110kV 架空输电线路涉鸟故障研究

林 新

（福建博电工程设计有限公司）

0 引言

在生态环境建设工作的推动下，我国的自然环境质量得到极大的提升，也使得鸟类的数量得到一定提升。据有关部门统计，我国输电线路涉鸟故障已然占比跳闸总数的10%，鸟类已然成为影响我国输电线路运行安全的主要因素之一。因此，有关人员需要对当前的涉鸟故障进行翔实的分析与研究，并制定可行性的解决方案，以此来有效地保证当前输电线路的安全，满足人们对于输电网安全运行的基本要求，促进我国输电网运行领域的健康安全发展。

1 涉鸟故障类型分析

根据国家电网工作人员统计，导致架空输电线路出现跳闸故障的涉鸟故障程度排名为（由高至低）鸟粪类故障、鸟巢类故障、鸟体短接类故障以及鸟啄类故障。由于各个地区之间的气候、植被以及地形地势的不同，其涉鸟故障中所涉及的鸟类以及故障种类也各不相同，下表为我国近两年涉鸟故障数据表[1]。

表1 我国近两年涉鸟故障数据表

由上表数据可知，近两年我国西北、华东、华北以及东北地区架空输电线路鸟粪类故障频率相对较多，发生鸟巢类故障的概率相对较小，这可以从侧面说明，上述地区涉鸟故障的鸟种一般为体形相对较大的鸟类或鸟群。而华中以及华东地区，鸟粪以及鸟巢类故障发生的频次差不多，这从侧面说明，该地区不仅存有体积相对较大的鸟种，而且有一些鸟种喜欢在杆塔上进行筑巢。因此，本文将基于上述所提及的涉鸟故障类型，对当前相对较常见的110kV 架空输电线路涉鸟故障类型进行分析。

1.1 鸟啄类故障

鸟啄类故障是指鸟类对绝缘子的外部进行破坏，使得绝缘子的内部芯棒外露，受到外部潮湿环境的影响，裸露的芯棒部位会发生局部放电，从而使得裸露部位出现化学反应，进而导致芯棒断裂。检修人员对鸟啄故障频发的区域进行实勘，经实勘发现，鸟啄类故障一般会发生在城郊区域、靠近河流的区域、靠近农田的区域以及生态环境相对较好的区域。

1.2 鸟体短接类故障

鸟类在实际的飞行过程中，其视野目光是向下方看的，其目的是寻找同伴或是寻找筑巢区域，因此，鸟类的快速飞行的过程中，不会一直“目视前方”从而使得其极为容易撞在输电线路上。例如，我国北方地区容易发生鸟体短接类故障的鸟类有东方白鹳、大鸨以及喜鹊等，我国南方地区容易发生鸟体短接类故障的鸟类有红嘴鸥、喜鹊、雕鸮、斑头雁等。大型鸟类的体积相对较大，其在飞行的过程中，相互争斗或是打闹，加之受到外部天气的影响，使得其更为容易撞击到杆塔之上，进而导致其出现涉鸟故障的发生。

1.3 鸟粪类故障

鸟类在飞行的过程中会消耗大量的体能，所以鸟类的代谢速度快，消化能力相对较强，鸟类为降低自身的飞行重量，会在飞行中随意排泄。鸟类在输电线路上进行筑巢或是在杆塔上进行筑巢等行为都会导致鸟类排泄。造成鸟粪闪络的主要原因共有两点：第一，鸟粪在绝缘子上累积，其下坠重量到达临界值后，在潮湿空气的影响下，其便会发生闪络现象，从而造成局部放电。第二，鸟类在飞行过程中或是在杆塔上进行休息时会随时排泄，鸟粪坠落到绝缘子周围后，会导致绝缘子周围的电场发生变化，从而形成击穿闪络。鸟粪是一种具有导电性极强的混合液体，其电解质以及含水量相对较高，使得其极为容易发生闪络现象，表2 为110kV 架空输电线路鸟粪下落临界击穿距离及鸟粪长度数据表[2]。

