青島電網輸電線路鳥害故障分析與防范措施

王永昆，李 波，孫永杰，田 資，王善軍

（國網山東省電力公司青島供電公司，山東 青島 266002）

0 引言

縱觀國外治理輸電線路鳥害的措施，主要以保護鳥類資源為重點［1-2］，包括采用新型的桿塔結構或改造現有桿塔結構對鳥類進行棲息管理［1］。國內研究則偏向于從鳥害對輸電線路的危害以及如何預防鳥害故障的發生，主要集中在鳥害形成、鳥害發生地點的環境、鳥害發生的規律性以及防鳥、驅鳥設施的研究等方面，并提出了防鳥害措施和建議［3-14］。文獻［3］提出依據地理環境特征等劃定鳥害區域等級的原則和方法，文獻［4］詳細介紹了繪制天津電網涉鳥故障風險分布圖的方法，但這些方法都是由定性分析繪制。本文介紹量化分析繪制方法，提出根據鳥害活躍系數修正專業化巡視周期的計算方法，總結防鳥害綜合治理措施。

1 青島電網涉鳥故障特點

1.1 青島氣候及鳥類特征

青島地處山東半島南端，位于北緯35°35′～37°09′、東經119°31′～121°00′，年平均降雨800～900 mm，沿海有大小港灣、灘涂1 800 km2，內陸有季節性河流224 條，水庫576 座，濕地總 面積17.765 萬km2［5，15］。境內氣候溫和，降雨適中，每年有數百萬計的候鳥遷徙過境，是亞太地區候鳥遷徙的重要“驛站”［16］。

境內候鳥162 種，以雀形目最多，主要種類有雀科、鶯科、鳩科、鹟科、燕科、繡眼鳥科以及鸮形目、隼形目及鶴形目。猛禽有雀鷹、松雀鷹、燕隼、紅隼 等［15］。

1.2 鳥害故障規律及分析

對青島電網2007 年1 月至2019 年6 月故障數據進行統計，結果見表1。35～220 kV 線路發生跳閘共計1 006 次，其中鳥害造成的跳閘78 次，占線路總跳閘次數的7.75%。

表1 青島電網2007 年1 月至2019 年6 月故障跳閘次數

由表1 數據可知，外力、異物、雷擊、鳥害是各電壓等級線路故障的主要因素。其中，鳥害導致的線路故障在35 kV、110 kV、220 kV 電壓等級線路故障中分別占2.6%、9.86%和16.76%，可見鳥害導致的線路故障在35 kV 線路發生概率遠低于110 kV 和220 kV線路。

1.2.1 鳥害故障的電壓等級特點

鳥害的種類主要包括鳥糞污閃、鳥巢材料短路、鳥體接觸線路、鳥啄食復合絕緣子。表2 是青島電網近13 年不同原因鳥害故障的次數，可以得出鳥巢短路是35 kV 線路鳥害故障的主要原因，鳥糞閃絡是110 kV 和220 kV 線路鳥害故障的主要原因，分別占80.5%和96.7%。

1.2.2 鳥害故障的時間特點

將青島電網近13 年78 次不同電壓等級線路鳥害故障按月份和故障時間進行統計，得出鳥害故障時間分布，如圖1 所示，可知鳥害故障總體上有兩個高發期：3—5 月 的05∶00—12∶00 和8—11 月 的02∶00—06∶00。35 kV 和110 kV 線路鳥害主要分布在3—5 月06∶00—12∶00，220 kV 線路鳥害主要分布在3—5 月05∶00—12∶00 和8—11 月02∶00—06∶00。

