王德吉，趙　強(qiáng)，屈　明

(國(guó)網(wǎng)四川省檢修公司綿陽(yáng)運(yùn)維分部，四川 成都　621000)

新型超高壓輸電線路鳥(niǎo)害防范措施研究

王德吉，趙強(qiáng)，屈明

(國(guó)網(wǎng)四川省檢修公司綿陽(yáng)運(yùn)維分部，四川 成都621000)

摘要：鳥(niǎo)害跳閘對(duì)超高壓輸電線路及附近直流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大的影響?；诔邏狠旊娋€路鳥(niǎo)害跳閘故障特征，提出了超高壓線路防范鳥(niǎo)害應(yīng)重視的運(yùn)行維護(hù)基礎(chǔ)工作。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)防鳥(niǎo)害措施效果進(jìn)行梳理分析，改進(jìn)傳統(tǒng)防鳥(niǎo)害裝置形成新型防鳥(niǎo)害措施，并在超高壓輸電線路上得到成功應(yīng)用。通過(guò)對(duì)安裝方式的創(chuàng)新，便拆式防鳥(niǎo)罩提高了防鳥(niǎo)效果，降低了檢修作業(yè)的強(qiáng)度，對(duì)輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了良好的作用；風(fēng)車(chē)驅(qū)鳥(niǎo)刺在防鳥(niǎo)驅(qū)鳥(niǎo)功能、能源利用率等方面有所創(chuàng)新，有效降低了線路鳥(niǎo)害事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：超高壓輸電線路；鳥(niǎo)害；新型防鳥(niǎo)裝置

0引言

近年來(lái)，隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地區(qū)生態(tài)環(huán)境愈發(fā)適應(yīng)鳥(niǎo)類(lèi)的繁衍棲息，這給超高壓輸電線路的安全運(yùn)行帶來(lái)了較大威脅。面對(duì)日益頻繁的鳥(niǎo)類(lèi)活動(dòng)，有效采取防鳥(niǎo)害措施，減少鳥(niǎo)害故障的發(fā)生，確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行是超高壓輸電線路運(yùn)行維護(hù)的重要工作之一[1-4]。

對(duì)超高壓輸電線路鳥(niǎo)害造成線路跳閘故障特征進(jìn)行分析，提出了超高壓線路防范鳥(niǎo)害差異化的運(yùn)行維護(hù)基礎(chǔ)工作；對(duì)傳統(tǒng)防鳥(niǎo)害措施效果進(jìn)行梳理，改進(jìn)了防鳥(niǎo)害裝置，形成了新型的有效防鳥(niǎo)害措施。

1超高壓輸電線路鳥(niǎo)害跳閘故障特征

1.1　超高壓輸電線路鳥(niǎo)害跳閘原因

超高壓輸電線路發(fā)生鳥(niǎo)害跳閘對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行及附近直流系統(tǒng)會(huì)造成一定的擾動(dòng)。鳥(niǎo)害造成線路跳閘原因一般可分為4類(lèi)：1)鳥(niǎo)類(lèi)在線路導(dǎo)線和鐵塔附近活動(dòng)，大型鳥(niǎo)類(lèi)身體或張開(kāi)的翅膀造成線路相間或單相接地故障；2)絕緣子上方構(gòu)筑鳥(niǎo)窩的材料如樹(shù)枝、雜草等下落或被吹落，造成橫擔(dān)和導(dǎo)線之間電氣距離不足，引起線路跳閘；3)鳥(niǎo)類(lèi)在鐵塔絕緣子上方活動(dòng)，鳥(niǎo)糞掉落在絕緣子表面，然后沿絕緣子傘群邊沿下滑，污染嚴(yán)重的絕緣子發(fā)生閃絡(luò)；4)鳥(niǎo)糞從絕緣子表面以外一定距離處下落，鳥(niǎo)糞由于重力作用下落拉長(zhǎng)，具有一定導(dǎo)電性的鳥(niǎo)糞通道的介入使絕緣子周?chē)碾妶?chǎng)分布發(fā)生嚴(yán)重畸變，鳥(niǎo)糞通道的前端與絕緣子高壓端之間的空氣間隙的電場(chǎng)強(qiáng)度大大增加，絕緣子承受的大部分電壓都加在了這一段空氣間隙上，空氣間隙擊穿，造成線路單相接地故障。

