鳥(niǎo)類(lèi)給輸電線帶來(lái)的危害

成琳嵐

生活中，我們常常能見(jiàn)到一群群可愛(ài)的鳥(niǎo)兒高高地棲在電線桿或是輸電線上，煞是悠閑自在。可專(zhuān)家卻告訴我們：對(duì)于我們?nèi)祟?lèi)生活至關(guān)重要的電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這些安靜的小家伙帶來(lái)的麻煩可不小呢！

這是一場(chǎng)席卷全球的“戰(zhàn)爭(zhēng)”。“敵人”正對(duì)著我們的電網(wǎng)、變電站和輸電塔不停歇地進(jìn)行著攻擊。即便我們建造的電網(wǎng)已經(jīng)能夠抵御最狂暴的雷擊，可面對(duì)這些“敵人”源源不斷的攻擊，我們的電網(wǎng)系統(tǒng)還是有些招架不住了。更何況，這樣的戰(zhàn)爭(zhēng)一打就是一百年！在一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，我們的電網(wǎng)系統(tǒng)不斷地升級(jí)，其目的之一就是為了抵抗這一最為恐怖的敵人——鳥(niǎo)糞。

“1923危機(jī)”的元兇？

密密麻麻的電網(wǎng)成為鳥(niǎo)兒的棲身之地

第一次大規(guī)模的襲擊始于1923年的美國(guó)加州。那時(shí)，正處于火熱發(fā)展中的洛杉磯市依靠390千米外的比格克里克水電廠維持著整個(gè)城市的電力供應(yīng)。南加州愛(ài)迪生電力公司為了滿足越來(lái)越大的電力需求，將這390千米的高壓輸電線載荷從150千伏提升至了220千伏。可是，當(dāng)這一項(xiàng)目完成之后，輸電線路卻開(kāi)始頻繁地出現(xiàn)因閃絡(luò)效應(yīng)而引起的斷電故障，即架空的帶電電纜與接地的金屬支架間，不知因什么原因而產(chǎn)生了短接，形成多次人造閃電，進(jìn)而觸發(fā)了保護(hù)裝置，使得整個(gè)電網(wǎng)跳閘，并且還燒壞了好些基礎(chǔ)設(shè)施。

這樣的斷電事故每個(gè)月都會(huì)出現(xiàn)好幾次，而且完全找不到原因。僅1923年6月到8月期間，這條輸電線就總共出現(xiàn)了31次因閃絡(luò)導(dǎo)致的斷電故障。這被稱為“1923危機(jī)”。那時(shí)，電力公司認(rèn)為，這樣高的故障頻率會(huì)大大影響到公司的進(jìn)一步擴(kuò)張，因此，高壓輸電線項(xiàng)目的地位在當(dāng)時(shí)真是岌岌可危，面臨著馬上就要被取消的壓力。

不過(guò)，看看現(xiàn)在早已遍布城鄉(xiāng)的高壓輸電線，我們不禁會(huì)問(wèn)，那后來(lái)又發(fā)生了什么？

一天，一位比格克里克水電廠的員工看見(jiàn)，原本在輸電桿塔上休息的一只鷹，突然朝著下方拉撒了一番。因?yàn)橹亓ψ饔茫判刮镌诳罩行纬闪艘坏篱L(zhǎng)長(zhǎng)的弧線。之后，這只鷹便翩然飛走了。

不久，消息傳到了工程師哈羅德·米切那的耳中。米切那同時(shí)也是位業(yè)余的鳥(niǎo)類(lèi)研究學(xué)者，敏感的他立即意識(shí)到，也許自己已經(jīng)找到了頻繁斷電事故的元兇。鳥(niǎo)類(lèi)的排泄物是導(dǎo)電的，其他的電力公司對(duì)此也是早有所聞。從當(dāng)?shù)氐牧?xí)俗上來(lái)說(shuō)，被鳥(niǎo)糞擊中是件幸運(yùn)的事，可對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這簡(jiǎn)直是太糟糕了。因?yàn)檫@不可避免地會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生斷電故障。

那么，元兇到底是不是鳥(niǎo)糞呢？要想證明這一點(diǎn)卻很難。因?yàn)槿绻媸曲椀募S便導(dǎo)致了閃絡(luò)現(xiàn)象，那么這些骯臟的排泄物也會(huì)被超強(qiáng)的電流瞬間蒸發(fā)掉，不留一絲痕跡。那么，最好的辦法只能是反證，即試著先趕跑那些鳥(niǎo)兒，借此看一看能否降低斷電故障的頻率。

