输电线路鸟害故障及防范措施分析
时间：2023-06-08 19:15:21 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
卢银均，刘云飞，鲁 彦，李勇志，张笑尘，刘 闯
(国网湖北省电力有限公司荆门供电公司，湖北 荆门 448000)
通过线路运维数据统计分析，荆门电网线路故障鸟害发生次数仅次于外力破坏，鸟害已成为造成线路跳闸的主要原因之一[1]。
从线路跳闸具体原因分析，鸟害导致的跳闸主要由有下3种方式[2]：1)鸟粪造成绝缘子污染，在特定大雾毛毛雨等气象环境下，导致绝缘子污闪放电；
2)鸟类活动异物短接，主要为鸟类在塔上筑巢或者活动过程中，鸟巢、树枝等异物脱落，或筑巢材料中有铁丝等导电材料造成导线对杆塔放电；
3)鸟粪短接空气间隙，鸟类站立在横担、绝缘子上方或者飞行过程中，排出的细长鸟粪，使导线与横担形成放电通道。根据近年荆门电网鸟害故障分析，鸟类站在杆塔上排便造成空气间隙短接放电为鸟害最主要的跳闸方式。
为防止输电线路鸟害故障的发生，通常采用安装防鸟刺、防鸟挡板等措施，阻挡鸟类在杆塔上停留，隔挡鸟粪下落，避免引起鸟粪空气间隙短接。荆门地处湖北江汉平原西部，汉江横穿境内，湖泊及河流众多，其中汉江沿线、荆山与大洪山交接峡口为鸟类迁徙的必经通道，是防范鸟害故障发生的重点防控区域。通过对一起因汉江鸟类迁徙鸟粪空气短接引起的跳闸故障进行分析，对荆门电网现有的鸟害防控存在的短板进行剖析，并结合运维经验和新技术应用，提出相应的防鸟改进措施，为进一步提升鸟害防控水平和降低跳闸故障率提供参考。
2020年12月26日18时34分，荆门电网某220 kV线路发生A相故障跳闸，重合成功，通过继电保护故障测距确定故障区段为98号至99号杆塔。考虑到现场地形和夜间视线等因素，巡视人员对故障区段进行通道巡视，现场未发现外破施工、超高树障的情况。
12月27日7时，巡视人员利用无人机和登杆巡视检查，发现99号复合绝缘子边缘、绝缘子重锤、导线、塔脚、地面上有新鲜鸟粪如图1所示。
图1 故障点塔基鸟粪
OPGW光缆耐张金具有两处放电痕迹如图2所示，跳线支架、导线表面有明显放电点如图3所示。
图2 OPGW耐张线夹放电点
图3 A相跳线支架放电
为查找该线路99号塔放电跳闸的原因，对故障时段故障点天气、故障因素进行排查，重点对故障的成因进行深入分析。
2.1 故障时段天气
通过联系当地气象站，调取故障杆塔所处的天气情况信息，在16时至23时，故障区段天气情况为阴天，气温7～8 ℃，北风，风力2～3级，相对湿度为85%。
2.2 故障因素排查
根据故障巡视，故障区段附近无大型机械作业，排除了外破跳闸的可能性；
故障区段通道情况良好，低阻接地，排除树障跳闸的可能性。根据当时的天气情况，排除了山火、风偏跳闸的可能性，经查询雷电定位系统和咨询沿线百姓得知故障时沿线未出现落雷，排除雷击故障引起跳闸的可能性。99号杆塔玻璃绝缘子和跳线复合绝缘子均为2018年3月更换，绝缘子表面清洁度较好，可排除污闪的可能。故障区段直线杆已安装防鸟盒，耐张杆塔已安装防鸟针板、防鸟刺，整体防鸟措施齐备，故障杆塔位于汉江鸟类迁徙通道内，在杆塔上无鸟巢、地面无鸟类尸体，可排除鸟巢类、鸟体短接类故障。
