徐四勤， 邢海宇， 高 艷， 鐘建偉， 彭 標

(國網(wǎng)安慶供電公司， 安徽 安慶 246000)

0 引言

隨著電網(wǎng)的飛速發(fā)展，主網(wǎng)線路里程不斷增加，且生態(tài)環(huán)境不斷改善，鳥類遷徙活動頻繁，輸電線路防鳥害運維壓力越來越大[1-3]。據(jù)統(tǒng)計，在2018年的線路跳閘中由鳥害引起的跳閘約占跳閘總數(shù)的52.33%，其中鳥糞引起的絕緣子閃絡跳閘占28.17%，因此提高輸電線路本質(zhì)化防鳥害水平迫在眉睫。

目前輸電線路防鳥害經(jīng)歷了被動到主動、短效到長效、低級到高級的發(fā)展過程，摸索并積累了一些經(jīng)驗，取得了一定的效果。其中防鳥刺雖然使用壽命較長，但安裝后影響檢修人員清掃和更換瓷瓶工作，且防鳥效果較差[4]。驅(qū)鳥風車雖在開始階段時間內(nèi)能取到較好的防鳥效果，但當鳥類適應該環(huán)境后，防鳥效果較差，且易老化、自然損壞嚴重，在無風天氣不能起到防鳥效果。防鳥封堵箱對防止鳥類筑巢效果較好，但對防鳥糞類閃絡效果較差[5]。防鳥封堵檔板雖然對防鳥糞閃絡跳閘有一定的效果，但緊固連接處用細鐵絲連接，易損壞，且纖維板較薄，易被風吹翻。

為了提高輸電線路防鳥糞閃絡水平，兼顧經(jīng)濟性與運維便捷性，本文在研究鳥糞閃絡原理的基礎上研究了一種安裝于直線桿塔絕緣子上方的防鳥糞護罩，通過選擇合適的大小和厚度，防止鳥糞閃絡跳閘的發(fā)生，提高了輸電線路防鳥害工作水平。

1 鳥糞閃絡機理

1.1 鳥糞閃絡故障類型

依據(jù)輸電線路故障分析及現(xiàn)場調(diào)研，目前輸電線路鳥糞閃絡主要有以下幾種形式。

第一類是鳥排便時，鳥糞沿絕緣子(串)外側(cè)下落，不污染或少量污染絕緣子(串)，直接造成導線側(cè)與橫擔側(cè)的短路放電，導致線路跳閘。該類型的鳥害跳閘時鳥糞為連續(xù)或基本連續(xù)，易發(fā)生于I串及V串絕緣子上，為最常見的鳥糞跳閘形式。

第二類是鳥排便時，鳥糞附著于絕緣子(串)上，嚴重污染絕緣子(串)，造成導線側(cè)(高壓)與橫擔側(cè)(地電位)之間的短路放電，導致線路跳閘。要形成這種形式的掉閘需要體型較大鳥或數(shù)量較多的鳥群同時起作用。

第三類是鳥排便時，鳥糞附著于絕緣子(串)上，污染絕緣子(串)，但未立即造成閃絡。在潮濕氣候條件下，鳥糞與絕緣子表面積累的其他污穢共同作用形成沿面閃絡。

1.2 鳥害閃絡發(fā)生條件

針對上述的第一類鳥害故障，通過已有的110 kV復合絕緣子進行的鳥害閃絡試驗研究發(fā)現(xiàn)，鳥糞閃絡的方式主要是鳥糞在沿絕緣子邊緣均勻下落時導致的突然閃絡，閃絡的機理可以認為是鳥糞下落的瞬間短接了絕緣子，造成絕緣子的電氣距離不夠，使鳥糞通道與絕緣子高壓均壓環(huán)或金具之間發(fā)生了空氣間隙擊穿而導致的閃絡，且閃絡機理對瓷、玻璃及合成絕緣子是一致的[6]。

2 防鳥裝置設計

2.1 防鳥裝置構(gòu)成

由鳥糞閃絡發(fā)展過程和機理分析可知，下落鳥糞端部與高壓端部之間的空氣間隙是引起閃絡發(fā)生的薄弱環(huán)節(jié)。因此，考慮通過在低壓端安裝一種防鳥的裝置。防止鳥糞均勻下落過程形成放電通道，達到防止鳥糞閃絡的目的。

對導線加裝防鳥裝置后，試驗示意圖如圖1所示。

圖1 絕緣子加裝防鳥裝置示意圖

可以明顯看出，防鳥裝置阻隔了鳥糞端部形成放電通道，這種情況下，相當于承受運行電壓的空氣間隙增大，起到防止鳥糞閃絡的效果。

2.2 防鳥裝置材料的采用

為了不影響絕緣子的絕緣性能，考慮使用絕緣材料，優(yōu)先考慮與絕緣子材質(zhì)一致的瓷質(zhì)、玻璃、硅橡膠等材料。但由于瓷質(zhì)和玻璃材料的重量、加工難度等影響，綜合考慮，最終采取SL20型氟硅橡膠，該種材料是以高分子氟硅共聚彈性體為基料，賦予功能性填充劑及試劑、助劑，預制成型而得到的一種高分子合成絕緣材料，在工廠預成型后使得現(xiàn)場安裝十分方便，并可根據(jù)不同的芯棒加工不同的尺寸滿足實際需要。