超高壓輸電線路塔頭及相間電氣距離較大，第一類(lèi)鳥(niǎo)害對(duì)超高壓線路威脅不大；超高壓輸電線路絕緣子片數(shù)多、距離長(zhǎng)，第二類(lèi)鳥(niǎo)害情況也不多見(jiàn)；而第三類(lèi)鳥(niǎo)害情況引起的超高壓輸電線路跳閘比重較大；第四種由鳥(niǎo)糞下落引發(fā)的事故，鳥(niǎo)糞殘留痕跡可能很不明顯或根本找不到，因此在無(wú)法確定原因的事故中，有不小比例是屬于鳥(niǎo)糞事故[5]。

1.2　鳥(niǎo)害易發(fā)區(qū)環(huán)境特征和時(shí)間分布

鳥(niǎo)害易發(fā)區(qū)域具有典型的環(huán)境特征和時(shí)間分布特性。地形地貌多在靠近河流(排水渠)、稻田、魚(yú)池、低洼潮濕地帶，有較大樹(shù)木和村莊少、僻靜開(kāi)闊的莊稼地帶；鳥(niǎo)類(lèi)一旦選擇在某基鐵塔上筑巢，在一段時(shí)間內(nèi)即便是受到外界較大的干擾也不會(huì)輕易離開(kāi)，即使將鐵塔上的鳥(niǎo)巢清除掉，鳥(niǎo)類(lèi)依然會(huì)在原地筑巢，而且搭建的鳥(niǎo)巢比先前的還要緊密結(jié)實(shí)。輸電線路鳥(niǎo)害跳閘具有一定的時(shí)間分布規(guī)律性：隨著季節(jié)變化，鳥(niǎo)害跳閘在鳥(niǎo)類(lèi)遷徙時(shí)候居多；從時(shí)段上看，多為夜間21:00～06:00點(diǎn)左右，鳥(niǎo)一般在凌晨覓食前排出大量的糞便，因此鳥(niǎo)糞事故多出現(xiàn)在這段時(shí)間。

1.3　差異化線路防鳥(niǎo)害日常運(yùn)維工作

根據(jù)上述鳥(niǎo)害故障的地形地貌、季節(jié)、頑固等特征，防范線路鳥(niǎo)害應(yīng)做好如下日常運(yùn)維工作：

1)準(zhǔn)確劃分超高壓線路鳥(niǎo)害區(qū)域。針對(duì)鳥(niǎo)害故障時(shí)間分布特性、地形地貌特征，在線路日常運(yùn)維工作中加強(qiáng)對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)活動(dòng)跡象的觀察，摸清靠近冬季不干枯的河流、湖泊、水庫(kù)和魚(yú)塘的桿塔，位于山區(qū)、丘陵植被較好且群鳥(niǎo)和大鳥(niǎo)活動(dòng)頻繁的塔位，以及筑有鳥(niǎo)巢和發(fā)生過(guò)鳥(niǎo)害的塔位，合理劃定鳥(niǎo)害區(qū)，為輸電線路防鳥(niǎo)害工作提供支撐。

2)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并積極消除鳥(niǎo)害隱患。鳥(niǎo)類(lèi)活動(dòng)頻繁時(shí)期加強(qiáng)對(duì)防鳥(niǎo)重點(diǎn)區(qū)段的特巡工作，特別加強(qiáng)對(duì)線路附近有河道、林區(qū)、水庫(kù)、養(yǎng)魚(yú)池及鳥(niǎo)食種植地等鳥(niǎo)害易發(fā)區(qū)段的巡視力度，觀察鐵塔塔身、塔頭及橫擔(dān)上是否有鳥(niǎo)類(lèi)筑巢現(xiàn)象，及時(shí)開(kāi)展鳥(niǎo)巢清除工作，尤其是針對(duì)橫擔(dān)上的鳥(niǎo)巢及時(shí)進(jìn)行帶電消除，避免因鳥(niǎo)巢散落發(fā)生絕緣子串短路故障。對(duì)筑巢塔位進(jìn)行記錄存檔，并加強(qiáng)日后的巡視工作，防范鳥(niǎo)巢重筑等鳥(niǎo)害現(xiàn)象；重視?shū)B(niǎo)害區(qū)絕緣子表面臟污情況的觀察，對(duì)鳥(niǎo)糞污染和表面臟污的絕緣子及時(shí)安排帶電清掃；關(guān)注防鳥(niǎo)設(shè)施，發(fā)現(xiàn)損壞的和有必要增添防鳥(niǎo)設(shè)施的情況，及時(shí)更換和補(bǔ)充。適時(shí)開(kāi)展已采取的防鳥(niǎo)措施效果評(píng)估，并科學(xué)合理選擇有效的防鳥(niǎo)措施。

