廣東韶關(guān)電網(wǎng)鳥害跳閘故障統(tǒng)計分析及防護

唐子峰，袁 翔，廖志雄，葉寶安，王 蓉，吳珍琪

（1.廣東電網(wǎng)韶關(guān)供電局，廣東韶關(guān)512026；2.武漢康普常青軟件技術(shù)股份有限公司，武漢430073）

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和電網(wǎng)的快速建設(shè)，輸電線路架設(shè)的越來越稠密，跨越的地理環(huán)境越來越復(fù)雜。隨著中國生態(tài)保護、退耕還林政策的逐年推進，鳥類數(shù)量增長、活動頻繁，鳥類侵擾架空輸電線路設(shè)施的現(xiàn)象有增長趨勢，由此造成的損失也越來越大，電力系統(tǒng)的安全運行與鳥類活動的矛盾日漸凸出[1-2]。統(tǒng)計表明，輸電線路鳥害故障成為僅次于雷擊和外力破壞的第三大故障原因[3-4]，且近年來呈逐漸上升趨勢。研究表明，輸電線路鳥害故障類型主要分為：鳥糞、鳥巢、鳥類捕食、鳥體短接等4種類型[5-7]。本文對廣東韶關(guān)電網(wǎng)2003—2016年鳥害故障進行統(tǒng)計分析，分別從電壓等級、鳥害類型、故障時間、鳥害故障占比等多維度對比分析，研究鳥害故障的分布規(guī)律，以期為廣東地區(qū)的架空輸電線路防鳥害工作提供參考，研究結(jié)果對確保輸電線路的安全運行有重要意義。

1 輸電線路鳥害故障機理

中國是輸電線路鳥害故障頻繁發(fā)生的國家之一，特別是某些地區(qū)，鳥害已成為線路跳閘的主要故障原因之一[8]。按鳥害故障的形成原因和機理，可將鳥害故障主要分為鳥糞故障、鳥巢故障、鳥類捕食、鳥體短接4種類型[9]。

1）鳥糞閃絡(luò)故障：鳥類飛行需要大量的能量，其食量大、代謝快，在飛行途中或棲息時隨時可能產(chǎn)生排便行為。鳥糞閃絡(luò)的機理是由于鳥糞含水量高、雜質(zhì)多、電解質(zhì)較高等特點，當其出現(xiàn)在高壓輸電線路導(dǎo)體之間時很容易破壞周圍電場，導(dǎo)致空氣或絕緣子擊穿發(fā)生閃絡(luò)[10]。研究發(fā)現(xiàn)，鳥糞閃絡(luò)主要可分為兩種形式：一是鳥糞在絕緣子上日積月累達到一定程度，在遇到潮濕天氣時就有可能發(fā)生閃絡(luò)故障，此種類型多發(fā)生在鳥類在塔上橫擔(dān)筑巢、產(chǎn)卵、休息、打斗等活動時；二是大型鳥類在空中或塔線上排便，鳥糞在下落過程中產(chǎn)生拉長，絕緣子串周圍的空氣間隙在鳥糞下落的過程的變化畸變了周圍電場，導(dǎo)致絕緣子串直接或部分短接發(fā)生閃絡(luò)放電。

2）鳥巢故障：鳥巢故障主要與樹棲鳥類繁育期在輸電線塔上筑巢有關(guān)[11]。在筑巢期間，親鳥經(jīng)常會叼銜樹枝、柴草、鐵絲等物，不停地在輸電線上空或?qū)Ь€之間穿行，柴草或鐵絲等掉落在橫擔(dān)絕緣子與導(dǎo)線附近造成閃絡(luò)故障。而且大風(fēng)陰雨天氣時，鳥巢材料被風(fēng)吹落在橫擔(dān)絕緣子附近也會造成閃絡(luò)跳閘故障。

3）鳥類捕食故障：肉食類鳥類捕食小動物，口叼動物肢體在橫擔(dān)上進食或穿越導(dǎo)線碰觸絕緣子等使得相間或相對地有效絕緣距離減少可能會引起閃絡(luò)跳閘故障，或者由于鳥類啄損復(fù)合絕緣子傘裙或護套造成閃絡(luò)跳閘等[12]。