表2 青島電網2007 年1 月至2019 年6 月各類型鳥害故障次數

圖1 青島電網不同電壓等級鳥害故障時間分布

分析原因為：

1）青島候鳥春季遷徙期是2—5 月，遷徙種群增多，包括各類雜食性、食蟲性鳥類及食肉猛禽［15］。3—5 月是鳥類筑巢繁殖的季節，上午進行頻繁的筑巢活動，此時間段35 kV 線路鳥巢鳥害事故多發的主要原因。在筑巢以及在候鳥遷徙過程中，鳥類在桿塔上的起降、排糞等行為增加了110 kV 和220 kV 線路鳥糞鳥害故障的發生。

2）5 月下旬至6 月、11 月至次年2 月大批候鳥遷徙完畢，此時多是本地候鳥，以鵑形目、雀形目居多，各電壓等級發生鳥害故障較少。

3）秋季遷徙期是8—11 月，此時大中型猛禽增多。

4）引起鳥糞故障的鳥類以鷹類、隼類等食肉猛禽鳥類為主，這些食水果、動物脂肪和蟲類的鳥排出的糞便易稀糖、黏稠。

5）白天鳥類飛翔的次數較多，排便頻率較高，每次排出糞便的量相對較小，而夜間鳥類活動較少，清晨第一次起飛時糞便最多，極易發生鳥糞閃絡。02∶00—06∶00 正好是夜行猛禽夜間活動和晝行猛禽清晨首次排便的時間［15］，此時間段是鳥糞閃絡高發期。

1.2.3 鳥害故障的區域特點

圖2 是青島電網涉鳥故障區域分布圖，可知青島電網涉鳥故障桿塔分布分散，這與青島市鳥類遷徙路徑跨度較大不無關系，但大部分鳥害故障發生在附近有水庫、水塘或河流，人煙稀少的丘陵、山地、田地。

圖2 2007—2019 年青島電網涉鳥故障區域分布

1.2.4 鳥害故障機理特征

鳥糞含水和電解質較多，下落時使絕緣子串附近的電場畸變，在上下均壓環之間形成導電回路，絕緣子串傘裙不一定有閃絡痕跡，但上下均壓環處均會存在明顯的閃絡痕跡。鳥糞閃絡具有明顯的特征，研究表明，鳥糞通道距離均壓環大于13 cm 時，閃絡概率迅速降至0［6］。防鳥措施安裝不規范或質量不合格，并不能防止鳥類在均壓環13 cm 以內處停留排糞，導致安裝防鳥措施的桿塔也會發生鳥糞閃絡，閃絡位置一般在絕緣子的桿塔側。

2 防鳥害措施介紹

目前鳥害防治技術措施分為驅鳥型（包括風車驅鳥器、防鳥刺、聲音驅鳥器、脈沖驅鳥器、超聲波驅鳥器）、隔離型（包括防鳥隔板、防鳥罩、封堵帽、大傘裙罩）、引導型（人工鳥巢）。

2.1 驅鳥器

驅鳥器是第一代防鳥設備，利用鏡面反光驚嚇鳥類的原理來驅鳥，初期效果較好，長期裸露野外，易受風、雨、雪等天氣影響而損壞，反光和轉動功能下降而失去驅鳥效用。

2.2 防鳥刺

防鳥刺是第二代防鳥設備，安裝到導線正上方橫擔處，針刺材質有鍍鋅鐵絲和不銹鋼，由于設計和制造原因，市面上大部分防鳥刺的針刺在數量、長度和材質上不滿足要求，長期運行或者針刺銹蝕斷落為鳥巢提供了支撐和固定點。但由于其牢固、美觀等特點，山東電網防鳥害措施以防鳥刺為主［7］。

2.3 聲音或超聲波驅鳥裝置

驅鳥裝置通過太陽能蓄電池提供動力，發出聲音或超聲波使鳥類感到害怕或不適，缺點是成本高，短時間效果明顯，但使用一段時間后，鳥類會適應聲音或超聲波，聲音驅鳥裝置不易在市區使用。

2.4 新型防鳥罩

國網青島供電公司研制一款新型防鳥罩，由玻璃鋼材質制成，光滑且上方三角形不適宜鳥類停留，同時封堵絕緣子上方位置，如圖3 所示，使鳥類無法筑巢。該防鳥罩安裝簡便、牢固，不影響檢修作業。