表2 110kV 架空输电线鸟粪下落临界击穿距离及鸟粪长度

1.4 鸟巢类故障

鸟巢类故障是指鸟类的巢穴从架空输电线路的绝缘子上方垂直掉落，所引起的绝缘子击穿故障。将鸟巢的构建材料作为导体，鸟巢的材料与塔杆之间为等电位。在外部风力作用下，鸟巢的材料可以随意地摆动。针对110kV 架空输电线路上存在鸟巢的情况，若是其鸟巢与绝缘子之间的水平挂点为2m 以上，则鸟巢的悬挂长度需要达到2.2～2.6m 时，才会导致间隙击穿故障的发生。

2 架空输电线路涉鸟故障特征

2.1 月份故障特征

根据调查显示，涉鸟故障发生次数最多的月份为每年的3～7 月，该时间段正是鸟类进行迁徙以及繁衍后代的时间段。例如鸟巢类故障主要集中在每年的3～8 月，其中3～5 月的频率最高，因为3～5 月为大多数鸟类的繁衍期，鸟类为正常生产，开始频繁地筑巢，从而导致鸟巢类故障的频发。而鸟粪类故障以及鸟体短接类故障的高峰一般为每年的4 月以及11 月前后，因为这两个时间节点为鸟类的迁徙时期。鸟类会集中在河流以及湖泊地区，因此，靠近河流以及湖泊的杆塔出现涉鸟故障的概率将会得到极大的提升。

2.2 时段故障特征

若将110kV 架空输电线路的涉鸟故障以一天的时间段来进行统计，那么一天当中，每个时间都会出现涉鸟故障。凌晨以及早上7 时前后的空气湿度相对较大，鸟类筑巢材料在受到潮湿空气的影响后，会出现下垂的现象，由此导致输电线路出现故障。夜间至凌晨时间段，极为容易发生鸟粪类故障，这与鸟类自身的生理周期有着极大的关联，鸟类在白天进行觅食以及活动，晚上在杆塔上进行休息。鸟类会在晚上进行排泄，或是在早上对肠道进行清空，以此来有效降低自身的飞行负担，从而为新一轮的觅食做好准备。

2.3 杆塔特征

根据有关人员调查显示，直线型杆塔出现涉鸟故障的概率为0.28%，而耐张型杆塔发生涉鸟故障的概率则为直线型的1/2，耐张型杆塔的布置结构为水平布置，因此其不易被树枝以及鸟粪等物质进行接触，因此其发生涉鸟概率的机会相对较低。在同等电压下，双回路输电线路的涉鸟故障概率要低于单回路输电线路的涉鸟故障。

3 案例分析

3.1 概况

某地供电局100kV 线路的I 段出现保护动作跳闸，并且重合闸成功。该110kV 架空输电线路于2015 年正式运行，总长度13.5km，共涵盖铁塔54基，铁塔全部为垂直排列。本次故障发生之后，供电局指派专业维修人员对其故障现场进行实勘，检修人员发现52 号塔的绝缘子伞裙以及两侧的金具存在放电现象。根据当前气象部门报道，故障出现时段，其现场风速为西北风1 级至2 级，环境温度为-10～5℃。

3.2 故障原因评估

检修人员对出现故障的绝缘子以及两侧的金具进行翔实的检测，故障绝缘子伞裙一共7 片，伞裙的表面为防污闪涂层。经检修人员检测，伞裙表面存在一定的污秽物质，伞裙边缘位置的防污闪涂层存在脱落现象。检修人员将其拆解，发现伞裙的高压侧以及低压侧均存在放电现象，其放电的瞬间，所产生的能量使得金具外部的镀锌层出现溶解，同时伞裙的防污闪涂层外部也出现不同程度的溶解。检修人员发现，一号伞裙的表面存有少量的鸟粪，并在鸟粪的边缘位置发生放电痕迹。绝缘子的其他位置并没有任何损坏。因此，检修人员对本次故障进行初步评估：本次故障为鸟粪所引起的绝缘子击穿故障。