3 試驗論證及選型

3.1 試驗論證

鳥糞閃絡屬于導電性流體突然下落的瞬間，嚴重畸變下落通道周圍的電場分布，從而引起下落通道剩余空氣間隙在運行電壓下?lián)舸┑那闆r。本試驗研究將對110 kV絕緣子串進行模擬鳥糞閃絡，并對110 kV輸電線路絕緣子高壓側(cè)導線加裝防鳥護罩后進行模擬鳥糞試驗，進而驗證防鳥護罩對防止鳥糞閃絡的可行有效性。

3.1.1 試驗

110 kV絕緣子串需要承受大約73 kV相電壓，試驗電壓選取73 kV。本試驗使用了污穢試驗的變壓器，額定電壓250 kV，容量2500 kVA。

為了和實際情況相符，110 kV鳥糞閃絡試驗使用了7片瓷絕緣子組成絕緣子串，導線使用了直徑為2 cm空心鋁管模擬。

采用粘度和電導率兩種單位來控制鳥糞模擬液質(zhì)量，分別用粘度計和電導率儀測試，試驗中所選取的鳥糞模擬液粘度一般為25 s～30 s之間，而模擬鳥糞的電導率為4000～8000 μS/cm之間，確保鳥糞模擬液能夠基本模擬鳥糞的實際狀況。

鳥糞推進裝置是選用直徑8 mm的可移動的噴頭，在地面操作臺可控制噴頭上下左右移動，調(diào)節(jié)噴頭位置，圖2給出了鳥糞擠出部分的照片。鳥糞控制裝置是由控制臺通過泵將鳥糞模擬液送入連接噴頭的管路，采用電磁閥控制鳥糞的擠出，采用帶氣囊的擠出形式模擬鳥糞排出，每次擠出鳥糞量為40 mL，圖3給出了鳥糞擠出控制裝置照片。

圖2 鳥糞擠出噴頭照片

圖3 鳥糞擠出控制裝置照片

3.2 試驗結(jié)果

3.2.1 未安裝防鳥護罩

不安裝防鳥絕緣護罩，進行鳥糞降落模擬試驗，經(jīng)過重復試驗，均發(fā)生閃絡，閃絡概率為100%。如圖4所示。

從試驗結(jié)果可以看出，由于下落鳥糞將大部分空氣間隙短路，形成放電通道，導致了閃絡的發(fā)生。

3.2.2 安裝不同直徑防鳥護罩

為確保鳥糞下落過程中遠離絕緣子，需要使防鳥護罩有足夠的半徑。根據(jù)試驗結(jié)果，在防鳥護罩的半徑達到20 cm的情況下，能夠達到較好的絕緣效果，滿足防止鳥糞閃絡的要求。

3.2.3 安裝不同厚度防鳥護罩

首先選取2 mm厚度的防鳥護罩進行試驗，試驗中，依然發(fā)生了閃絡，因此，2 mm厚度的普通防鳥護罩管并不足以提供有效的防護效果來防止鳥糞閃絡現(xiàn)象的發(fā)生。

而后，又使用了厚度為6 mm的硅橡膠防鳥護罩進行試驗，試驗中并沒有發(fā)生閃絡情況，因此可以認為6 mm厚的護罩可以提供足夠的防護強度，同時可對鳥糞下落的速度起到緩沖作用，阻止閃絡的發(fā)生。

圖4 未加防鳥護罩絕緣子閃絡

圖5 防鳥護罩安裝圖

4 應用驗證

為了驗證該防鳥護罩的有效性，將其在實際輸電線路中進行應用，安裝在10條110 kV輸電線路絕緣子上方，共安裝136基，所安裝絕緣子包括合成、玻璃及復合絕緣子。其安裝情況如圖5所示。在一年的運行中經(jīng)過夜間巡視觀察發(fā)現(xiàn)，安裝護罩的導線、線夾無電暈現(xiàn)象，不影響導線側(cè)電場分布。使用期間安裝防鳥護罩的桿塔未出現(xiàn)由鳥害引起的閃絡跳閘故障。且目前各防鳥護罩牢固可靠，無丟失、老化及破損等現(xiàn)象。

5 總結(jié)

本文在分析鳥糞閃絡的基礎上，研究了一種基于氟硅橡膠為材質(zhì)的防鳥護罩，通過試驗確定了該護罩的規(guī)格，并在輸電線路運行中進行測試。測試結(jié)果表明，該防鳥護罩成本低、使用安裝方便，受自然環(huán)境影響較小，不影響導線側(cè)電場的分布，能夠有效防范鳥糞閃絡的發(fā)生，節(jié)約了大量的人力資源和成本，同時也為輸電線路的安全穩(wěn)定運行提供了可靠的保障。