但是，這樣的反證在早期還是遇到了麻煩，不好操作。因?yàn)椋绻谝粋€(gè)輸電桿塔上架設(shè)了防鳥(niǎo)的金屬刺，其結(jié)果也不過(guò)是將這些狡猾的鳥(niǎo)兒們驅(qū)趕到到另一個(gè)輸電桿塔上而已。好在米切那沒(méi)有放棄。他和同事們持續(xù)不懈地在每個(gè)輸電桿塔上設(shè)置越來(lái)越多的防鳥(niǎo)裝置，還在電線下方設(shè)置了專(zhuān)門(mén)用于接鳥(niǎo)糞的鐵盤(pán)。漸漸地，這樣的努力收到了成效。閃絡(luò)現(xiàn)象被控制住了，斷電故障的頻率終于降到了公司可控的范圍之內(nèi)。除此之外，不少電力公司還架設(shè)了預(yù)備電路，以防在又一次斷電故障發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行切換和補(bǔ)救。

斷電事故造成的損失巨大

安裝防鳥(niǎo)刺能讓鳥(niǎo)類(lèi)無(wú)法靠近，但同時(shí)也可能傷害到鳥(niǎo)類(lèi)。

從1923年到現(xiàn)在，我們對(duì)閃絡(luò)現(xiàn)象和鳥(niǎo)糞之間的關(guān)系已經(jīng)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。好的飛行員都知道，要在起飛前盡量地減少不必要的負(fù)重。同樣，鳥(niǎo)兒也是如此。這就是為什么它們會(huì)在起飛前排泄的原因。像金雕這樣的大型鳥(niǎo)類(lèi)，其排泄物之多，可以在空中瞬時(shí)形成一個(gè)長(zhǎng)達(dá)兩米的弧線。而且，由于高壓電可以在一定距離的空氣中傳輸，因此，這些排泄物根本不需要碰到電線就可以導(dǎo)電。進(jìn)而就觸發(fā)了閃絡(luò)效應(yīng)。這也解釋了為什么在1923年時(shí)，當(dāng)輸電線電壓一旦升高時(shí)，閃絡(luò)造成的斷電事故就變得那么的頻繁。

也許對(duì)于當(dāng)時(shí)的工程師來(lái)說(shuō)，那場(chǎng)戰(zhàn)役算是打贏了。但即使到了21世紀(jì)的今天，我們的電網(wǎng)系統(tǒng)仍然苦于這些鳥(niǎo)害造成的設(shè)備損毀和電路中斷等問(wèn)題。對(duì)此，專(zhuān)職故障檢修的工程師可是見(jiàn)多了。一旦有電力公司懷疑自己的電網(wǎng)被鳥(niǎo)或是其他動(dòng)物所干擾，故障檢修的工程師就會(huì)到場(chǎng)進(jìn)行排查和檢修。有時(shí)候，一只大型的鳥(niǎo)兒可能一不小心站在了平行的兩條輸電線上，導(dǎo)致自身被電擊，留下一具燒焦的尸體;而有時(shí)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)干干凈凈，什么都沒(méi)有的時(shí)候，他們就得好好檢查一下，看到底是什么原因?qū)е铝耸鹿实漠a(chǎn)生。

這些斷電事故造成的損失是巨大的。曾經(jīng)在南非的一起斷電事故調(diào)查中，因?yàn)榫€路故障，一家正在運(yùn)營(yíng)的鋼鐵廠不幸斷電，熔化的鐵水冷卻后封住了滾軸，迫使鋼鐵廠最后不得不把整條生產(chǎn)線的滾軸都撤掉，重新安裝。另外，斷電可能造成的放射性塵埃擴(kuò)散也不容小覷。2004年，一次閃絡(luò)造成的斷電故障從美國(guó)的新墨西哥州一直蔓延到了加拿大，為了確保安全，位于斷電區(qū)域內(nèi)的一個(gè)核電廠也不得不被迫關(guān)停。