3.3 试验论证

检修人员为对上述的初步评估进行判断，并防止此类故障的再次发生，检修人员对绝缘子击穿所导致的综合失效原则进行综述分析。

（1）RTV 厚度

为保证绝缘子的安全性，其外部存有RTV 涂层（防污闪涂层），以此来有效地提升绝缘子的防污、防闪（闪络以及湿闪）能力，防污闪涂层的涂抹厚度对绝缘子的实际性能有着一定的影响。检修人员对伞裙进行拆解后，借助专业观测设备对其涂层厚度进行测量，经测量发现涂层的平均厚度为66.8m，涂层厚度低于有关规定中的标准厚度。由于喷涂工艺的不同，使得相同厚度的涂层所展现出来的性能也是不同的，因此，不能因为涂层的厚度去对绝缘子的性能高低进行直接评估。

（2）DR 透视

检修人员借助X 射线成像技术，对绝缘子的内部结构进行检测，以此来对出现故障的位置进行评估。通过X 射线数字成像技术对一号伞裙的高压侧以及低压侧进行检测，经检测发现，伞裙的高压以及低压侧的结构相对较为完整，内部结构中没有明显的裂缝以及气泡，钢脚存在轻微的倾斜，倾斜角度为4°。

（3）憎水检测

110kV 架空输电线路中的绝缘子内部存在一定的亲水材料，绝缘子外部所喷涂的RTV 涂层便可以极大地提升绝缘子的憎水性。绝缘子长时间地暴露在外部，受到外部因素的影响，绝缘子的防水性会受到一定的影响。因此，检修人员需要对其防水性进行重新检测。检修人员借助接触角测量设备对其伞裙RTV涂层进行防水检测。检修人员在伞裙上进行滴水，每滴水珠的体积为10L，在滴完后，对其静置10s，再对其进行检测。经检测得知，低压侧的接触角数值为137.3°，高压侧的接触角数值为119.9°，根据检测结构而言，该绝缘子的防水性相对较为良好。

（4）电气检测

对绝缘子进行电气检测的主要方向，为对其绝缘性进行检测，检修人员对其伞裙的绝缘性进行检测，其检测结果如表3 所示。

表3 绝缘子伞裙电阻检测数据

根据上表数据显示，绝缘子的电阻无异常。

（5）绝缘子防治

故障发生时段，外部天气不存在雷电放电现象，绝缘子没有遭到闪络所引起的电压过大现象。同时，绝缘子的内部没有相对较为明显的缺陷，其外部涂层的防水性相对较好，并且绝缘电阻符合当前有关规定标准，绝缘子自身无质量问题。

经检修工作人员对其输电线路故障位置进行实勘，发现距离输电线路故障位置0.5km 处，存在多处鸟巢，且鸟类活动相对较为频繁，输电线路故障位置为鸟类觅食的主要途径场地，其飞跃故障时，极有可能存在鸟粪坠落的现象，并且经检修人员检验，其伞裙边缘位置存在鸟粪残留，其鸟粪边缘存在放电现象。由此可知，本次故障主要是由于鸟粪所引起的，鸟粪在空中坠落，并触碰绝缘子的高压侧，从而使得绝缘子高压侧周围的电场发生改变，进而引发击穿放电现象。

（6）生态防治

针对上述故障问题，有关部门需要对110kV 架空输电线路安装防鸟装置，并对当地的鸟类活动范围进行调查，以此来对防鸟装置进行实时的调整。在涉鸟故障频发的地区，加强人工巡逻，或是借助巡逻机器人来对其进行巡视，从而有效地降低涉鸟故障的发生次数。除此之外，还可以借助生态防治手段，对输电线路进行保护。

当地供电管理部门对架空输电线路周边的鸟类进行了驱逐，在对其鸟巢进行拆解的过程中，难免会对巢中的幼鸟造成损害。因此，在对其鸟巢进行拆解的过程中，工作人员需要视情况而定，对于一些偏远山区的输电线路鸟巢，工作人员可以使其保留。在对杆塔鸟巢进行处理时，工作人员需要秉持以下两点原则：第一，不能对鸟蛋以及幼鸟造成伤害。第二，一些由短树枝所构成的鸟巢，可以对其保留，一些由藤或草所构建的鸟巢，可以对藤与草进行修剪或是将其转移。

4 结束语

综上所述，涉鸟故障是影响110kV 架空输电线路运行安全的主要因素之一，当地管理部门需要对其故障成因进行翔实的分析，并制定有效的解决措施，同时做好巡视及防护工作，最大限度地降低输电线路的涉鸟故障风险，保证输电线路的安全平稳运行。