2.3 故障原因分析
该220 kV线路99号塔故障位于钟祥市柴湖镇，杆塔附近为麦田，无高杆植被，距故障杆塔2 km处为汉江，位于Ⅲ级鸟害区内。黑鹳常栖于池塘、湖泊、河流沿岸及河口，冬季有时结小群活动，排便稀且多呈拉丝状，近日多有黑鹳在故障杆塔附近活动觅食鱼虾。根据99号杆塔复合绝缘子边缘、绝缘子重锤、塔脚、地面上有新鲜鸟粪，OPGW光缆耐张金具有两处放电痕迹，跳线支架、导线表面有明显放电点，初步判断该线路跳闸由夜间大型鸟类迁徙，因附近无高杆植被落脚，选择在铁塔上停留，因塔头处布满防鸟刺，鸟类在OPGW光缆耐张金具和跳线支架间防鸟刺无法防护的间隙处停留排便，在85%相对湿度下鸟粪下落，造成OPGW光缆耐张金具、跳线支架、复合绝缘子、导线间空气间隙击穿放电，跳闸放电通道如图4所示。
图4 鸟害跳闸放电通道
此次鸟害跳闸杆塔防鸟措施已经布置较为完善，但在光缆耐张线夹和跳线支架因为结构的特殊性无法安装防鸟措施，导致在该部位失去了防鸟跳闸能力。
自2018年以来荆门电网持续开展鸟害防治专项行动，220 kV线路实现防鸟设施布置全覆盖，但鸟害跳闸依然居高不下，通过深入分析,防鸟薄弱环节分析如下。
3.1 环境改善鸟害风险增加
随着“绿水青山就是金山银山”理念的深入，生态环境的保护力度将不断加大，野生动物保护意识也会不断增强，各种鸟类的数量和种类也在持续增加，活动范围也在不断扩大，与此同时鸟类活动给输电线路带来的安全威胁也在不断增大。
从湖北电力公司修订的2017年版和2020年版鸟害分布图可以看到如图5所示，2017年版的鸟害主要集中在长江和汉江流域沿线，在荆门地区以Ⅱ级鸟害区为主。2020年版的鸟害的Ⅲ级鸟害区范围明显增大，荆门地区的汉江流域以及分布的水库较广，同时作为荆山和大洪山鸟类迁徙的必经通道，大型鸟类停留在荆门输电线路附近并造成线路跳闸的情况时有发生，鸟害防控形势愈发严峻。
图5 鸟区分布图差异对比
3.2 防鸟装置保护范围不足
防鸟刺安装稀疏、密度不够，不能有效阻拦鸟类在导线上方活动，部分杆塔防鸟刺仅考虑绝缘子上方覆盖范围，未从放电间隙的角度考虑导线上方的覆盖范围。防鸟挡板安装存在不满足尺寸要求的现象，部分防鸟挡板虽满足尺寸要求，但也不能完全阻断鸟粪闪络的放电通道，导线上方可能引起鸟粪短接空气间隙跳闸的区域未做到全覆盖。组合防鸟装置使用的占比较少，防鸟措施保护范围有待增大[3-4]。
3.3 防鸟装置覆盖占比偏低
目前荆门公司输电线路防鸟管控按照湖北省电力公司防鸟装置配置原则(Ⅰ级鸟害区：不需要安装防鸟装置；
Ⅱ级鸟害区：对重要线路根据运行经验，选择鸟类活动较多的杆塔安装防鸟装置；
Ⅲ级鸟害区：220 kV及以上线路每基杆塔均安装防鸟装置，110 kV重要线路每基杆塔安装防鸟装置)相关要求进行，从鸟害电压等级分布来看(如图6所示)，110 kV线路鸟害次数呈现上升趋势，主要是因为部分110 kV线路受制于项目资金的影响未能实现防鸟装置全覆盖，存在鸟害跳闸安全隐患。
图6 鸟害跳闸电压等级分布图
