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        輸電線路防治鳥害的對(duì)策研究

        2024-05-08 10:37:34吳永銳孫翾棟
        科海故事博覽 2024年12期
        關(guān)鍵詞:故障

        吳永銳,孫翾棟

        (國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司泗洪縣供電分公司,江蘇 宿遷 223900)

        近些年,在我國(guó)實(shí)施的生態(tài)保護(hù)政策下,鳥類的保護(hù)效果逐漸顯現(xiàn),與此同時(shí),因鳥類引發(fā)的輸電線路事故也頻繁發(fā)生。在我國(guó)部分地區(qū),輸電線路的鳥害故障超過了氣象因素如閃電等的影響比例,尤其是在江蘇北部某地市,鳥害故障的發(fā)生比例高達(dá)38.7%,已經(jīng)成為繼雷擊之后的第二大災(zāi)害。同時(shí),在洪澤湖附近區(qū)縣,因鳥害導(dǎo)致的線路故障占比高達(dá)71%。由此可見,地方電網(wǎng)維護(hù)單位迫切需要對(duì)輸電線路的鳥害問題加強(qiáng)治理。

        1 輸電線路鳥害故障的主要類型

        根據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),輸電線路上的鳥類故障主要包括鳥糞轟燃、鳥窩材料轟燃、鳥體轟燃和鳥類天敵轟燃等。在這些鳥害故障中,鳥糞故障占據(jù)最大比例,也是最為常見的一種。而鳥害發(fā)生重點(diǎn)區(qū)域通常在輸電線路的絕緣子等位置(某區(qū)縣電力公司2018—2023 年輸電路段鳥害統(tǒng)計(jì)結(jié)果具體見表1)。

        表1 2018—2023 年鳥害跳閘次數(shù)統(tǒng)計(jì)

        1.1 鳥體閃絡(luò)故障

        鳥類喜歡在鐵塔上筑巢,尤其是一些體型較大的鳥類,如白鷺、天鵝、白鶴、黑鶴等,它們的翅展可達(dá)1m 以上。當(dāng)這些大型鳥類出現(xiàn)在高電壓輸電線上時(shí),容易引發(fā)相間短路或單相接地短路的故障。鳥類本身導(dǎo)致的故障主要集中在110kV 及以下的輸電線路。相較之下,在電壓較高且絕緣子串較長(zhǎng)的220kV 及以上的高壓輸電線路中,較少發(fā)生鳥體爆轟故障。

        1.2 筑巢材料故障

        鳥類通常在春天開始在塔上筑巢,其搭建窩的材料通常包括長(zhǎng)條狀的稻草、樹枝或藤蔓等。在高壓輸電線附近,鳥類容易在筑巢過程中滑倒,或在大風(fēng)、鳥類活動(dòng)等作用下,鳥巢可能脫落。如果具有一定導(dǎo)電能力的長(zhǎng)形筑巢物在靠近電線的地方脫落,就容易導(dǎo)致縫隙部分乃至完全橋接,從而產(chǎn)生轟燃。

        1.3 鳥糞閃絡(luò)

        大型鳥類在空中排放一條長(zhǎng)而連續(xù)的帶狀糞便,由于其導(dǎo)電性,在高空墜落時(shí)容易導(dǎo)致空間電場(chǎng)的強(qiáng)烈扭曲,進(jìn)而引發(fā)污閃現(xiàn)象。由鳥類糞便引起的空間放電屬于典型的鳥類糞便放電,尤其在220kV 或更高電壓下更容易發(fā)生。鳥糞是一種潛在的具有爆燃風(fēng)險(xiǎn)的鳥類糞便,既可直接引發(fā)燃燒,也可在絕緣子表面形成鳥糞痕。隨著鳥類糞便的持續(xù)積累,特別是在潮濕氣候條件下,可能引起絕緣子沿面閃絡(luò)。

        1.4 復(fù)合絕緣子故障

        一些鳥類具有啄食合成絕緣子的習(xí)性,其中包括喜鵲和啄木鳥。這些鳥類的啄食行為對(duì)絕緣子的護(hù)套和芯棒造成損傷,特別是在濕熱天氣條件下,容易引發(fā)局部放電現(xiàn)象,會(huì)導(dǎo)致絕緣子的電學(xué)和力學(xué)性能迅速退化,嚴(yán)重的情況下甚至可能導(dǎo)致絕緣子脆斷等重大事故。

