110kV架空输电线路涉鸟故障研究

110kV架空输电线路涉鸟故障研究

付晨阳

内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电公司输电管理处带电作业班, 内蒙古 呼和浩特010010

摘要：涉鸟故障是指因鸟类活动致使输电线路跳闸甚至停运，随着城市化的推进，鸟害与电网安全运行之间的矛盾日益突出。例如，2014—2016年某电网110kV及以上架空输电线路涉鸟故障共计134起，且呈逐年增加趋势。因此，研究输电线路涉鸟故障的特征，采取合理有效的防鸟措施，对保障输电线路安全稳定运行具有重要意义。

关键词：110kV架空输电线路；涉鸟故障

1分析110kV架空输电线路鸟害特性

经统计分析，引起110kV架空输电线路跳闸的涉鸟故障按危害程度从高到低依次分为以下四种类型：鸟粪类故障、鸟巢类故障、鸟体短接类故障和其它类型涉鸟故障如鸟啄类和次生蛇害类等，其中鸟体短接类故障和其它类型涉鸟故障出现的概率相对较低。不同类型的鸟害都有可能造成110kV架空输电线路出现断路故障或者部件损坏故障等，同时不同类型涉鸟故障所出现的环境及其诱因也并不相同。在全国范围内调查可知，鸟粪类故障作为占总鸟害故障比例最高的涉鸟故障，一般是由大型猛禽类或者数量庞大的鸟群排泄所造成的，很多鸟种排泄的粪便都可能导致绝缘子闪络而损坏，其中以树栖鸟类和鹳形目中的鹭科、鹳科以及雀形目中的鸦科鸟类为主，而部分鸟种在空中或杆塔顶端排泄会造成鸟粪短接空气间隙，通过在架空线路表面形成导通的回路从而导致线路间的空气间隙被放电击穿，这部分鸟种排泄量较大且鸟粪较稀并且粘性很大，因此危害程度更高，一般以鹳类、雁鸭类、猛禽类等体型庞大的鸟种为主。鸟巢类故障主要是由于相关鸟种在架空输电线路附近活动，在杆塔和横担上筑巢和育养后代所造成的，主要以鹳形目和雀形目等鸟种为主。在架空输电线路上筑巢容易导致线路间的距离逐渐变短，最糟糕的情况下就会导致线路相间短接从而造成架空输电线路跳闸事故。导致鸟体短接类故障的鸟种一般体型庞大，主要以展翅超过1.5m的大型猛禽类鸟种为主，这类鸟种在飞行过程中很可能会与架空输电线路和电力铁塔相撞，剧烈的撞击不但容易损坏设备，也可能导致线路被击穿造成放电，从而导致严重的电力事故。而其它类型涉鸟故障中导致鸟啄类故障的危害鸟种一般喜欢啄食绝缘子外壳，以喜鹊、大嘴乌鸦等为主，鸟啄类故障所发生的原因主要是由于线路外层保护皮或绝缘子被鸟类啄破，导致元件损坏，间接造成架空线路运行在危险状态之中。次生蛇害类故障则是由部分习惯长时间停留在高压线路和接地线上的小型鸟种吸引蛇类等天敌靠近导致的，这类小型鸟种包含鸠鸽目和雀形目等，蛇类在架空线路上悬挂很容易导致线路发生相间短路，造成线路跳闸。在野外架空输电线路附近活动的危害鸟种种类繁多，甚至有许多鸟种为国家一级或二级保护动物，而对应引起鸟害的成因非常复杂，鸟害往往受季节性、时间性、地域性等因素影响，因此研究对应涉鸟故障相关鸟种类型和习性对于如何有效预防相关鸟害和对不同危害程度和国家保护等级的鸟种进行差异化防治非常关键。

2案例分析

某供电局110kV线路Ⅰ段保护动作跳闸，重合闸成功。该110kV输电线路于2010年10月正式投运，全长12.9km，铁塔共54基，且垂直排列。线路用导线型号为LGJ-185/25，绝缘子型号为FXBW4-110kV/100kN，生产厂家为百斯特电瓷有限公司。故障发生后，对线路进行现场检查，发现52号塔L2相引流吊串瓷绝缘子伞裙及两端金具表面存在放电痕迹。根据气象监测记录，事故发生时段，环境风速为西北风1~2级，温度为-10~5℃。

2.1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。

2.2试验检测分析

2.2.1DR透视检测

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°。

2.2.2RTV厚度

在绝缘子表面涂RTV材料可以提高绝缘子的防污闪、湿闪和闪络能力，RTV的厚度对绝缘子的性能有很大影响，将瓷绝缘子伞裙破坏后，利用金相显微镜对其涂层厚度进行测量，共测试3个点。结果表明，绝缘子RTV涂层的平均厚度为66.8μm，低于DL/T627—2018《绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料》中规定的300μm的要求。但不同喷涂工艺和基底，会使相同厚度的RTV涂层的质量不同，因此不能简单依靠涂层厚度判断绝缘子的性能优劣。

2.2.3憎水检测

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。

2.2.4结论及建议

此次瓷绝缘子串跳闸故障主要与鸟粪引发的间隙击穿有关。鸟粪排出后在空中下落，随着时间推移，不断靠近高压侧，鸟粪通道的介入，使绝缘子周围的电场分布发生严重畸变，鸟粪通道的前端与绝缘子高压端金具之间空气间隙的电场强度不断增大，当达到击穿场强后，引发击穿放电。针对上述问题，提出以下几点建议：（1）规范防鸟装置的安装。根据防鸟装置安装及验收规范，加强装置安装施工监督，科学安装防鸟设施，提升防鸟设施的安装质量。增加组合防鸟措施应用的比例，在鸟害严重区域，使用组合防鸟措施，如防鸟刺(或防鸟针板)+防鸟挡板(或防鸟盒)、防鸟刺+防鸟盘、防鸟刺+大伞裙均压环等，提高组合防鸟措施的整体效果。（2）定期开展防鸟装置质量抽检工作。依据《国网运检部关于印发架空输电线路防鸟害装置安装及验收规范（试行）的通知》、GB/T35695—2017《架空输电线路涉鸟故障防治技术导则》等相关标准，对防鸟装置的外观、尺寸、防护半径、打开角度等进行检测，杜绝安装、使用不合格的防鸟装置。（3）推广新型防鸟装置应用。安装鸟类红外视频监控装置，准确掌握鸟类活动情况，为观测鸟类在塔上活动提供依据，针对性开展防鸟装置补强。尝试使用新型智能防鸟装置，通过红外线来感知鸟的活动，启动声光驱动(声音可随机更换，防止鸟儿适应)驱赶鸟类。在鸟害易发区的直线杆塔和“干字型”耐张塔，安装硅橡胶绝缘护套及空气动力型大伞裙绝缘子，对高压端导线、线路金具进行全封闭包裹，提高线路的绝缘水平。大伞裙绝缘子对鸟粪进行遮挡，不仅可以有效防止鸟粪类闪络，还能在一定程度上抑制风偏类闪络。采用具有防鸟功能的并联间隙等新技术、新方法，提高输电线路的综合防鸟水平。

3结束语

综上，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。

参考文献

[1]黄冠杰.基于卷积神经网络的四种运动想象分类研究与验证[D].华中师范大学,2021.

[2]邱志斌,朱轩,廖才波,等.基于目标检测的电网涉鸟故障相关鸟种智能识别[J].电网技术,2022,46(01):369-377.