输电线路鸟害故障机理分析与防治措施

崔 健，童 甍

（1.超高压输电公司贵阳局，贵州 贵阳 550000；2.武汉三相电力科技有限公司，湖北 武汉 430074）

引言

相当比例的输电线路跳闸故障是因鸟类活动所致。据国内外统计数据，1988—1992年间美国弗罗里达州线路总跳闸次数为3 230次，不明原因闪络占比为48%，推断鸟害是其中最主要因素[1]。1996至1999年三年间南非275 kV系统共发生事故1 326次，其中鸟粪闪络占比高达34%，是造成该地区电网事故的首要原因[2-3]。

近20年来，随着人类逐渐关注并致力于环境及生态保护，生态环境得到较好的改善，与此同时，鸟类数量也得到大幅增加。此外，各种电压等级输电线路大范围投入运行，较高的输电线路是鸟类喜欢栖息的场所，频繁的鸟类活动已经给电网运行造成了严重影响。分析鸟害故障形成原因，进而找到鸟害防范措施，对电力系统安全运行具有重要意义。

1 鸟害故障机理分析

鸟类排泄的粪便造成闪络是各种鸟害闪络的最典型形式，其占据比例最高。按故障形成过程可分为鸟粪造成绝缘子沿面污闪和鸟粪下落时短接高低压空气间隙造成的空间闪络两种，而鸟粪空间闪络又占据90%以上比例，国内外多条高压线路曾因鸟粪闪络而发生跳闸故障。因此分析鸟害故障机理与相关防范措施，对电力系统安全运行具有重要意义。

1.1 鸟粪空间闪络

具有较高电导率的鸟粪从绝缘子旁两边空气间隙下落时，会引起局部场强发生严重畸变，进而引起间隙击穿。该理论有别于传统的鸟粪积累造成绝缘子污闪的观点。

1.1.1 闪络过程

1）鸟粪排出后拉伸变长。鸟粪从鸟身体排出后，以一定的初速度向下坠落，在下落过程中，鸟粪前部速度一直大于后部，由于鸟粪具有一定的黏度，因此具有一定的可拉伸性，当前端一直快于后端时，鸟粪长度越来越大，并在绝缘子两端空气间隙里形成了细长的导电通道。

2）电场畸变。鸟粪具有一定的电导率和长度，部分甚至全部短接绝缘子旁高低压端空气间隙，引起两端间隙场强严重畸变。

3）间隙击穿。高低压端空气间隙场强超过临界击穿场强时，间隙发生击穿，击穿后产生电弧并沿鸟粪通道迅速向中间蔓延，当电弧完全贯通两极时，闪络即发生，线路跳闸。

1.1.2 鸟粪空间闪络影响因素

1）电压等级。相关研究表明，对于110 kV输电系统，当鸟粪前端部与高压端导体距离约13 cm时，鸟粪闪络概率为50%，当距离低于13 cm时，则100%概率闪络。500 kV以下电压等级绝缘子串长度相对不算很长，自然界鸟类排便较易桥接绝缘子旁空气间隙，因此鸟粪闪络发生概率较高，而500 kV及以上电压等级由于绝缘子串很长，自然界很难形成如此长串鸟粪使得间隙发生有效桥接，因此闪络较难发生。

2）鸟粪电导率。鸟粪电导率较小时，类似于绝缘物质，其存在对空间电场分布影响较小，对空气绝缘影响不大，难以发生闪络；反之，鸟粪电导率较高时则类似于良导体，容易造成空气间隙击穿。文献[3]研究数据表明，对于110 kV输电线路，当鸟粪电导率不超过2 000 μs/cm时，无闪络发生，而鸟粪电导率达到3 200 μs/cm后则100%发生闪络。国外有学者测得部分鸟粪电导率可达8 000 μs/cm，该电导率鸟粪足以引起间隙闪络。

3）鸟粪黏度。鸟粪形态是影响鸟粪闪络特性的重要因素之一，连续的长串鸟粪更容易造成间隙击穿，反之断断续续形态的鸟粪对绝缘子空气间隙闪络特性影响较小。当鸟粪黏度过低时，鸟粪下落时很容易呈断断续续的状态，反之当鸟粪黏度过高时，难以拉伸成长条状态，因此过低或过高黏度的鸟粪均难以使间隙发生击穿，只有适度黏度的鸟粪下落时才可形成长直鸟粪通道，使得闪络易于发生。