        2 故障概況

        2023 年8 月4 日,12 點(diǎn)53 分,某市-220kV 高壓輸電線C 相發(fā)生短路事件,經(jīng)過繼電保護(hù)定位后,確定為25-30#鐵塔,巡線人員隨即對(duì)其進(jìn)行了線路故障巡視。8 月4 日下午2 點(diǎn),巡線人員利用無(wú)人機(jī)對(duì)25-30#塔的合成絕緣子邊緣、重錘、導(dǎo)線、塔腳以及地面等部位進(jìn)行了檢測(cè)。

        2.1 故障因素排查

        通過故障鐵塔所處地區(qū)的氣象情況數(shù)據(jù)分析,運(yùn)維人員得知在故障發(fā)生期間,該區(qū)天氣多云,氣溫8℃~9℃,北風(fēng)3-4 級(jí),相對(duì)濕度55%。在現(xiàn)場(chǎng)巡視中,發(fā)現(xiàn)故障區(qū)段位于農(nóng)田,且未發(fā)現(xiàn)有大型機(jī)械作業(yè),排除了人為損壞的可能性;故障發(fā)生時(shí),線路狀態(tài)良好,電壓較小,沒有樹障。根據(jù)氣象條件分析,排除了森林火災(zāi)和風(fēng)偏跳閘的可能性。查詢雷電定位系統(tǒng)和詢問周圍居民后得知,事故發(fā)生時(shí)并未遭到雷擊,因此可以排除雷擊造成的可能性[1]。該段桿塔的耐張絕緣子和復(fù)合絕緣子不久前已在線路停電檢修時(shí)被清掃更換,徹底消除了污閃的可能性。失電塔位于鳥類活動(dòng)頻繁的區(qū)域,經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)絕緣子上方有鳥窩,地面也沒有鳥尸體,進(jìn)一步排除了鳥窩、鳥體短路等原因。

        2.2 故障原因分析

        經(jīng)運(yùn)維人員確認(rèn),發(fā)生故障的220kV 線28#塔四周為麥田,植物低矮,距塔2km 外的湖泊屬亞級(jí)鳥害區(qū),鄰近河流,鳥類活動(dòng)頻繁,其中小型鳥類較多。運(yùn)維人員在28#塔C 相絕緣子防鳥盤、復(fù)合絕緣子傘裙邊緣上發(fā)現(xiàn)明顯放電痕跡,導(dǎo)線上無(wú)明顯放電痕跡。經(jīng)對(duì)拍攝照片仔細(xì)核查,運(yùn)維人員再次與跳閘時(shí)間、測(cè)距信息比較,確定此處為故障點(diǎn)。

        運(yùn)維人員通過分析28#塔下相(C 相)橫擔(dān)頭、絕緣子防鳥盤、傘裙有零星鳥糞,絕緣子掛點(diǎn)、絕緣子均壓環(huán)有明顯放電痕跡,判斷線路故障原因?yàn)轼B糞類鳥害跳閘。故障點(diǎn)桿塔已安裝八根防鳥刺,全線桿塔均已落實(shí)防鳥措施。運(yùn)維人員通過無(wú)人機(jī)在28#塔B相橫擔(dān)拐角處發(fā)現(xiàn)新搭建零散鳥窩,鳥窩材料主要為雜草藤蔓,初步判斷為小型鷹隼搭建。通過在故障桿塔值守蹲點(diǎn),發(fā)現(xiàn)該處鳥窩屬于國(guó)家二級(jí)保護(hù)鳥類灰翅鳶,此類鳥所筑鳥巢結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,搭建周期短,故不宜通過線路巡視發(fā)現(xiàn),難以提前預(yù)防,同時(shí)因?yàn)槠潴w型較小,可以避開橫擔(dān)防鳥刺的防護(hù)范圍,在橫擔(dān)角落筑巢。

        3 當(dāng)前防鳥工作中的不足之處

        3.1 防鳥裝置保護(hù)范圍不足

        該路段防鳥刺的布置過于稀疏,密度不足,難以有效攔截輸電線路上的飛鳥;一些塔架上的防鳥刺僅考慮了桿塔絕緣子上方的覆蓋區(qū)域,而忽視了橫擔(dān)角落的防護(hù)。目前,我國(guó)鳥糞電弧試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)未能滿足規(guī)范中的比例要求,即便是一些符合規(guī)范的鳥糞濺射設(shè)備也無(wú)法完全封堵鳥糞放電通道,導(dǎo)致導(dǎo)線上方容易形成鳥糞短路的間隙電弧未被充分覆蓋。