现有防鸟害措施主要从“观、挡、驱、防”等4个方面着手，通过观测鸟类活动制定针对性措施，安装防鸟装置阻挡鸟类落在杆塔上，安装驱鸟器、驱鸟剂等驱赶，采用新型防鸟技术等来消除鸟粪空气击穿通道，减少鸟类停歇等方式达到避免鸟害的目的[5-6]。
4.1 加强鸟害观测运维管理
结合鸟害风险分布图和运行经验，充分应用观鸟装备、在线监测设备等，定期对架空输电线路开展防鸟害风险评估，积累鸟害故障跳闸资料，掌握鸟类的活动规律，合理划定鸟害区域，差异化落实防鸟措施。根据鸟害区域分级及鸟类活动季节特点，在鸟害多发季前开展防鸟专项治理，拆除塔头鸟巢，清扫鸟粪污染绝缘子，加强防鸟装置的检查维护，及时补装防鸟措施[7]。
4.2 提高防鸟装置覆盖范围
结合运维经验和鸟害区域分布图，对线路鸟害多发区线路杆塔，积极申报鸟害治理项目和争取专项资金支持，根据防鸟装置总体配置原则，对Ⅲ级鸟害区110 kV线路杆塔防鸟装置全覆盖，对Ⅱ级鸟害区重要110 kV线路杆塔防鸟装置全覆盖。
4.3 将防鸟害纳入可研评审
新建线路、改建线路在设计阶段，对于涉鸟风险区域的线路，在进行设计方案审查时，对涉鸟的杆塔要求设计单位列入防鸟措施，并将防鸟害预算列入工程预算，施工单位负责将防鸟害装置在线路投运前安装到位。与设计单位合作，联合设计研发横担带有防鸟钢板的防鸟型杆塔，推广防鸟型杆塔在鸟害区段改造工程中应用。
4.4 规范防鸟装置的安装
根据防鸟装置安装及验收规范，加强装置安装施工监督，科学安装防鸟设施，提升防鸟设施的安装质量。增加组合防鸟措施应用的比例，在鸟害严重区域，使用组合防鸟措施，如防鸟刺(或防鸟针板)+防鸟挡板(或防鸟盒)、防鸟刺+防鸟盘、防鸟刺+大伞裙均压环等[8]，提高组合防鸟措施的整体效果。
4.5 推广新型防鸟装置应用
安装鸟类红外视频监控装置，准确掌握鸟类活动情况，为观测鸟类在塔上活动提供依据，针对性开展防鸟装置补强，如图7所示。尝试使用新型智能防鸟装置，通过红外线来感知鸟的活动，启动声光驱动(声音可随机更换，防止鸟儿适应)驱赶鸟类。在鸟害易发区的直线杆塔和“干字型”耐张塔，安装硅橡胶绝缘护套及空气动力型大伞裙绝缘子，对高压端导线、线路金具进行全封闭包裹，提高线路的绝缘水平[9]。大伞裙绝缘子对鸟粪进行遮挡，不仅可以有效防止鸟粪类闪络，还能在一定程度上抑制风偏类闪络，如图8所示。采用具有防鸟功能的并联间隙等新技术、新方法，提高输电线路的综合防鸟水平。
图7 红外视频观鸟装置
图8 绝缘护套配合大伞裙绝缘子
1)通过对一起鸟粪空气击穿引起220 kV线路跳闸故障的分析，得出在布置防鸟措施时，要对耐张杆塔光缆耐张线夹和跳线支架间防鸟薄弱区域进行装置补强，提高防鸟措施覆盖范围。
2)环境改善、鸟害区划分以及防鸟装置的安装状况都是影响鸟害跳闸的主要因素，在日常线路运维中应加强鸟害观测、动态修订鸟区图、加强防鸟装置安装，提升鸟害运维管理水平。
3)使用绝缘护套、防鸟杆塔、智能激光驱鸟器和长效环保驱鸟剂等新技术、新装备，转变科学防鸟思路，补齐常规防鸟技术短板。
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