在各種各樣的鳥(niǎo)害事故中，由于鳥(niǎo)類(lèi)在空中的排泄而導(dǎo)致的斷電可能是最富有戲劇性的一種，但這絕不會(huì)是全部。喜愛(ài)棲息于高處的鳥(niǎo)兒們還會(huì)使糞便在輸電設(shè)備上堆積，這些逐漸累積的風(fēng)干排泄物一旦遇到雨水襲來(lái)，哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)斜風(fēng)細(xì)雨，都會(huì)化為最危險(xiǎn)的導(dǎo)電體，對(duì)電網(wǎng)特別是一些大型變電站形成巨大的威脅。美國(guó)印第安納州曾經(jīng)組建了一支國(guó)家級(jí)的特別行動(dòng)小組，以專(zhuān)門(mén)應(yīng)對(duì)鳥(niǎo)糞造成的電力事故。研究小組發(fā)現(xiàn)，即使是小鳥(niǎo)也會(huì)造成很大的問(wèn)題。當(dāng)他們第一次到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)，他們驚呆了！那里的鳥(niǎo)糞堆得像一座小山！2013年時(shí)，僅僅因?yàn)橐欢岩幻赘叩镍澴蛹S，就導(dǎo)致日本國(guó)內(nèi)遭受了一次嚴(yán)重?cái)嚯姡ㄒ坏霓k法只能是派人去把這些鳥(niǎo)糞清理干凈。

加大防御性措施

可要清理鳥(niǎo)糞，說(shuō)起來(lái)容易，做起來(lái)也難。由于高壓輸電線不能說(shuō)關(guān)就關(guān)，清理時(shí)，工作人員必須先給離地50米的輸電線套上一層絕緣防護(hù)層，然后直升機(jī)清理小隊(duì)再出動(dòng)，用高壓清洗機(jī)來(lái)進(jìn)行打掃。為了防止水和電產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，清理隊(duì)會(huì)使用高度蒸餾水來(lái)進(jìn)行清洗，以減小水的導(dǎo)電能力。但即便如此，每次清理高壓輸電設(shè)備上的鳥(niǎo)糞時(shí)，人們依舊會(huì)面臨爆炸的危險(xiǎn)。

鑒于這樣的情況，有些電力公司開(kāi)始在自己的電網(wǎng)系統(tǒng)中安置各種各樣的設(shè)備，例如丙烷燃料槍、超聲波噪音發(fā)射器、化學(xué)驅(qū)蟲(chóng)劑、氣球、閃光燈，甚至是塑料做的仿真貓頭鷹來(lái)達(dá)到驅(qū)趕鳥(niǎo)類(lèi)的目的。但是，所有這些方法都只能起到短時(shí)效果。一旦鳥(niǎo)兒們習(xí)慣了這些干擾，它們便能重新回到自己喜愛(ài)的固定棲息地點(diǎn)。當(dāng)然，它們的排泄物更是無(wú)可避免了。

這就是為什么有些電力公司會(huì)逐步加大防御性措施，例如為自己的電網(wǎng)系統(tǒng)整個(gè)兒裝上一層絕緣材料進(jìn)行防護(hù)。這樣做雖然可以起到作用，但成本實(shí)在太高了。有些公司則會(huì)沿用傳統(tǒng)的安裝防鳥(niǎo)刺的方法，來(lái)驅(qū)趕鳥(niǎo)類(lèi)。可是，傳統(tǒng)的方法也并非周全之策。一方面，如果用塑料的防鳥(niǎo)刺，其材質(zhì)經(jīng)不起日光中紫外線的考驗(yàn)，極易老化;另一方面，如果采用金屬的防鳥(niǎo)刺，則有可能傷害到鳥(niǎo)類(lèi)。其實(shí)，要是有鳥(niǎo)兒肆意闖禍，最簡(jiǎn)單的辦法就是掏出自己的獵槍來(lái)解決，可問(wèn)題就在于，很多鳥(niǎo)類(lèi)都是受到法律保護(hù)的物種。要在不傷害到它們的同時(shí)驅(qū)趕它們，電力工程師們?yōu)榇丝烧媸莻噶四X筋。

讓鳥(niǎo)害造成的斷電事故成為過(guò)去

這時(shí)，工程師想到了一個(gè)好辦法。如果單純地毀掉鳥(niǎo)巢沒(méi)用的話，那么重新給它們安置一個(gè)家怎么樣？事實(shí)證明，這對(duì)于很多鳥(niǎo)類(lèi)都是有效的。試想，如果讓某座電力設(shè)施完全被隔絕，那么鳥(niǎo)類(lèi)只會(huì)去尋找下一個(gè)可以棲息的電力設(shè)施作為備用，這不還是會(huì)讓我們瞎忙活一場(chǎng)么？最好的辦法就是，誘使它們棲息到電線桿塔的某個(gè)特殊地帶，只要其排泄行為不造成負(fù)面影響就好了。