4）鳥體短接故障：體型較大的鳥類如鷺類、鶴類，其翼展較大，在輸電線路導(dǎo)線和塔間飛行時展開的鳥體會使相間或相對地的有效絕緣距離降低，從而發(fā)生相間閃絡(luò)或單相接地故障[13]。

2 韶關(guān)電網(wǎng)鳥害故障統(tǒng)計分析

韶關(guān)位于廣東省最北部，位于東經(jīng)112°50′～114°45′，北緯23°57′～25°31′之間，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，地處南嶺南坡，多山多水，動植物資源豐富。優(yōu)越的自然資源為不同類型的鳥類提供了覓食、筑巢、隱蔽、繁殖的良好場所。據(jù)統(tǒng)計，僅2015—2016年韶關(guān)供電局所轄35 kV及以上電網(wǎng)共發(fā)生鳥害故障15起，占年跳閘故障率13.27%，且呈逐年增加趨勢，可見鳥害故障已成威脅韶關(guān)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的主要因素之一。本文根據(jù)韶關(guān)電網(wǎng)統(tǒng)計的2003—2016年35 kV～500 kV輸電線路跳閘故障數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，重點對鳥害故障數(shù)據(jù)進行詳細的特征分析，研究鳥害故障特點。

2.1 輸電線路跳閘故障分類統(tǒng)計與分析

2003—2016年期間，韶關(guān)電網(wǎng)35 kV及以上線路共計發(fā)生故障跳閘657次，其中鳥害故障60起，年平均鳥害故障率9.13%。2003—2016年韶關(guān)電網(wǎng)跳閘故障數(shù)類別統(tǒng)計見表1。

表1 2003—2016年35 kV及以上線路跳閘分類統(tǒng)計Table 1 35 kV and above line trip classification statistics for 2003—2016

圖1為韶關(guān)地區(qū)2003—2016年期間不同故障類型的年平均占比分布圖。

圖1 該地區(qū)不同故障類型年均比例分布Fig.1 Distribution of annual average proportion of different fault types in this area

從圖中可以看到該地區(qū)雷擊故障跳閘率最高達到66.51%，但鳥害故障成為僅次于雷擊災(zāi)害的輸電線路跳閘第二大原因，其鳥害年均故障率高達9.13%?？梢哉f鳥害故障對該地區(qū)的電網(wǎng)運行危害極大，必須予以重視。根據(jù)表1繪得該地區(qū)2003—2016年鳥害故障逐年分布趨勢圖見圖2。

圖2 鳥害故障逐年分布趨勢圖Fig.2 Bird damage yearly distribution trend chart

由圖2可看出，該地區(qū)從2003年到2016年期間鳥害故障整體呈增長趨勢，特別是2012—2013、2015—2016年無論是鳥害故障跳閘總數(shù)還是所占比例均較高，其中2013年和2015年鳥害故障占比分別高達18.92%和18.75%，因此可以說韶關(guān)電網(wǎng)防鳥害工作相當嚴峻。但從圖中可以看到2014年是個特例，鳥害故障在總數(shù)和占比上均較低，這是因為2014年廣東省氣候與常年相比平均降雨量比常年偏少7.6%，全省平均高溫日數(shù)為31.5天，較常年偏多14天，可以說2014年廣東省屬于一般偏差氣候年景[14]。此氣候非常不適合鳥類活動，因此造成2014年鳥害故障率呈明顯下降趨勢?？烧J為氣候環(huán)境是影響輸電線路鳥害故障的重大因素之一。

2.2 鳥害故障類型統(tǒng)計分析

筆者根據(jù)鳥害故障機理將鳥害故障類型分為鳥糞故障、鳥巢故障、鳥類捕食故障和鳥體短接故障4個大類，統(tǒng)計了2003—2016年鳥害故障類型分布數(shù)據(jù)見表2。