2傳統(tǒng)防鳥(niǎo)害裝置有效性分析

防鳥(niǎo)害裝置形式各樣，從預(yù)防效果上可分為3類(lèi)[6-8]：1)防止鳥(niǎo)類(lèi)在鐵塔上棲息，即驅(qū)鳥(niǎo)措施；2)防止鳥(niǎo)糞形成放電通道，即隔離措施；3)主動(dòng)幫助鳥(niǎo)類(lèi)在鐵塔不宜造成鳥(niǎo)害故障的地方搭建人工鳥(niǎo)巢，即引鳥(niǎo)措施。目前四川地區(qū)現(xiàn)在主要采取前兩種預(yù)防措施，現(xiàn)對(duì)其分別進(jìn)行效果分析。

2.1　防鳥(niǎo)罩

500 kV的德寶直流線路的所有懸垂絕緣子串頂部均安裝有防鳥(niǎo)罩(如圖1(a)所示)，但由于其盤(pán)徑較小，直徑僅40 cm，能起到的防鳥(niǎo)害作用有限，在2013年5月8日00時(shí)51分，德寶直流40號(hào)塔極Ⅱ線路就發(fā)生了鳥(niǎo)害故障。同時(shí)，該防鳥(niǎo)罩安裝方法繁瑣，不便于高處作業(yè)時(shí)裝卸。

2.2　常規(guī)防鳥(niǎo)刺

防鳥(niǎo)刺安裝在懸垂絕緣子掛點(diǎn)處，隔離鳥(niǎo)類(lèi)在絕緣子掛點(diǎn)位置活動(dòng)，防止產(chǎn)生鳥(niǎo)糞故障。常規(guī)防鳥(niǎo)刺為一端集束固定，一端呈30°向上半圓式散開(kāi)，如圖1(b)所示。常規(guī)防鳥(niǎo)刺價(jià)格低、安裝方便、對(duì)低電壓線路防鳥(niǎo)害工作有一定的效果；但由于其放射狀面積較小，且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，鋼材質(zhì)的鳥(niǎo)刺容易銹蝕斷落，防鳥(niǎo)效果降低，因此在超高壓輸電線路實(shí)際運(yùn)維中，常規(guī)防鳥(niǎo)刺的效果并不理想，在線路巡視中多次發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)巢就筑在鐵塔防鳥(niǎo)刺旁，如圖1(b)所示。

圖1　傳統(tǒng)防鳥(niǎo)害裝置

2.3　智能驅(qū)鳥(niǎo)裝置

智能驅(qū)鳥(niǎo)裝置具有雷達(dá)主動(dòng)感知判斷鳥(niǎo)類(lèi)的靠近和遠(yuǎn)離，使用多普勒和聲音輔助方式對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的靠近進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)并通過(guò)內(nèi)部算法發(fā)送不同頻率的聲音，局部惡化鳥(niǎo)生存環(huán)境，從而達(dá)到有效的驅(qū)鳥(niǎo)作用。但經(jīng)過(guò)兩年多的運(yùn)行來(lái)看，其驅(qū)鳥(niǎo)的效果并不理想，部分已安裝驅(qū)鳥(niǎo)器的塔位仍然存在鳥(niǎo)兒筑巢情況，如圖2所示。分析原因?yàn)槠涮峁┑淖冾l聲波時(shí)間長(zhǎng)了后被鳥(niǎo)類(lèi)適應(yīng)所致。

圖2　智能驅(qū)鳥(niǎo)裝置

綜上所述，傳統(tǒng)防鳥(niǎo)害裝置在防范鳥(niǎo)害及運(yùn)行維護(hù)方面仍存在很多不足，各種防、驅(qū)鳥(niǎo)的裝置在功能和實(shí)際效果上都存在一定的缺陷。僅依靠傳統(tǒng)方鳥(niǎo)裝置很難達(dá)到超高壓輸電線路防鳥(niǎo)害需求。

3新型防鳥(niǎo)害裝置

選擇科學(xué)有效的防鳥(niǎo)措施，是做好防鳥(niǎo)害工作的關(guān)鍵，通過(guò)分析上述傳統(tǒng)防鳥(niǎo)措施功能的特點(diǎn)及缺陷，對(duì)防鳥(niǎo)害裝置進(jìn)行了技術(shù)革新改進(jìn)，形成了新型防鳥(niǎo)害措施。

3.1　便拆式防鳥(niǎo)罩

傳統(tǒng)防鳥(niǎo)罩罩面直徑設(shè)計(jì)小，利用多顆螺栓對(duì)防鳥(niǎo)罩進(jìn)行對(duì)接安裝，應(yīng)用在500 kV及以上輸電線路絕緣子串上效果不佳，而且安裝、拆卸繁瑣，不利于檢修作業(yè)等缺點(diǎn)。

