崔 健，童 甍

（1.超高壓輸電公司貴陽局，貴州 貴陽 550000；2.武漢三相電力科技有限公司，湖北 武漢 430074）

引言

相當(dāng)比例的輸電線路跳閘故障是因鳥類活動(dòng)所致。據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，1988—1992年間美國弗羅里達(dá)州線路總跳閘次數(shù)為3 230次，不明原因閃絡(luò)占比為48%，推斷鳥害是其中最主要因素[1]。1996至1999年三年間南非275 kV系統(tǒng)共發(fā)生事故1 326次，其中鳥糞閃絡(luò)占比高達(dá)34%，是造成該地區(qū)電網(wǎng)事故的首要原因[2-3]。

近20年來，隨著人類逐漸關(guān)注并致力于環(huán)境及生態(tài)保護(hù)，生態(tài)環(huán)境得到較好的改善，與此同時(shí)，鳥類數(shù)量也得到大幅增加。此外，各種電壓等級(jí)輸電線路大范圍投入運(yùn)行，較高的輸電線路是鳥類喜歡棲息的場所，頻繁的鳥類活動(dòng)已經(jīng)給電網(wǎng)運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響。分析鳥害故障形成原因，進(jìn)而找到鳥害防范措施，對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要意義。

1 鳥害故障機(jī)理分析

鳥類排泄的糞便造成閃絡(luò)是各種鳥害閃絡(luò)的最典型形式，其占據(jù)比例最高。按故障形成過程可分為鳥糞造成絕緣子沿面污閃和鳥糞下落時(shí)短接高低壓空氣間隙造成的空間閃絡(luò)兩種，而鳥糞空間閃絡(luò)又占據(jù)90%以上比例，國內(nèi)外多條高壓線路曾因鳥糞閃絡(luò)而發(fā)生跳閘故障。因此分析鳥害故障機(jī)理與相關(guān)防范措施，對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要意義。

1.1 鳥糞空間閃絡(luò)

具有較高電導(dǎo)率的鳥糞從絕緣子旁兩邊空氣間隙下落時(shí)，會(huì)引起局部場強(qiáng)發(fā)生嚴(yán)重畸變，進(jìn)而引起間隙擊穿。該理論有別于傳統(tǒng)的鳥糞積累造成絕緣子污閃的觀點(diǎn)。

1.1.1 閃絡(luò)過程

1）鳥糞排出后拉伸變長。鳥糞從鳥身體排出后，以一定的初速度向下墜落，在下落過程中，鳥糞前部速度一直大于后部，由于鳥糞具有一定的黏度，因此具有一定的可拉伸性，當(dāng)前端一直快于后端時(shí)，鳥糞長度越來越大，并在絕緣子兩端空氣間隙里形成了細(xì)長的導(dǎo)電通道。

2）電場畸變。鳥糞具有一定的電導(dǎo)率和長度，部分甚至全部短接絕緣子旁高低壓端空氣間隙，引起兩端間隙場強(qiáng)嚴(yán)重畸變。

3）間隙擊穿。高低壓端空氣間隙場強(qiáng)超過臨界擊穿場強(qiáng)時(shí)，間隙發(fā)生擊穿，擊穿后產(chǎn)生電弧并沿鳥糞通道迅速向中間蔓延，當(dāng)電弧完全貫通兩極時(shí)，閃絡(luò)即發(fā)生，線路跳閘。

1.1.2 鳥糞空間閃絡(luò)影響因素

1）電壓等級(jí)。相關(guān)研究表明，對于110 kV輸電系統(tǒng)，當(dāng)鳥糞前端部與高壓端導(dǎo)體距離約13 cm時(shí)，鳥糞閃絡(luò)概率為50%，當(dāng)距離低于13 cm時(shí)，則100%概率閃絡(luò)。500 kV以下電壓等級(jí)絕緣子串長度相對不算很長，自然界鳥類排便較易橋接絕緣子旁空氣間隙，因此鳥糞閃絡(luò)發(fā)生概率較高，而500 kV及以上電壓等級(jí)由于絕緣子串很長，自然界很難形成如此長串鳥糞使得間隙發(fā)生有效橋接，因此閃絡(luò)較難發(fā)生。

2）鳥糞電導(dǎo)率。鳥糞電導(dǎo)率較小時(shí)，類似于絕緣物質(zhì)，其存在對空間電場分布影響較小，對空氣絕緣影響不大，難以發(fā)生閃絡(luò)；反之，鳥糞電導(dǎo)率較高時(shí)則類似于良導(dǎo)體，容易造成空氣間隙擊穿。文獻(xiàn)[3]研究數(shù)據(jù)表明，對于110 kV輸電線路，當(dāng)鳥糞電導(dǎo)率不超過2 000 μs/cm時(shí)，無閃絡(luò)發(fā)生，而鳥糞電導(dǎo)率達(dá)到3 200 μs/cm后則100%發(fā)生閃絡(luò)。國外有學(xué)者測得部分鳥糞電導(dǎo)率可達(dá)8 000 μs/cm，該電導(dǎo)率鳥糞足以引起間隙閃絡(luò)。

3）鳥糞黏度。鳥糞形態(tài)是影響鳥糞閃絡(luò)特性的重要因素之一，連續(xù)的長串鳥糞更容易造成間隙擊穿，反之?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù)形態(tài)的鳥糞對絕緣子空氣間隙閃絡(luò)特性影響較小。當(dāng)鳥糞黏度過低時(shí)，鳥糞下落時(shí)很容易呈斷斷續(xù)續(xù)的狀態(tài)，反之當(dāng)鳥糞黏度過高時(shí)，難以拉伸成長條狀態(tài)，因此過低或過高黏度的鳥糞均難以使間隙發(fā)生擊穿，只有適度黏度的鳥糞下落時(shí)才可形成長直鳥糞通道，使得閃絡(luò)易于發(fā)生。