從表2可看出，該地區(qū)鳥害故障類型中鳥糞故障總計發(fā)生22次，鳥巢故障總計發(fā)生28次，鳥類捕食故障總計發(fā)生7次，鳥體短接故障總計發(fā)生3次，可以看到鳥糞故障和鳥巢故障占鳥害故障中的絕大多數(shù)。根據(jù)表2統(tǒng)計了該地區(qū)2003—2016年鳥害故障類型累計分布比例圖見圖3。

從圖3中可看出，該地區(qū)鳥巢故障是鳥害故障中的主要故障類型，其占比高達46.67%；其次是鳥糞故障，其故障占比達36.66%。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，僅鳥巢故障和鳥糞故障兩類占鳥害故障比例為83.33%，可見鳥巢和鳥糞是鳥害故障的主要原因。鳥體短接故障類型發(fā)生概率最小，此類故障多在體型較大的鳥類出現(xiàn)，且可從線路設(shè)計上進行改善。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，一般情況下鳥糞故障為鳥害故障的主要類型，但韶關(guān)地區(qū)比較特殊，其鳥巢故障反而是主要故障類型，這是因為該地區(qū)水系豐富，稻田、河流、湖泊、魚塘等密布，韶關(guān)地處兩省交界，遠離人類活動比較集中的城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，非常適合鳥類棲息繁殖，而附近又無高大的樹木，因此鳥類多選擇在輸電線路桿塔上筑巢。另一方面該地區(qū)多采用防污型絕緣子也相對較少了鳥糞故障跳閘次數(shù)。

表2 2003—2016年鳥害故障類型統(tǒng)計Table 2 2003—2016 bird fault type statistics

圖3 該地區(qū)累計鳥害故障類型比例分布Fig.3 The proportion of birds in the region cumulative fault distribution

2.3 鳥害故障電壓等級特征分析

筆者對2003—2016年該地區(qū)鳥害故障按電壓等級分布統(tǒng)計，統(tǒng)計數(shù)據(jù)分為35 kV、110 kV、220 kV、500 kV，其分布見圖4。

從圖4可看出，韶關(guān)電網(wǎng)鳥害故障主要集中在110 kV和220 kV線路，其中35 kV發(fā)生0次，110 kV發(fā)生48次，220 kV發(fā)生11次，500 kV線路發(fā)生1次。這是因為110 kV和220 kV線路絕緣距離相對較小，且桿塔高度與大樹相當，很容易吸引鳥類來此棲息、筑巢，從而引起鳥糞和鳥巢等閃絡(luò)故障發(fā)生。35 kV線路多在城區(qū)等人類活動密集區(qū)域，因此鳥類故障較少；500 kV線路在安全設(shè)計上絕緣強度要求較高，一般的鳥類活動很難對其構(gòu)成威脅。

圖4 35～500 kV線路每年鳥害跳閘數(shù)分布Fig.4 Distribution of the number of bird fault tripped in 35～500 kV lines

2.4 鳥害故障季節(jié)特征分析

統(tǒng)計了2003—2016年鳥害故障發(fā)生在1—12月逐月的累計發(fā)生次數(shù)，見圖5。從圖中可以看到3—7月為該地區(qū)鳥害故障高發(fā)期，占總鳥害故障率70%，特別是7月份發(fā)生次數(shù)最多，達到15次，占25%。這是因為3—7月份為鳥類集中繁殖產(chǎn)卵期，大量鳥類在塔上筑巢、棲息，再加上廣東地區(qū)該段時期正處于“梅雨季”，遇到刮風(fēng)下雨等潮濕天氣造成鳥害故障極易多發(fā)。