圖3 防鳥罩

所有的防鳥害措施都各有優缺點，要防止輸電線路鳥害事故的發生，應根據不同的電壓等級、鳥類、地理環境和防治措施的特點，采取針對性措施［8］。

3 架空輸電線路防鳥害建議

3.1 制定專業化巡視周期

3.1.1 制作鳥害分布圖

排查桿塔周圍河流、湖泊、水庫、魚塘、沼澤、草叢和樹林等利于鳥類繁殖、生活的區域，并根據歷年鳥害故障點和桿塔上鳥巢位置、數量等信息，將輸電線路按區段劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級鳥害區域，形成輸電線路鳥害分布圖。鳥害區域分級數值按式（1）計算，鳥害區域分級如表3 所示，該方法參考DL／T 1570—2016 《架空輸電線路涉鳥故障風險分級及分布圖繪制》 風險等級劃分原理并結合青島電網運行經驗總結得出，各地市可適當調整。

式中：A 為鳥害區域分級數值，分級方法見表3；α 為區段內環境系數，區段內有河流、湖泊、水庫、魚塘等時α=1，不利于鳥類繁殖的區段α=0；N 為歷年鳥害發生次數；m 為區段內鳥巢數量，統計鳥巢時可采用人工巡視、檢修記錄、通道監控裝置、無人機巡視等手段；βi為桿塔上鳥巢所在位置，鳥巢在絕緣子正上方時βi=1，鳥巢在橫擔處時βi=0.5，鳥巢在桿塔主干時βi=0.4。

表3 鳥害區域分級

3.1.2 制定鳥害活躍系數

根據青島鳥害故障特征，鳥害發生時間主要集中在每年的3—5 月和8—11 月，其中3—5 月為鳥害最嚴重時間，制定鳥害活躍系數φj，如表4 所示。

表4 鳥害活躍系數

3.1.3 制定專業化巡視周期

根據鳥害分布等級，初步制定輸電線路巡視周期Tk，如表5 所示，然后結合鳥害活躍系數φj，根據公式（2）重新修正巡視周期。

表5 專業化巡視周期

式中：t 為專業化巡視周期；φj為鳥害活躍系數；Tk為修正前巡視周期。

3.2 防鳥害綜合治理措施

根據鳥害分布圖，對鳥害嚴重區域采取多種防鳥設施，并經常檢查、補充和更換，在鳥害故障高發期開展鳥害集中整治，及時清除影響線路安全運行的鳥巢。

鳥害故障多發生在直線塔或有懸垂跳線串的耐張桿塔，對于緊湊型耐張桿塔，間隙較小易發生鳥糞閃絡，也應在其導線上方安裝防鳥措施。

防鳥刺的材質、數量和長度，安裝數量和打開角度均應滿足要求，防鳥刺保護范圍大于均壓環外13 cm。

對一級鳥害區域增加無人機巡視，發現有積糞絕緣子及時對其補加防鳥措施，對嚴重者進行帶電更換或清掃。

運行經驗表明鳥類不易在鋼管桿上筑巢，考慮經濟性和維護工作量，鋼管桿上可減少防鳥刺的使用，若防鳥刺安裝不當可能給鳥類筑巢提供便利。

4 結語

青島電網鳥害在35 kV 電壓等級線路設備發生的概率遠低于110 kV 線路和220 kV 線路。鳥害故障總體上有兩個高發期：3—5 月的05∶00—12∶00 和8—11 月的02∶00—06∶00。青島電網采取了防鳥刺、防鳥罩、聲音驅鳥器等措施來防治鳥害，以防鳥刺和防鳥罩為主。

建議制作鳥害分布圖并根據鳥類活躍系數重新修正專業化巡視周期，結合運行經驗在鳥害高發期開展集中整治。