約占82%。白天、陰天時也有掉閘的情況,但概率較小,僅占15%。從季節(jié)分析一般在7月到10月之間,能夠占到62%。近年來也發(fā)現(xiàn)在5月、6月、12月的掉閘情況占36%。
鳥害故障在各電壓等級線路中的分布為500 kV 4次,占線路鳥害故障跳閘總數(shù)的8%;220 kV 48次,占線路鳥害故障跳閘總數(shù)的92%。鳥糞掉閘以220 kV線路為主,220 kV線路以直線桿塔、絕緣子串上方棲息拉糞便引起較多,500 kV線路也有發(fā)生鳥糞掉閘事例,但發(fā)現(xiàn)桿塔上有鳥糞的比例較小。
從故障線路桿塔類型統(tǒng)計,直線桿塔、耐張桿塔都有。直線桿塔掉閘主要是鳥在絕緣子串上方橫擔處棲息時,排泄糞便短接空氣間隙引起故障掉閘,在橫擔、導線、絕緣子串及部分金具上有燒傷痕跡。耐張桿塔上掉閘主要發(fā)生在引流線與橫擔之間,鳥排泄糞便短接空氣間隙,引起故障掉閘,燒傷點表現(xiàn)在橫擔下方和引流線上方;也有大鳥棲息在橫擔或橫拉桿上排泄糞便時,有風等外界環(huán)境影響下使耐張線夾出口處沿絕緣子串與橫擔放電,但這種情況幾率較小。
鳥害故障具有瞬時性,短時間接地、跳閘,一般均可重合閘成功。2007年—2011年鳥害故障的重合閘成功率為100%。
由于鳥糞掉閘以空氣間隙擊穿形式為主,因此與絕緣子形式類型關(guān)系不大(不能排除由于絕緣子間隙引起的橋接短路)。如發(fā)生掉閘的絕緣子串有瓷絕緣子、玻璃絕緣子、硅膠合成絕緣子等各種型式。
目前,山西電網(wǎng)鳥害造成跳閘的主要原因有鳥糞閃絡、鳥巢材料短路。其中鳥糞引起的跳閘是鳥害故障跳閘的主要原因。
鳥糞閃絡的主要原因有鳥類站在桿塔橫擔上排便,鳥糞的下落線在絕緣子串附近直接短接部分或全部絕緣子,引起絕緣子發(fā)生閃絡;鳥糞污染了直線懸垂絕緣子串,積糞至一定程度后,使絕緣子發(fā)生閃絡。
很多鳥類喜歡在農(nóng)田、果林等附近方便覓食的桿塔上造窩筑巢,造窩所用材料大多為樹枝或雜草,往往會有部分垂落在絕緣子上或接觸、靠近帶電導線,遇陰雨、濃霧天氣,樹枝、雜草接觸導線(或靠近導線),絕緣將急劇下降,引起線路接地故障;或遇大風天氣時,鳥窩可能被大風吹散,會使樹枝或鳥窩里的金屬絲等具有導電性的雜物落在導線上,造成接地跳閘故障。
針對輸電線路鳥害故障,采取了很多措施去防范,盡量減少鳥害故障的發(fā)生對輸電線路的影響。主要防范措施有以下幾方面。
a)掌握有關(guān)鳥類活動和習性,根據(jù)不同地區(qū)鳥類活動的特點,采用疏堵結(jié)合的手段,制定有效的防鳥策略和措施,在線路關(guān)鍵部位不給鳥類活動留下空間。
b)鳥害多發(fā)區(qū)線路應及時安裝防鳥刺,在帶電導線正上方的橫擔上安裝防鳥刺,阻礙候鳥站在懸垂串掛點處橫擔上歇息、排泄鳥糞或筑鳥巢。防護半徑220 kV不小于1 m,500 kV不小于2 m。保護角小于15°,地線支架上必須加裝防鳥刺。安裝防鳥刺時,應對電氣間隙進行校核。
c)采用大盤徑絕緣子傘群。在瓷(玻璃) 絕緣子上將第1片或間隔幾片改用大盤徑絕緣子,在復合絕緣子頂部加裝大盤徑絕緣子。目前,大盤徑硅膠傘群罩直徑可達400~600 mm,大盤徑玻璃鋼傘群罩直徑可達700 mm。
d)其他防鳥和驅(qū)鳥措施。采取加裝防鳥罩、防鳥擋板、防鳥網(wǎng)等手段。在桿塔頂部涂刷紅油漆、掛小紅旗、安裝風鈴、驚鳥牌等,以及噴涂防鳥磁性漆。安裝新型防鳥裝置,如聲光型驅(qū)鳥器、超聲波驅(qū)鳥器等。其原理為以語音驅(qū)鳥為主,結(jié)合光、色等手段達到驅(qū)鳥的目的[1-2]。
e)加大鳥窩拆除力度,110 kV及以上線路絕緣子上方鳥窩,尤其是高速公路沿線鳥窩必須限期拆除,并進行跟蹤,防止拆了又建。
相關(guān)運行單位對輸電線路鳥害故障采取很多防范措施,起到了很好的效果,但是,由于某些原因關(guān)于輸電線路鳥害故障的防范還存在著一些問題。這些問題主要有以下幾方面。
a)對線路鳥害故障研究分析不夠。由于部分線路鳥害故障痕跡不明顯,加上此類故障跳閘的重合成功率較高,觀測、查找工作不夠深入細致,造成對有些歷史數(shù)據(jù)積累、分析不足,防范措施有效性不強。
b)防鳥刺安裝數(shù)量不夠,覆蓋范圍和高度不滿足要求,不能針對每基桿塔和周邊鳥的種類等實際情況安裝防鳥刺,甚至仍有部分位于鳥類活動分布區(qū)的桿塔未加裝防鳥刺。220 kV某線路位于河流附近,故障桿塔絕緣子上方已加裝防鳥刺,但鳥在地線橫擔停留,鳥糞造成邊相絕緣子閃絡,屬于鳥糞閃絡新形式。
c)運行巡視維護工作中對鳥巢處理措施的有效性不強。一些單位不能及時發(fā)現(xiàn)和清理線路桿塔上具有威脅性的鳥巢,給線路安全運行留下了隱患;部分鳥巢清理后鳥又重建,未能跟蹤拆除。
d)運行維護不到位,未能及時更換或維修防鳥設備,如變形失效的防鳥刺未能及時調(diào)整或更換,或檢修后未打開。
結(jié)合山西省輸電線路跳閘情況分析發(fā)現(xiàn),2007年—2011年,輸電線路鳥害故障整體呈上升趨勢,2011年增長迅猛,需要引起重視。但所有故障均為瞬間故障,重合成功率為100%。故障原因主要有鳥類在懸垂串掛點橫擔處筑巢引起雜草下掛短接部分空氣間隙、候鳥站在帶電導線上方橫擔上排泄鳥糞短接部分空氣間隙閃絡等;但其根本原因在于部分單位執(zhí)行反措力度較差,存在麻痹思想,各類防鳥措施、運行維護不到位,導致鳥害故障頻發(fā)。輸電線路鳥害故障防治要以預防措施和技術(shù)措施為基礎(chǔ),重點是加強管理,保證各項措施能夠最有效地發(fā)揮作用。
[1] 易輝,熊幼京.1 000 kV交流特高壓輸電線路運行特性分析[J]. 電網(wǎng)技術(shù),2006,30(15):1-7.
[2] 趙靚雯.架空電力線路鳥害分析與預防[J].電網(wǎng)與清潔能源,2008,24(12):57-60.