圖5 鳥害故障月份統(tǒng)計Fig.5 Bird fault statistics of the month

2.5 鳥害故障時間特征分析

圖6統(tǒng)計了60起鳥害故障在0—24時的不同時段發(fā)生的跳閘次數(shù)分布情況。

從圖中可看出，鳥害故障發(fā)生的高峰時段是早上6—8時，達到16次之多，占全天的26.67%，這是因為鳥類早間覓食時間集中在6—8時，期間多在塔上進食、排泄、嬉戲、喂哺等，因此6—8時是鳥害故障的高發(fā)時段。另外10—18時也是鳥害故障的主要發(fā)生時段，占比全天的51.67%，這是因為10—18時期間鳥類多處于棲息階段，其排泄具有隨機性，可以看到其分布也相對均勻，另一方面，白天光線好，鳥類在進食完畢后會開始筑巢行為，鳥巢材料極易掉落在橫擔(dān)絕緣子處造成閃絡(luò)跳閘。

圖6 不同時間段鳥害故障次數(shù)統(tǒng)計Fig.6 birds at different times the number of fault statistics

3 鳥害故障防治措施

3.1 開展鳥類活動規(guī)律研究

對該地區(qū)鳥種分布、遷徙路徑、筑巢特點、生活習(xí)性等進行研究，持續(xù)觀測統(tǒng)計鳥害故障數(shù)據(jù)，研究其故障規(guī)律，安排巡視人員重點巡視鳥害故障多發(fā)區(qū)域，對重點桿塔進行針對性地防鳥害措施改造，有針對性地安裝防鳥刺、防鳥擋板等防鳥器。加強輸電線路及其沿線3 km范圍巡視，建立涉鳥故障信息庫。

3.2 繪制鳥害風(fēng)險分布圖

根據(jù)區(qū)域內(nèi)歷年鳥害故障數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)域電子地圖，綜合考慮地理環(huán)境、氣候特點、鳥類種類、鳥害故障特征、電壓等級等因素，建立合適的模型和權(quán)重系數(shù)，計算繪制區(qū)域鳥害風(fēng)險分布圖，按照風(fēng)險等級由高到低分布。劃分重點區(qū)段，指導(dǎo)新建線路時桿塔設(shè)計以及絕緣子類型等參數(shù)選擇，盡量避開或提高線路防鳥害等級。

3.3 加強生態(tài)環(huán)境治理

為從根本上解決鳥害問題，還是宜“疏”不宜“堵”，需加強生態(tài)保護與環(huán)境治理。由于高大樹木的砍伐以及城市的擴張，鳥類的棲息環(huán)境變得越來越惡劣，鳥害故障的防治不能僅以毀巢覆卵、消滅鳥類為主要手段，根本上應(yīng)從環(huán)境入手，為鳥類提供更多的適合棲息的環(huán)境。

4 結(jié)論

1）廣東韶關(guān)電網(wǎng)鳥害故障發(fā)生率為年均9.13%，鳥害故障成為該地區(qū)僅次于雷擊災(zāi)害的輸電線路跳閘第二大原因。

2）鳥害故障具有氣候特征、季節(jié)特征、時間段特征、電壓等級特征等，韶關(guān)地區(qū)每年的3—7月份、每天的6—8時、110 kV和220 kV線路鳥害故障發(fā)生概率較高。

3）鳥害故障已成威脅該地區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的主要原因，建議加強電網(wǎng)巡檢力度，研究鳥類活動規(guī)律、繪制鳥害風(fēng)險分布圖，制定針對性的防鳥害措施。

參考文獻：

[1]王少華，葉自強.架空輸電線路鳥害故障及其防治技術(shù)措施[J].高壓電器，2011，47（2）：61-67．WANG Shaohua，YE Ziqiang.Analysis of bird damage ac?cidents on overhead transmission lines and prevention techniques[J].HighVoltageApparatus，2011，47（2）:61-67.

[2]李長看，盧明.河南輸電線路涉鳥故障分布特征及分級研究[J].高壓電器，2015，51（12）：48-54．LI Changkan，LU Ming.Distribution characteristics and classification of bird fault in Henan transmission line[J].High Voltage Apparatus，2015，51（12）:48-54.

[3]李長看，盧明，龐鍇，等.高壓架空輸電線路涉鳥故障主要鳥種研究[J].電瓷避雷器，2016（3）：1-10．LI Changkan，LU Ming，PANG Kai，et al.The study of main birds spieces caused fault in the high voltage over?head transmission line[J].Insulators and Surge Arresters，2016（3）:1-10.