圖3　便拆式防鳥(niǎo)罩結(jié)構(gòu)示意圖

從“驅(qū)、隔、引”3個(gè)防鳥(niǎo)害方面分別著手分析防鳥(niǎo)害現(xiàn)狀，主要以“隔”鳥(niǎo)為原則，根據(jù)500 kV輸電線路絕緣子串長(zhǎng)度，放大設(shè)計(jì)防鳥(niǎo)罩傘邊半徑(盤(pán)徑在800 mm左右)，利用新型FNBW高分子絕緣材質(zhì)噴繪紅色涂料制作而成。該防鳥(niǎo)罩巧妙設(shè)計(jì)防分離式對(duì)接結(jié)構(gòu)，如圖3所示，極大方便檢修作業(yè)時(shí)安裝、拆卸，帶電、停電作業(yè)均可，有效降低作業(yè)強(qiáng)度。這種新型防鳥(niǎo)罩具備隔斷散落鳥(niǎo)巢的功能，避免鳥(niǎo)糞污染絕緣子，可以有效防止500 kV及以上輸電線路因鳥(niǎo)糞污穢引起絕緣子串閃絡(luò)和鳥(niǎo)糞下落引發(fā)電場(chǎng)畸變導(dǎo)致線路跳閘的事故發(fā)生。

圖4給出便拆式防鳥(niǎo)罩鳥(niǎo)糞下落分析圖解，絕緣子瓷瓶直徑為d，絕緣子串長(zhǎng)度為H，當(dāng)設(shè)計(jì)風(fēng)速達(dá)到最大Vmax時(shí)，鳥(niǎo)糞下落作拋物線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)鳥(niǎo)糞下落到最下層絕緣子時(shí)所需的時(shí)間為t，取重力加速度為g，可知

圖4　便拆式防鳥(niǎo)罩分析圖解

鳥(niǎo)糞下降到最底部的絕緣子串時(shí)經(jīng)過(guò)的水平距離L為

因此便拆式防鳥(niǎo)罩傘罩設(shè)計(jì)直徑D為

D=2×(0.5d+L)

由上式可知防鳥(niǎo)傘罩越大、β角越大，獲得的保護(hù)范圍也就越強(qiáng)，防鳥(niǎo)罩傘徑根據(jù)不同絕緣子外徑及有效絕緣長(zhǎng)度具體確定。同時(shí)，為防止雨水堆積對(duì)防鳥(niǎo)罩的損害，防鳥(niǎo)罩外延設(shè)計(jì)20°弧度。

3.2　風(fēng)車(chē)驅(qū)鳥(niǎo)刺

基于傳統(tǒng)防鳥(niǎo)害裝置具有隔鳥(niǎo)不能驅(qū)鳥(niǎo)、驅(qū)鳥(niǎo)不能隔鳥(niǎo)的弊端，綿陽(yáng)運(yùn)維分部設(shè)計(jì)了驅(qū)隔功能相結(jié)合的一體式防鳥(niǎo)裝置——風(fēng)車(chē)驅(qū)鳥(niǎo)刺，有效地解決了傳統(tǒng)隔鳥(niǎo)、驅(qū)鳥(niǎo)各自單一的弊端，通過(guò)自身整體旋轉(zhuǎn)所占有立體空間結(jié)合反光材料反光和防鳥(niǎo)刺阻隔綜合作用達(dá)到“驅(qū)隔結(jié)合”。圖5給出風(fēng)車(chē)驅(qū)鳥(niǎo)刺實(shí)物圖。