這樣的思路是可行的，但需要徹底解決鳥(niǎo)害問(wèn)題，我們的整個(gè)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施可能都需要重新來(lái)過(guò)。2014年，針對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電力工程師們就提出了好些新型的設(shè)計(jì)方案。例如，將導(dǎo)電系統(tǒng)內(nèi)置到一個(gè)中心柱里，用絕緣材料將其包裹住，并使帶電的電纜與其形成一定的夾角。這樣類(lèi)似圣誕樹(shù)的結(jié)構(gòu)，會(huì)保證即使有鳥(niǎo)類(lèi)棲息在電桿上，其排泄物也不會(huì)對(duì)導(dǎo)電的電纜造成影響。除此之外，工程師們還提出了“懸掛的籃框”等設(shè)計(jì)方案，也都是出于類(lèi)似的考慮。

值得注意的是，這樣的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。最近，一種外形十分簡(jiǎn)潔流暢，由丹麥設(shè)計(jì)建造的丁字形電纜塔已經(jīng)被英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)所采納，準(zhǔn)備進(jìn)行大規(guī)模的建造使用。這樣的設(shè)計(jì)不僅使得鳥(niǎo)害造成的斷電事故成為過(guò)去，而且還提升了整個(gè)電網(wǎng)設(shè)施的美觀程度。我們終于可以和那些丑陋的防鳥(niǎo)刺說(shuō)再見(jiàn)了！回頭看看，正是這些鳥(niǎo)糞促使我們建造出了更具美感的電力設(shè)施。就如古老的傳說(shuō)那樣，這些曾經(jīng)被視作危險(xiǎn)的敵人的鳥(niǎo)類(lèi)排泄物，它們并非只給我們帶來(lái)困擾，同樣地，它們也給我們帶來(lái)幸運(yùn)，使得我們走上了不斷進(jìn)步的道路。

由于鳥(niǎo)類(lèi)在空中的排泄而導(dǎo)致的斷電可能是最富有戲劇性的一種。

閃絡(luò)現(xiàn)象（ flashover）

在高電壓作用下，氣體或液體介質(zhì)沿絕緣表面發(fā)生的破壞性放電。其放電時(shí)的電壓稱為閃絡(luò)電壓。發(fā)生閃絡(luò)后，電極間的電壓迅速下降到零或接近于零。閃絡(luò)通道中的火花或電弧使絕緣表面局部過(guò)熱造成炭化，損壞表面絕緣的現(xiàn)象稱為閃絡(luò)現(xiàn)象。

“閃絡(luò)”是一種放電現(xiàn)象。在運(yùn)行的高壓電器出現(xiàn)的閃絡(luò)是指交流的三相之間或?qū)Φ兀绷鞯膬蓸O之間或?qū)Φ兀⑼ㄟ^(guò)電孤形成的放電。并且閃絡(luò)是一種故障，這種故障是瞬時(shí)的，一般不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成重大的影響，除非該系統(tǒng)保護(hù)及自動(dòng)裝置的配置出現(xiàn)了問(wèn)題。引起閃絡(luò)的原因是絕緣水平降低（如絕緣體的老化或污穢以及空氣的污染和霧霾等）。閃絡(luò)后，設(shè)備的具體位置上如瓷瓶、瓷柱、套管等設(shè)備上都會(huì)留下閃絡(luò)后燒傷的痕跡。

鳥(niǎo)害事故造成閃絡(luò)放電接地現(xiàn)象

在架空送電線路上，每到鳥(niǎo)兒下蛋季節(jié)，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)清除鳥(niǎo)巢，則較容易發(fā)生鳥(niǎo)害事故。鳥(niǎo)害事故的成因，是由于烏鴉或體積較大的水鳥(niǎo)在輸電塔桿的橫擔(dān)上或弓子跳線的上方筑巢。筑巢的稻草、芭蕉樹(shù)的纖維等細(xì)長(zhǎng)雜物等被風(fēng)吹散飄下，使部分絕緣子短接，造成電氣距離不足而發(fā)生閃絡(luò)放電接地現(xiàn)象，保護(hù)裝置動(dòng)作，線路跳閘。