110kV 架空輸電線路涉鳥故障研究

林 新

（福建博電工程設計有限公司）

0 引言

在生態環境建設工作的推動下，我國的自然環境質量得到極大的提升，也使得鳥類的數量得到一定提升。據有關部門統計，我國輸電線路涉鳥故障已然占比跳閘總數的10%，鳥類已然成為影響我國輸電線路運行安全的主要因素之一。因此，有關人員需要對當前的涉鳥故障進行翔實的分析與研究，并制定可行性的解決方案，以此來有效地保證當前輸電線路的安全，滿足人們對于輸電網安全運行的基本要求，促進我國輸電網運行領域的健康安全發展。

1 涉鳥故障類型分析

根據國家電網工作人員統計，導致架空輸電線路出現跳閘故障的涉鳥故障程度排名為（由高至低）鳥糞類故障、鳥巢類故障、鳥體短接類故障以及鳥啄類故障。由于各個地區之間的氣候、植被以及地形地勢的不同，其涉鳥故障中所涉及的鳥類以及故障種類也各不相同，下表為我國近兩年涉鳥故障數據表[1]。

表1 我國近兩年涉鳥故障數據表

由上表數據可知，近兩年我國西北、華東、華北以及東北地區架空輸電線路鳥糞類故障頻率相對較多，發生鳥巢類故障的概率相對較小，這可以從側面說明，上述地區涉鳥故障的鳥種一般為體形相對較大的鳥類或鳥群。而華中以及華東地區，鳥糞以及鳥巢類故障發生的頻次差不多，這從側面說明，該地區不僅存有體積相對較大的鳥種，而且有一些鳥種喜歡在桿塔上進行筑巢。因此，本文將基于上述所提及的涉鳥故障類型，對當前相對較常見的110kV 架空輸電線路涉鳥故障類型進行分析。

1.1 鳥啄類故障

鳥啄類故障是指鳥類對絕緣子的外部進行破壞，使得絕緣子的內部芯棒外露，受到外部潮濕環境的影響，裸露的芯棒部位會發生局部放電，從而使得裸露部位出現化學反應，進而導致芯棒斷裂。檢修人員對鳥啄故障頻發的區域進行實勘，經實勘發現，鳥啄類故障一般會發生在城郊區域、靠近河流的區域、靠近農田的區域以及生態環境相對較好的區域。

1.2 鳥體短接類故障

鳥類在實際的飛行過程中，其視野目光是向下方看的，其目的是尋找同伴或是尋找筑巢區域，因此，鳥類的快速飛行的過程中，不會一直“目視前方”從而使得其極為容易撞在輸電線路上。例如，我國北方地區容易發生鳥體短接類故障的鳥類有東方白鸛、大鴇以及喜鵲等，我國南方地區容易發生鳥體短接類故障的鳥類有紅嘴鷗、喜鵲、雕鸮、斑頭雁等。大型鳥類的體積相對較大，其在飛行的過程中，相互爭斗或是打鬧，加之受到外部天氣的影響，使得其更為容易撞擊到桿塔之上，進而導致其出現涉鳥故障的發生。

1.3 鳥糞類故障

鳥類在飛行的過程中會消耗大量的體能，所以鳥類的代謝速度快，消化能力相對較強，鳥類為降低自身的飛行重量，會在飛行中隨意排泄。鳥類在輸電線路上進行筑巢或是在桿塔上進行筑巢等行為都會導致鳥類排泄。造成鳥糞閃絡的主要原因共有兩點：第一，鳥糞在絕緣子上累積，其下墜重量到達臨界值后，在潮濕空氣的影響下，其便會發生閃絡現象，從而造成局部放電。第二，鳥類在飛行過程中或是在桿塔上進行休息時會隨時排泄，鳥糞墜落到絕緣子周圍后，會導致絕緣子周圍的電場發生變化，從而形成擊穿閃絡。鳥糞是一種具有導電性極強的混合液體，其電解質以及含水量相對較高，使得其極為容易發生閃絡現象，表2 為110kV 架空輸電線路鳥糞下落臨界擊穿距離及鳥糞長度數據表[2]。

