胡 堅，郭 浩，章志鴻

(無錫市廣盈電力設計有限公司，無錫市友誼南路58號 214000)

近幾年，隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展及自然生態(tài)環(huán)境的改善，鳥類在輸電線路周邊的活動日益增多，因鳥類活動而導致的架空線路故障頻率明顯上升。根據(jù)相關電力管理部門的運行經(jīng)驗和國內(nèi)外學者的研究分析，架空線路上與鳥有關的故障可進一步細分為鳥巢類、鳥糞類、鳥體短接類、鳥啄類等[1-2]。其中，鳥糞類災害由于會引起輸電線路絕緣閃絡，造成線路接地故障從而引發(fā)保護動作，對電網(wǎng)安全運行造成了較大影響，是目前主要的鳥類災害。

因此，提高輸電線路防鳥害水平，減少鳥糞類鳥害對電力設備的損壞，降低輸電線路跳閘率。安裝配置相應的防鳥害裝置，對保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地供電具有重大意義[3]。

文中針對鳥害類型及機理，區(qū)域分布及規(guī)律進行了分析，提供了鳥害辨識典型圖例。并研究了常見的鳥害預防措施，并針對不足提出新型的防鳥措施設計。

1 鳥害類型及機理

鳥害類型一般可分為鳥巢類、鳥糞類、鳥體短接類和鳥啄類等四大類。各類鳥害機理如下。

鳥巢類主要是指鳥類在架空線路的桿塔上筑巢時，較長的筑巢材料會減小或直接短接空氣間隙，導致線路跳閘。

鳥糞類主要是指鳥類在桿塔周邊排泄糞便，鳥糞附著在桿塔上形成導電通道，引起桿塔空氣間隙擊穿，或者鳥糞附著在絕緣子上，引起絕緣子表面閃絡，導致線路短接跳閘。

鳥體短接類主要是指較大體型鳥類落在架空線路上，使輸電線路相間或相地間的空氣間隙變小，導致空氣擊穿引起線路跳閘。

鳥啄類主要是指鳥類啄咬線路復合絕緣子的傘裙或護套，造成復合絕緣子破壞，減少絕緣子有效爬電距離，引起跳閘事故。

2 鳥害區(qū)域分布及規(guī)律

2.1 區(qū)域分布

鳥害在我國各個省份都有發(fā)生。南方地區(qū)氣候濕潤，植被茂盛，水系繁多，在輸電線路周邊活動鳥類較多，鳥巢類故障居多。北方地區(qū)平原多，廣闊而平坦，在輸電線路周邊活動的鳥類體型較大，鳥糞類、鳥體短接類故障居多。統(tǒng)計分析發(fā)生過鳥害的區(qū)域地形，湖泊、河流、水庫等水源地附近，廣闊農(nóng)田區(qū)域，尤其是鳥類遷徙通道為鳥害故障發(fā)生典型地形[4]。

鳥類活動的地域差異性導致不同地區(qū)對輸電線路危害較大的鳥類也各不相同。檢索相關文獻及地區(qū)電網(wǎng)運行報告，對輸電線路危害較大的高危鳥類，河北地區(qū)為灰喜鵲；寧夏為烏鴉、雕、鷹等鳥類；東北為喜鵲紅隼等鳥類；吉林為小嘴烏鴉、東方白鸛、雀鷹等；江西為黑領椋鳥等；河南為喜鵲黑鸛、紅隼等群鳥類；青海為獵隼、喜鵲、灰背隼等。

2.2 鳥害規(guī)律

分析研究，輸電線路鳥害故障有一定規(guī)律性，如季節(jié)性、時間性、區(qū)域性、瞬時性、重復性等。

季節(jié)性：冬季、春季是鳥害的多發(fā)期。根據(jù)2014年～2019年電網(wǎng)公司系統(tǒng)110千伏及以上輸電線路鳥害故障統(tǒng)計，鳥害發(fā)生頻率4月至7月較高，該段時期鳥類進行大量繁殖，活動較為頻繁。3月、11月是鳥類遷徙的時間，數(shù)據(jù)顯示也是鳥害的高發(fā)月份，鳥害故障月份分布如圖1所示。

圖1 鳥害故障月份分布Fig.1 Monthly distribution of bird damage

時間性：鳥巢類輸電線路故障基本上發(fā)生在凌晨時段或白天，故障時段分布如圖2所示；而鳥糞類輸電線路故障一般發(fā)生在夜間至凌晨或傍晚，故障時段分布如圖3所示。