        3.2 防鳥裝置覆蓋占比偏低

        當(dāng)前,該市電網(wǎng)公司嚴(yán)格按照《輸電線路防鳥措施》的規(guī)定,認(rèn)真執(zhí)行防鳥工作[2]。根據(jù)該規(guī)定,Ⅰ級(jí)鳥害區(qū)不需要設(shè)置防鳥設(shè)施,但在重點(diǎn)線路沿線,根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在鳥類密集的高塔上安裝防鳥設(shè)施;而在m級(jí)鳥害區(qū)(220kV 及以上)和110kV 的重要線路上,都要設(shè)置防鳥設(shè)施。通過對(duì)鳥傷電壓的分布情況的分析(見表2),運(yùn)維人員得知110kV 線路的鳥傷頻率呈上升趨勢(shì),主要原因是一些110kV 線路受到經(jīng)費(fèi)有限的限制,未能實(shí)現(xiàn)防鳥措施的全面覆蓋,增加了鳥害跳閘的風(fēng)險(xiǎn)。

        表2 2018 年鳥害跳閘發(fā)生月份統(tǒng)計(jì)

        4 輸電線路鳥害防治的具體對(duì)策

        現(xiàn)有的控制鳥類的方法主要包括觀察、遮擋、驅(qū)趕和預(yù)防四種。通過對(duì)鳥類行為的觀測(cè),運(yùn)維人員可以有針對(duì)性地制定預(yù)防措施。在塔內(nèi)安裝了防鳥裝置,能夠有效地防止鳥類著陸[3]。通過使用驅(qū)鳥器、驅(qū)鳥劑等方法進(jìn)行驅(qū)趕工作。引入新的滅鳥技術(shù),使鳥類無(wú)法停留在特定位置,同時(shí)打破了鳥糞的流動(dòng)路徑。

        4.1 加強(qiáng)鳥害觀測(cè)運(yùn)維管理

        在這一基礎(chǔ)上,運(yùn)維人員通過利用觀測(cè)設(shè)備、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備等,結(jié)合鳥類災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)圖及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)空中輸電線路進(jìn)行鳥類災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,并獲取其發(fā)生發(fā)展規(guī)律。基于這些信息,可以合理分區(qū)鳥類災(zāi)害發(fā)生區(qū),并采取有針對(duì)性的防治措施。根據(jù)鳥害地域分級(jí)及候鳥的季節(jié)性活動(dòng)特點(diǎn),在候鳥高發(fā)季節(jié)到來(lái)之前,運(yùn)維人員可進(jìn)行有針對(duì)性的鳥窩拆除、清理受鳥糞污染的絕緣子,對(duì)防鳥設(shè)備進(jìn)行檢修,并及時(shí)增補(bǔ)防鳥設(shè)施。

        4.2 提高防鳥裝置覆蓋范圍

        技術(shù)人員以運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)和鳥害分布圖為基礎(chǔ),可以提出鳥害治理項(xiàng)目,并爭(zhēng)取到專項(xiàng)資金支持[4]。首先應(yīng)遵循防鳥裝置的總體配置原則,在鳥害多發(fā)區(qū)的線路桿塔上全面設(shè)置110kV 線路的防鳥裝置,不僅要覆蓋亞級(jí)鳥害區(qū)的桿塔,而且要對(duì)I 級(jí)鳥害區(qū)內(nèi)的重要110kV 線路桿塔進(jìn)行全面覆蓋。

        4.3 將防鳥害納入可研評(píng)審

        在新建或改建線路時(shí),對(duì)于存在鳥類危害的區(qū)域,運(yùn)維部門應(yīng)在方案評(píng)審階段將相關(guān)的鐵塔納入防鳥措施范圍,并將防鳥經(jīng)費(fèi)納入項(xiàng)目預(yù)算。在正式投入運(yùn)營(yíng)之前,建設(shè)單位負(fù)責(zé)將防鳥設(shè)備安裝到位?;谶@一基礎(chǔ),當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)運(yùn)維部門與設(shè)計(jì)單位合作設(shè)計(jì)了防鳥型橫擔(dān)塔,并對(duì)鳥害區(qū)進(jìn)行了防鳥塔的改造。