1.2 鳥糞污閃

鳥糞下落時(shí)，有可能滴落在絕緣子上并不斷累積，在一定的條件下形成污閃事故，鳥糞污閃按形成過程來看可分為以下兩種。

1）大排量鳥糞下落時(shí)造成多片絕緣子傘裙嚴(yán)重積污，絕緣子沿面在很短時(shí)間內(nèi)即發(fā)生擊穿，當(dāng)大量集群鳥類出現(xiàn)時(shí)容易造成此類閃絡(luò)發(fā)生，文獻(xiàn)[2]報(bào)道了國外成千上萬鳥類密集排便引起多起鳥糞污閃跳閘事故。

2）鳥糞在絕緣子上經(jīng)過長時(shí)間的逐漸累積后，對絕緣子傘裙形成了有效覆蓋，在氣候潮濕環(huán)境下，絕緣子表面鳥糞受潮，引起沿面閃絡(luò)發(fā)生。

2 鳥害故障防治措施

國內(nèi)外針對鳥害的防范已進(jìn)行了大量的研究以及工程實(shí)踐，目前鳥害故障的防治主要從預(yù)防、隔離及驅(qū)趕三個(gè)角度入手。

2.1 預(yù)防措施

1）在建設(shè)新輸電線路前，應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，充分考慮并調(diào)查沿線走廊內(nèi)鳥類活動(dòng)及鳥類分布特征規(guī)律，結(jié)合鳥害活動(dòng)強(qiáng)度分布，對鳥類頻繁活動(dòng)區(qū)段輸電線路做好重點(diǎn)防范。

2）新建設(shè)線路應(yīng)盡可能繞開沼澤、森林、湖泊、農(nóng)田等鳥類數(shù)量較多的區(qū)域。

3）輸電線路經(jīng)過鳥類喜好在輸電線路筑巢的鳥類區(qū)域時(shí)，可以在輸電線路桿塔附近設(shè)立人工桿塔，以吸引鳥類筑巢。在污穢嚴(yán)重且濕度較高地區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)線路巡檢，對積污絕緣子保持經(jīng)常清洗。

2.2 驅(qū)趕措施

通過一定的強(qiáng)制措施，直接或間接地將鳥類驅(qū)離輸電線路，主要有如下幾種方式。

2.2.1 安裝防鳥刺

防鳥刺為一發(fā)散的鋼刺，一般安裝于絕緣子正上方的橫擔(dān)上，主要有多股鋼絞線組成，其一端固定于桿塔橫擔(dān)上，另一端則呈“蘑菇”狀向天空散開。防鳥刺可有效防止鳥類直接停留在絕緣子正上方。

2.2.2 風(fēng)車式驅(qū)鳥器

風(fēng)車式驅(qū)鳥器有如下特征：通過風(fēng)扇葉片，以自然風(fēng)力驅(qū)動(dòng)，無需額外電源；風(fēng)扇葉片上涂抹有黃色或紅色碗形部件，內(nèi)裝設(shè)有反光鏡，可以反射太陽光，此外，加上轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)扇和鮮艷的顏色，使得鳥類不敢接近。風(fēng)車式驅(qū)鳥器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，容易安裝，但存在著易老化、壽命不長的弱點(diǎn)，此外，鳥類具有一定的適應(yīng)性，經(jīng)過一段時(shí)間后鳥類對該裝置不再恐懼，使得驅(qū)鳥效果大打折扣。

2.2.3 聲音、超聲波驅(qū)鳥器

利用鳥類謹(jǐn)慎、膽小的特點(diǎn)，將不同類別鳥類害怕或敏感的聲音錄入播放器內(nèi)，定時(shí)或周期性地啟動(dòng)播放器，達(dá)到驅(qū)趕鳥類的目的。與風(fēng)車式驅(qū)鳥器存在相同的缺點(diǎn)，由于鳥類具有適應(yīng)性，在長時(shí)間運(yùn)行后，驅(qū)鳥效果會(huì)大幅下降。

3 結(jié)論

國內(nèi)外電網(wǎng)在鳥害防治上進(jìn)行了長時(shí)間探索，也取得了一定的成效，然而目前仍然沒有哪種防鳥措施可以徹底根除鳥害，因此，相關(guān)研究有待拓展和深入，建議從如下方面進(jìn)行展開。

1）對不同地理和生態(tài)環(huán)境下鳥類活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到典型環(huán)境下鳥類數(shù)量、種類及活動(dòng)分布規(guī)律；深入研究各種鳥類的習(xí)性，分析鳥類筑巢、棲息、捕食等特征，構(gòu)建詳盡的資料庫。

2）對于擬新建的輸電線路，對輸電通道走廊內(nèi)鳥類活動(dòng)進(jìn)行充分詳盡的考察與統(tǒng)計(jì)，并對可能出現(xiàn)的鳥害故障情況評估，在綜合防鳥措施投入、防鳥措施對鳥類的影響、防鳥措施對輸電線路鳥害防護(hù)效果等多方面制定最佳措施。

3）不斷推進(jìn)新材料、新方法以及新技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用，通過科技創(chuàng)新來解決輸電線路鳥害防治的難題。