圖2 鳥巢類故障時段分布Fig.2 Period distribution of bird′s nest damage

圖3 鳥糞類故障時段分布Fig.3 Period distribution of guano damage

區(qū)域性：大部分輸電線路鳥害故障發(fā)生在人類活動較少的丘陵、水田，靠近水源、樹林，鳥害分布區(qū)域統(tǒng)計如圖4所示。

圖4 鳥害分布區(qū)域統(tǒng)計Fig.4 Regional statistics of bird damage

瞬時性：鳥糞及鳥巢類線路故障跳閘，一般都屬于單相接地瞬時性故障，不會造成永久性故障，線路重合閘后故障基本都能解除。鳥害類線路運行故障統(tǒng)計如圖5所示。

圖5 鳥害類線路運行故障統(tǒng)計Fig.5 Statistics on transmission line operation-faults of bird damage

重復性：很多鳥類對舊巢址有依戀性，會多年在同一地點繁殖。鳥巢被發(fā)現(xiàn)拆除后，很快又會在原塔原位筑巢，尤其是正處繁殖期的鳥類，反復筑巢的特性更加明顯。

3 鳥害辨識典型圖例[5-8]

線路鳥巢類故障、鳥糞短接類故障、鳥啄類故障以及鳥體短接類故障典型圖例如圖6～圖9所示。

圖6 鳥巢類故障Fig.6 Bird′s nest damage

圖7 鳥糞類短接故障Fig.7 Guano damage

圖8 復合絕緣子鳥啄類故障Fig.8 Bird pecking damage

圖9 鳥體短接類故障Fig.9 Bird short-circuit damage

4 新型防鳥措施設計

4.1 常見防鳥措施分析

目前比較常見的輸電線路防鳥害措施主要有擋鳥式、驅鳥式及驅引防結合式。

鳥巢類故障防治的措施主要有防鳥盒、防鳥擋板等。鳥糞類故障的防治措施包括防鳥刺、防鳥擋板、防鳥屏蔽罩、防鳥針板等形式。

此外，國網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)還使用風車式驅鳥器、智能聲光驅鳥器等裝置驅鳥，或借用人造鳥巢、棲鳥架等對鳥類進行引導。

表1分析了常用防鳥措施的優(yōu)缺點，以便針對目前防鳥裝置的缺點進行新型防鳥設備的設計和研制。

表1 常見防鳥措施的優(yōu)缺點Tab.1 Advantages and disadvantages of common bird-prevention measures

4.2 新型防鳥措施

根據(jù)上述分析，從可靠性方面考慮，采用電子式防鳥裝置，由于電子設備由其是電源需要經(jīng)常維護，導致運維檢修成本增加，因此防鳥裝置宜采用機械式。機械式的防鳥裝置主要有防鳥刺、防鳥盒、防鳥擋板、防鳥糞絕緣子、防鳥針板、防鳥刺等，但這些防鳥裝置或多或少有部分缺點，因此有必要在現(xiàn)有裝置基礎上進行優(yōu)化，提出新型防鳥裝置。

根據(jù)某地方輸電運行部門收資調(diào)研，目前其主要采用的防鳥裝置是防鳥刺、防鳥板、防鳥針等。此3種防鳥裝置均具有良好的防鳥效果，但是由于防鳥刺、防鳥針板尖刺范圍過大，檢修時受其影響較大，必要時需拆除防鳥刺，增加工作量及檢修的風險。而防鳥板由于將絕緣子上方橫擔封閉，不利于檢修人員從橫擔下方爬至絕緣子上，也增加檢修風險?；诖?，為降低檢修風險，提出以下改進型防鳥裝置。

4.2.1 倒傘開合式防鳥刺

此裝置在現(xiàn)有防鳥刺裝置下方設置一個套筒，套筒通過一個杠桿經(jīng)過塔身橫擔的支點，正常情況下套筒在鳥刺裝置底部，運維檢修時，通過下壓聯(lián)動桿，套筒上升將鳥刺裝置收起，同時鳥刺底部轉軸露出，向前推動杠桿，可將防鳥刺裝置收起并推至塔橫擔外，便于運檢人員塔頭工作及通過穿過橫擔清理絕緣子。示意圖如圖10所示。

圖10 倒傘開合式防鳥刺Fig.10 Anti-bird thorn of inverted umbrella opening and closing type

4.2.2 可移動式綜合防鳥裝置

可移動綜合防鳥裝置在原有防鳥刺裝置底部增加一個滑動導軌，滑動導軌上安裝有滑動底座，由于可以滑動，檢修時可將其推到橫擔尖頭，檢修結束后，再將其推回原位置，避免了塔頭檢修時劃破工作服，也消除了為躲避防鳥刺帶來的安全隱患，起到了很好的效果。為提高防鳥效果，防鳥刺裝置底座上設有旋轉套管，旋轉套管上連接碗型葉片，三個碗型葉片成120°夾角依次排列，并在防鳥刺上部掛有驅鳥響鈴，形成聲、光、刺一體的防鳥裝置。其示意圖如圖11所示。