        4.4 規(guī)范防鳥裝置的安裝

        根據(jù)《防鳥設(shè)備安裝與驗(yàn)收規(guī)程》的規(guī)定,該市運(yùn)維部門要強(qiáng)化設(shè)備的安裝、施工和監(jiān)督工作,確保防鳥工作科學(xué)、合理、有效,并不斷完善防鳥設(shè)施。為了提高整體防鳥效果,特別是在鳥害較為嚴(yán)重的區(qū)域,運(yùn)維人員采用了八種綜合性防鳥方法,包括防鳥刺(或防鳥針板)+防鳥擋板(或防鳥盒)、防鳥刺+防鳥盤、防鳥刺+大傘裙均壓環(huán)等,以提升總體防鳥措施的效果。

        4.5 推廣新型防鳥裝置應(yīng)用

        運(yùn)維部門可以在塔內(nèi)安裝紅外攝影機(jī),以更清晰地了解鳥類的動(dòng)態(tài),并加強(qiáng)對(duì)鳥類安全的保護(hù)。通過研制一種智能防鳥裝置,運(yùn)維人員可運(yùn)用紅外光感知鳥類行為,并通過聲、光、電等功能進(jìn)行驅(qū)趕,以實(shí)現(xiàn)對(duì)鳥類的有效驅(qū)逐。在禽災(zāi)易發(fā)區(qū),運(yùn)維人員采取了一系列措施,包括在“干字型”耐張塔上安裝硅膠絕緣套、采用氣動(dòng)大傘裙式絕緣體、使用直塔等手段,對(duì)高電壓終端導(dǎo)體和線路金具進(jìn)行全封閉式卷繞,從而提高線路的絕緣水平。與此同時(shí),大傘裙絕緣子能有效阻隔鳥類糞便,不僅能預(yù)防鳥糞引發(fā)的火災(zāi),還在一定程度上控制風(fēng)力偏吹引發(fā)的火災(zāi)。

        4.6 增設(shè)鳥害預(yù)警模塊

        鳥災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的主要功能是向工作人員提供有關(guān)鳥災(zāi)的預(yù)警信息,以提高他們對(duì)鳥害的防范意識(shí)。在系統(tǒng)運(yùn)行中,運(yùn)維人員通過對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析,能夠判斷出可能發(fā)生故障的地點(diǎn),并對(duì)相關(guān)的輸電線路和鐵塔進(jìn)行預(yù)警。

        在具體實(shí)施中,可以借鑒中國(guó)氣象局的《氣象災(zāi)害預(yù)警信號(hào)發(fā)布與傳播辦法》中提到的四種顏色來(lái)表示不同等級(jí)的鳥害。等級(jí)4 表示鳥害最輕微,采用藍(lán)色警報(bào);3 級(jí)危險(xiǎn)性較低,使用黃色警報(bào);2 級(jí)危險(xiǎn)性很高,采用橙色警報(bào)。在輸電線路上,4 級(jí)藍(lán)色預(yù)警表示線路是安全的,運(yùn)維人員無(wú)須特別關(guān)注;3 級(jí)黃色預(yù)警表示線路存在潛在危險(xiǎn),需要關(guān)注但不需立即處理;當(dāng)2 級(jí)橙色預(yù)警或1 級(jí)紅色預(yù)警出現(xiàn)時(shí),相應(yīng)的指示燈將亮起并伴有警報(bào)聲,以便運(yùn)維人員及時(shí)應(yīng)對(duì)鳥類災(zāi)害,避免進(jìn)一步惡化,從而確保整個(gè)輸電線路和電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行[5]。

        5 結(jié)語(yǔ)

        在日常的輸電線路的檢修過程中,電網(wǎng)運(yùn)維人員需要根據(jù)鳥害的時(shí)空特征,結(jié)合季節(jié)、地理環(huán)境及氣象條件,對(duì)鳥害問題進(jìn)行深入分析。只有更加準(zhǔn)確地掌握鳥類的危害狀況,運(yùn)維人員才能制定相應(yīng)的防治措施。因此,運(yùn)維人員應(yīng)對(duì)鳥害分布圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)修訂,并酌情增設(shè)鳥害監(jiān)測(cè)點(diǎn),以提高監(jiān)測(cè)效能。運(yùn)維部門可通過創(chuàng)新觀測(cè)技術(shù)和預(yù)警手段,提高整個(gè)電網(wǎng)的鳥害防治能力。

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