圖5　風(fēng)車(chē)驅(qū)鳥(niǎo)刺實(shí)物圖

圖6　風(fēng)車(chē)驅(qū)鳥(niǎo)刺整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖6給出風(fēng)車(chē)驅(qū)鳥(niǎo)刺整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖。為了便于安裝及檢修時(shí)拆卸，風(fēng)車(chē)驅(qū)鳥(niǎo)刺由緊固構(gòu)件和轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件兩部分組成[9]。U型固定夾板用于與鐵塔橫擔(dān)或塔頭處角鋼進(jìn)行連接，通過(guò)雙螺帽緊固螺栓加以固定。在U型夾板上方焊接活動(dòng)桿件，活動(dòng)桿件與轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的連接管內(nèi)嵌連接，通過(guò)活動(dòng)連接螺栓與卡槽固定。當(dāng)鐵塔處于檢修狀態(tài)時(shí)，鐵塔上作業(yè)人員可先將轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件直接分離取下，并將活動(dòng)桿件轉(zhuǎn)動(dòng)90°使其保持水平狀態(tài)。轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心部分。通過(guò)連接管與深溝球軸承作緊連接，連接管與緊固構(gòu)件中的活動(dòng)桿件內(nèi)嵌連接作為固定軸。軸承外置軸承保護(hù)鋼套，防止雨水或其他外部因素對(duì)軸承損壞。軸承保護(hù)套側(cè)邊平均焊接3面長(zhǎng)度為300～400 mm定長(zhǎng)的扇葉，扇葉外邊側(cè)點(diǎn)焊9～10根不銹鋼針，鋼針由產(chǎn)品內(nèi)側(cè)向外側(cè)長(zhǎng)度遞減，目的使其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成刺猬狀。當(dāng)扇葉受風(fēng)力作用將帶動(dòng)風(fēng)車(chē)驅(qū)鳥(niǎo)刺整體旋轉(zhuǎn)，當(dāng)風(fēng)速達(dá)不到啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，靜止的風(fēng)車(chē)可以阻隔鳥(niǎo)類(lèi)棲息。扇葉外側(cè)用紅色噴漆進(jìn)行色標(biāo)，內(nèi)側(cè)用反光鏡紙進(jìn)行粘貼，充分利用鳥(niǎo)類(lèi)對(duì)紅色和太陽(yáng)光的敏感性進(jìn)行驅(qū)鳥(niǎo)并不傷害鳥(niǎo)類(lèi)，同時(shí)增大了驅(qū)鳥(niǎo)的實(shí)際范圍。

4小結(jié)

超高壓線路的安全運(yùn)行關(guān)系著國(guó)家社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的用電需求，日益活動(dòng)頻繁的鳥(niǎo)類(lèi)活動(dòng)給輸電線路安全運(yùn)行帶來(lái)了較大的威脅。防鳥(niǎo)害工作越來(lái)越引起電力企業(yè)的重視和關(guān)注，線路鳥(niǎo)害防范工作應(yīng)在注重日常運(yùn)行維護(hù)的基礎(chǔ)工作上。傳統(tǒng)防鳥(niǎo)害裝置具有一定的局限性，應(yīng)結(jié)合鳥(niǎo)害特征和傳統(tǒng)防鳥(niǎo)害措施的優(yōu)缺點(diǎn)綜合分析，從“驅(qū)、隔、引”3個(gè)方面開(kāi)拓思路，積極研發(fā)更加有效的新型防鳥(niǎo)害裝置，增強(qiáng)線路防鳥(niǎo)害效果，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。

1)便拆式防鳥(niǎo)罩通過(guò)對(duì)安裝方式的創(chuàng)新，大大降低了檢修作業(yè)的強(qiáng)度，同時(shí)防鳥(niǎo)傘徑的合理增大也提高了防鳥(niǎo)傘罩的防鳥(niǎo)效果，對(duì)輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了良好的作用。

2)風(fēng)車(chē)驅(qū)鳥(niǎo)刺在防鳥(niǎo)驅(qū)鳥(niǎo)功能、能源利用率、安裝拆卸便捷性等方面有了極大的提升，應(yīng)用在輸電線路上將大大降低線路鳥(niǎo)害事故的發(fā)生。

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中圖分類(lèi)號(hào)：TM723

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1003-6954(2015)04-0033-04

作者簡(jiǎn)介：

王德吉(1989)，助理工程師，從事輸電線路安全管理工作；

趙強(qiáng)(1975)，高級(jí)工程師，從事輸電線路安全管理工作；

屈明(1963)，經(jīng)濟(jì)師，從事輸電線路安全管理工作。

(收稿日期：2015-05-11)

Abstract：Tripping caused by bird damage has great effects on long-term stable operation of EHV transmission lines and nearby DC transmission lines. Based on the properties of tripping caused by bird damage on EHV transmission lines, the daily operational maintenance work is proposed to prevent bird damage for EHV transmission lines. Through analyzing the effects of traditional bird-resistant devices, new bird-resistant devices are investigated and have been successfully applied to EHV transmission lines. The new type bird shields provide an effective bird-resistant effect, reduce the maintenance intensity, and play a good role in the safe and stable operation of transmission lines through improving the installation of conventional bird shields. The new windmill-sting is innovated in the effectiveness of bird-resistant, bird-dispersal and energy utilization, which effectively reduces the tripping caused by bird damage.

Key words：EHV transmission line; bird damage; new bird-resistant device