1.2 鸟粪污闪

鸟粪下落时，有可能滴落在绝缘子上并不断累积，在一定的条件下形成污闪事故，鸟粪污闪按形成过程来看可分为以下两种。

1）大排量鸟粪下落时造成多片绝缘子伞裙严重积污，绝缘子沿面在很短时间内即发生击穿，当大量集群鸟类出现时容易造成此类闪络发生，文献[2]报道了国外成千上万鸟类密集排便引起多起鸟粪污闪跳闸事故。

2）鸟粪在绝缘子上经过长时间的逐渐累积后，对绝缘子伞裙形成了有效覆盖，在气候潮湿环境下，绝缘子表面鸟粪受潮，引起沿面闪络发生。

2 鸟害故障防治措施

国内外针对鸟害的防范已进行了大量的研究以及工程实践，目前鸟害故障的防治主要从预防、隔离及驱赶三个角度入手。

2.1 预防措施

1）在建设新输电线路前，应进行认真的规划与设计，充分考虑并调查沿线走廊内鸟类活动及鸟类分布特征规律，结合鸟害活动强度分布，对鸟类频繁活动区段输电线路做好重点防范。

2）新建设线路应尽可能绕开沼泽、森林、湖泊、农田等鸟类数量较多的区域。

3）输电线路经过鸟类喜好在输电线路筑巢的鸟类区域时，可以在输电线路杆塔附近设立人工杆塔，以吸引鸟类筑巢。在污秽严重且湿度较高地区，应加强线路巡检，对积污绝缘子保持经常清洗。

2.2 驱赶措施

通过一定的强制措施，直接或间接地将鸟类驱离输电线路，主要有如下几种方式。

2.2.1 安装防鸟刺

防鸟刺为一发散的钢刺，一般安装于绝缘子正上方的横担上，主要有多股钢绞线组成，其一端固定于杆塔横担上，另一端则呈“蘑菇”状向天空散开。防鸟刺可有效防止鸟类直接停留在绝缘子正上方。

2.2.2 风车式驱鸟器

风车式驱鸟器有如下特征：通过风扇叶片，以自然风力驱动，无需额外电源；风扇叶片上涂抹有黄色或红色碗形部件，内装设有反光镜，可以反射太阳光，此外，加上转动的风扇和鲜艳的颜色，使得鸟类不敢接近。风车式驱鸟器结构简单，成本较低，容易安装，但存在着易老化、寿命不长的弱点，此外，鸟类具有一定的适应性，经过一段时间后鸟类对该装置不再恐惧，使得驱鸟效果大打折扣。

2.2.3 声音、超声波驱鸟器

利用鸟类谨慎、胆小的特点，将不同类别鸟类害怕或敏感的声音录入播放器内，定时或周期性地启动播放器，达到驱赶鸟类的目的。与风车式驱鸟器存在相同的缺点，由于鸟类具有适应性，在长时间运行后，驱鸟效果会大幅下降。

3 结论

国内外电网在鸟害防治上进行了长时间探索，也取得了一定的成效，然而目前仍然没有哪种防鸟措施可以彻底根除鸟害，因此，相关研究有待拓展和深入，建议从如下方面进行展开。

1）对不同地理和生态环境下鸟类活动规律进行统计分析，得到典型环境下鸟类数量、种类及活动分布规律；深入研究各种鸟类的习性，分析鸟类筑巢、栖息、捕食等特征，构建详尽的资料库。

2）对于拟新建的输电线路，对输电通道走廊内鸟类活动进行充分详尽的考察与统计，并对可能出现的鸟害故障情况评估，在综合防鸟措施投入、防鸟措施对鸟类的影响、防鸟措施对输电线路鸟害防护效果等多方面制定最佳措施。

3）不断推进新材料、新方法以及新技术在输电线路中的应用，通过科技创新来解决输电线路鸟害防治的难题。