[4]盧明，談發(fā)力，何正浩，等.110kV輸電線路鳥糞閃絡(luò)機理研究[J].電瓷避雷器，2015（6）：1-7．LU Ming，TAN Fali，HE Zhenghao，et al.Research on the mechanism of guano flashover in 110kV transmission lines[J].Insulators and Surge Arresters，2015（6）:1-7.

[5]李功新.輸電線路驅(qū)鳥器的研制[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（3）：94-97．LI Gongxin.Development of a bird-driving device for transmission lines[J].Power System Technology，2006，30（3）:94-97.

[6]付學(xué)文，魏智娟.內(nèi)蒙古地區(qū)500 kV輸電線路鳥害故障分析及防范措施[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011，29（1）：11-14．FU Xuewen，WEI Zhijuan.Analysis and precautionary measure on bird damage to 500 kV power transmission lines in Inner Mongolia[J].Inner Mongolia Electric Power，2011，29（1）:11-14.

[7]丁薇，周仿榮，黃修乾，等.云南電網(wǎng)輸電線路鳥害跳閘分析[J].云南電力技術(shù)，2015，43（5）：29-31．DING Wei，ZHOU Fangrong，HUANG Xiuqian，et al.Analysis and operation suggestions on birds trouble trip for Yunnan power grid transmission line[J].Yunnan Electric Power，2015，43（5）:29-31.

[8]趙靚雯.架空電力線路鳥害分析與預(yù)防[J].電網(wǎng)與清潔能源，2008，24（12）：57-60．ZHAO Jingwen.Analysis and precaution of bird damage overhead power circuit[J].Power System and Clean Enger?gy，2008，24（12）:57-60.

[9]余雷，李勝利.輸電線路鳥害規(guī)律分析及防治對策[J].湖北電力，2004，28（4）：57-58．YU Lei，LI Shengli.Analysis of the regulation of birdtrouble on transmission line and its countermeasure[J].Hu?bei Electric Power，2004，28（4）:57-58.

[10]王峰，黃福勇，曾昊，等.湖南省輸電線路鳥害障礙分析及防治[J].高壓電器，2011，47（10）：97-101，105．WANG Feng，HUANG Fuyong，ZENG Hao，et al.Analy?sis and prevention of bird hazard barriers on transmission line in Hunan province[J].High Voltage Apparatus，2011，47（10）:97-101，105.

[11]巢亞鋒，徐志強，岳一石，等.湖南輸電線路鳥害故障特征分析及防范措施[J].高電壓技術(shù)，2016，42（12）：3853-3860．CHAO Yafeng，XU Zhiqiang，YUE Yidan，et al.Charac?teristics analysis and prevention countermeasures of birdcaused damages for overhead transmission lines in Hunan power grid[J].High Voltage Engineering，2016，42（12）:3853-3860.

[12]付豪，張東，繩飛，等.防鳥擋板在110 kV輸電線路上防鳥害的應(yīng)用研究[J].電瓷避雷器，2016（4）：31-37．FU Hao，ZHANG Dong，SHENG Fei，et al.Application of Anti-Bird baffle on 110 kV transmission line to prevent bird hazard[J].Insulators and Surge Arresters，2016（4）:31-37.

[13]武國亮，白瑾，狄曉東.山西電網(wǎng)輸電線路鳥害故障分析及防范措施[J].山西電力，2012（6）：32-34．WU Guoliang，BAI Jin，DI Xiaodong.Fault analysis and countermeasures of the bird-caused damages on transmis?sion line in Shanxi[J].Shanxi Electric Power，2012（6）:32-34.

[14]伍紅雨，鄭璟，劉蔚琴，等.2014年廣東省氣候概況[J].廣東氣象，2015，37（3）：1-5．WU Hongyu，ZHENG Jing，LIU Weiqin，et al.Climate characteristics of Guangdong province in 2014[J].Guang?dong Meteorology，2015，37（3）:1-5.