圖11 可移動式綜合防鳥刺Fig.11 Movable integrated anti-bird thorn

4.2.3 可折疊防鳥擋板

目前，輸電線路安裝的防鳥擋板大部分采用不銹鋼、塑料等材料制作，這些材料強度小且耐腐蝕性差，經(jīng)過日曬雨淋，容易腐蝕變形；此外防鳥擋板的固定采取L形支架、金屬壓條配裝螺絲固定的方式，不易拆除，當線路運維人員需要對線路絕緣子檢修時，需要花費大量時間對防鳥擋板進行拆除，影響線路檢修效益。

為了提高鳥害防護周期和線路檢修效率，設計一種可折疊式絕緣防鳥擋板。該擋板采用PC(聚碳酸酯)板外涂室溫硫化硅橡膠長效防污閃涂料(含填料)(以下簡稱RTV涂料)制成。該擋板具備強度大、耐腐蝕性強、電氣性能、力學性能優(yōu)異、憎水性及憎水性遷移性強、附著力強、使用壽命長的特點；當檢修人員需要上下絕緣子串檢修或者對絕緣子串進行更換時也不必反復拆裝擋板，將擋板向上折疊即可施工，具有安裝方便，操作簡單的特點。在擋板正常防護狀態(tài)時，第一擋板和第三擋板略微向下傾斜，“L”型豎直側板可引導污水流向導線外側，防止擋板上積累鳥糞和積雪后直接掉落在導線和絕緣子上，避免造成污閃事故。其結構示意圖如圖12所示。

圖12 可折疊防鳥擋板Fig.12 Foldable anti-bird baffle

4.2.4 懸垂串聯(lián)動百葉窗式防鳥擋板

懸垂串采用ZBS掛板，原ZBS掛板擺動方向為順線路側，通過修改塔身掛點，將其擺動方向調(diào)整為垂直線路方向。在ZBS掛板螺栓上安裝一個伸長桿，向上延伸至塔橫擔上方，此桿再連接防鳥條，在懸垂串風偏左右擺動時，帶動連桿從而帶動防鳥條在橫擔上滑動，起到動態(tài)驚鳥作用。其展開與折疊狀態(tài)如圖13、圖14所示。

圖13 展開狀態(tài)Fig.13 Expanded state

圖14 折疊狀態(tài)Fig.14 Folded state

4.3 防鳥措施使用建議

文中對已有的防鳥措施進行升級優(yōu)化，提出了4種新型的防鳥裝置。針對各種常規(guī)及新型防鳥裝置，以下提出使用建議。

(1)要收集鳥類活動周期，掌握鳥類活動規(guī)律，結合該地區(qū)主要鳥類特征和其活動習性綜合采取相應防鳥措施；

(2)對山區(qū)或林區(qū)等有鳥類棲息區(qū)域，采取安裝倒傘開合式防鳥刺、可移動式綜合防鳥裝置和伸縮式防鳥針的措施；

(3)對河流、湖泊、沼澤地、水庫、養(yǎng)魚池等，大型鳥類遷徙路徑或曾有棲息跡象的區(qū)域，發(fā)生過鳥害跳閘的桿塔區(qū)域等，采取安裝新型防鳥刺、伸縮式防鳥針、可折疊防鳥擋板以及其他驅鳥裝置相結合的綜合防范措施；

(4)在直線桿塔懸垂串上采取安裝懸垂串聯(lián)動式防鳥裝置的措施；

(5)在絕緣子鳥啄現(xiàn)象嚴重的區(qū)域采取使用聚合晶硅絕緣子的措施；

(6)建立防鳥裝置專項檔案，對發(fā)現(xiàn)的缺陷和隱患及時處理，對失效的防鳥裝置應及時進行修復或更換。

5 總結

本文針對現(xiàn)狀防鳥措施的不足提出四種新型的防鳥措施設計，得出以下結論：

(1)由于電子設備不易維護，導致運維檢修成本增加，因此防鳥裝置宜采用機械式；

(2)防鳥措施的安裝宜簡單易行，且不能影響線路的正常檢修作業(yè)；

(3)各防鳥害裝置適應場合不同，在輸電線路設計運行時，應因地制宜的進行選擇。