表2 110kV 架空輸電線鳥糞下落臨界擊穿距離及鳥糞長度

1.4 鳥巢類故障

鳥巢類故障是指鳥類的巢穴從架空輸電線路的絕緣子上方垂直掉落，所引起的絕緣子擊穿故障。將鳥巢的構建材料作為導體，鳥巢的材料與塔桿之間為等電位。在外部風力作用下，鳥巢的材料可以隨意地擺動。針對110kV 架空輸電線路上存在鳥巢的情況，若是其鳥巢與絕緣子之間的水平掛點為2m 以上，則鳥巢的懸掛長度需要達到2.2～2.6m 時，才會導致間隙擊穿故障的發生。

2 架空輸電線路涉鳥故障特征

2.1 月份故障特征

根據調查顯示，涉鳥故障發生次數最多的月份為每年的3～7 月，該時間段正是鳥類進行遷徙以及繁衍后代的時間段。例如鳥巢類故障主要集中在每年的3～8 月，其中3～5 月的頻率最高，因為3～5 月為大多數鳥類的繁衍期，鳥類為正常生產，開始頻繁地筑巢，從而導致鳥巢類故障的頻發。而鳥糞類故障以及鳥體短接類故障的高峰一般為每年的4 月以及11 月前后，因為這兩個時間節點為鳥類的遷徙時期。鳥類會集中在河流以及湖泊地區，因此，靠近河流以及湖泊的桿塔出現涉鳥故障的概率將會得到極大的提升。

2.2 時段故障特征

若將110kV 架空輸電線路的涉鳥故障以一天的時間段來進行統計，那么一天當中，每個時間都會出現涉鳥故障。凌晨以及早上7 時前后的空氣濕度相對較大，鳥類筑巢材料在受到潮濕空氣的影響后，會出現下垂的現象，由此導致輸電線路出現故障。夜間至凌晨時間段，極為容易發生鳥糞類故障，這與鳥類自身的生理周期有著極大的關聯，鳥類在白天進行覓食以及活動，晚上在桿塔上進行休息。鳥類會在晚上進行排泄，或是在早上對腸道進行清空，以此來有效降低自身的飛行負擔，從而為新一輪的覓食做好準備。

2.3 桿塔特征

根據有關人員調查顯示，直線型桿塔出現涉鳥故障的概率為0.28%，而耐張型桿塔發生涉鳥故障的概率則為直線型的1/2，耐張型桿塔的布置結構為水平布置，因此其不易被樹枝以及鳥糞等物質進行接觸，因此其發生涉鳥概率的機會相對較低。在同等電壓下，雙回路輸電線路的涉鳥故障概率要低于單回路輸電線路的涉鳥故障。

3 案例分析

3.1 概況

某地供電局100kV 線路的I 段出現保護動作跳閘，并且重合閘成功。該110kV 架空輸電線路于2015 年正式運行，總長度13.5km，共涵蓋鐵塔54基，鐵塔全部為垂直排列。本次故障發生之后，供電局指派專業維修人員對其故障現場進行實勘，檢修人員發現52 號塔的絕緣子傘裙以及兩側的金具存在放電現象。根據當前氣象部門報道，故障出現時段，其現場風速為西北風1 級至2 級，環境溫度為-10～5℃。

3.2 故障原因評估

檢修人員對出現故障的絕緣子以及兩側的金具進行翔實的檢測，故障絕緣子傘裙一共7 片，傘裙的表面為防污閃涂層。經檢修人員檢測，傘裙表面存在一定的污穢物質，傘裙邊緣位置的防污閃涂層存在脫落現象。檢修人員將其拆解，發現傘裙的高壓側以及低壓側均存在放電現象，其放電的瞬間，所產生的能量使得金具外部的鍍鋅層出現溶解，同時傘裙的防污閃涂層外部也出現不同程度的溶解。檢修人員發現，一號傘裙的表面存有少量的鳥糞，并在鳥糞的邊緣位置發生放電痕跡。絕緣子的其他位置并沒有任何損壞。因此，檢修人員對本次故障進行初步評估：本次故障為鳥糞所引起的絕緣子擊穿故障。

3.3 試驗論證

檢修人員為對上述的初步評估進行判斷，并防止此類故障的再次發生，檢修人員對絕緣子擊穿所導致的綜合失效原則進行綜述分析。

（1）RTV 厚度

為保證絕緣子的安全性，其外部存有RTV 涂層（防污閃涂層），以此來有效地提升絕緣子的防污、防閃（閃絡以及濕閃）能力，防污閃涂層的涂抹厚度對絕緣子的實際性能有著一定的影響。檢修人員對傘裙進行拆解后，借助專業觀測設備對其涂層厚度進行測量，經測量發現涂層的平均厚度為66.8m，涂層厚度低于有關規定中的標準厚度。由于噴涂工藝的不同，使得相同厚度的涂層所展現出來的性能也是不同的，因此，不能因為涂層的厚度去對絕緣子的性能高低進行直接評估。

（2）DR 透視

檢修人員借助X 射線成像技術，對絕緣子的內部結構進行檢測，以此來對出現故障的位置進行評估。通過X 射線數字成像技術對一號傘裙的高壓側以及低壓側進行檢測，經檢測發現，傘裙的高壓以及低壓側的結構相對較為完整，內部結構中沒有明顯的裂縫以及氣泡，鋼腳存在輕微的傾斜，傾斜角度為4°。

（3）憎水檢測

110kV 架空輸電線路中的絕緣子內部存在一定的親水材料，絕緣子外部所噴涂的RTV 涂層便可以極大地提升絕緣子的憎水性。絕緣子長時間地暴露在外部，受到外部因素的影響，絕緣子的防水性會受到一定的影響。因此，檢修人員需要對其防水性進行重新檢測。檢修人員借助接觸角測量設備對其傘裙RTV涂層進行防水檢測。檢修人員在傘裙上進行滴水，每滴水珠的體積為10L，在滴完后，對其靜置10s，再對其進行檢測。經檢測得知，低壓側的接觸角數值為137.3°，高壓側的接觸角數值為119.9°，根據檢測結構而言，該絕緣子的防水性相對較為良好。

（4）電氣檢測

對絕緣子進行電氣檢測的主要方向，為對其絕緣性進行檢測，檢修人員對其傘裙的絕緣性進行檢測，其檢測結果如表3 所示。

表3 絕緣子傘裙電阻檢測數據

根據上表數據顯示，絕緣子的電阻無異常。

（5）絕緣子防治

故障發生時段，外部天氣不存在雷電放電現象，絕緣子沒有遭到閃絡所引起的電壓過大現象。同時，絕緣子的內部沒有相對較為明顯的缺陷，其外部涂層的防水性相對較好，并且絕緣電阻符合當前有關規定標準，絕緣子自身無質量問題。

經檢修工作人員對其輸電線路故障位置進行實勘，發現距離輸電線路故障位置0.5km 處，存在多處鳥巢，且鳥類活動相對較為頻繁，輸電線路故障位置為鳥類覓食的主要途徑場地，其飛躍故障時，極有可能存在鳥糞墜落的現象，并且經檢修人員檢驗，其傘裙邊緣位置存在鳥糞殘留，其鳥糞邊緣存在放電現象。由此可知，本次故障主要是由于鳥糞所引起的，鳥糞在空中墜落，并觸碰絕緣子的高壓側，從而使得絕緣子高壓側周圍的電場發生改變，進而引發擊穿放電現象。

（6）生態防治

針對上述故障問題，有關部門需要對110kV 架空輸電線路安裝防鳥裝置，并對當地的鳥類活動范圍進行調查，以此來對防鳥裝置進行實時的調整。在涉鳥故障頻發的地區，加強人工巡邏，或是借助巡邏機器人來對其進行巡視，從而有效地降低涉鳥故障的發生次數。除此之外，還可以借助生態防治手段，對輸電線路進行保護。

當地供電管理部門對架空輸電線路周邊的鳥類進行了驅逐，在對其鳥巢進行拆解的過程中，難免會對巢中的幼鳥造成損害。因此，在對其鳥巢進行拆解的過程中，工作人員需要視情況而定，對于一些偏遠山區的輸電線路鳥巢，工作人員可以使其保留。在對桿塔鳥巢進行處理時，工作人員需要秉持以下兩點原則：第一，不能對鳥蛋以及幼鳥造成傷害。第二，一些由短樹枝所構成的鳥巢，可以對其保留，一些由藤或草所構建的鳥巢，可以對藤與草進行修剪或是將其轉移。

4 結束語

綜上所述，涉鳥故障是影響110kV 架空輸電線路運行安全的主要因素之一，當地管理部門需要對其故障成因進行翔實的分析，并制定有效的解決措施，同時做好巡視及防護工作，最大限度地降低輸電線路的涉鳥故障風險，保證輸電線路的安全平穩運行。