架空輸電線路鳥害故障分析及防范措施

耿輝

【摘 要】對架空輸電線路的鳥害防護工作，國家電網公司和南方電網公司均有明確的要求：電網的設計單位在設計時需要充分考慮鳥害多發(fā)地帶的驅鳥措施，建設單位在施工時需要在輸電桿塔上加裝相應的驅鳥裝置。國家電網公司一直鼓勵下屬單位與高校開展合作，積極研發(fā)更為有效的鳥害防護的管理措施和技術措施，這也足以說明輸電線路鳥害防護的重要性。輸電線路鳥害防護的研究具有重要的意義，同時也會促進相關產業(yè)的發(fā)展，帶來巨大的經濟效益。

【關鍵詞】架空輸電線路；鳥害故障；防范措施

1引言

近年來，隨著人類加強對大自然的保護，鳥類的數量增多，活動范圍擴大。有統(tǒng)計資料表明，由于鳥類活動引起的線路故障僅次于雷害和外力破壞，占線路故障總數的第3位，已經嚴重危害了輸電線路的安全運行。因此，在鳥害故障形成機理和防治對策的研究方面要投入更多時間和精力，使得該類故障可預防和監(jiān)測，減小其對輸電線路的安全運行的影響。

2架空輸電線路鳥害故障分析的意義

相當比例的輸電線路跳閘故障是因鳥類活動所致。據國內外統(tǒng)計數據，1988—1992年間美國弗羅里達州線路總跳閘次數為3230次，不明原因閃絡占比為48%，推斷鳥害是其中最主要因素。1996至1999年三年間南非275kV系統(tǒng)共發(fā)生事故1326次，其中鳥糞閃絡占比高達34%，是造成該地區(qū)電網事故的首要原因。近20年來，隨著人類逐漸關注并致力于環(huán)境及生態(tài)保護，生態(tài)環(huán)境得到較好的改善，與此同時，鳥類數量也得到大幅增加。此外，各種電壓等級輸電線路大范圍投入運行，較高的輸電線路是鳥類喜歡棲息的場所，頻繁的鳥類活動已經給電網運行造成了嚴重影響。分析鳥害故障形成原因，進而找到鳥害防范措施，對電力系統(tǒng)安全運行具有重要意義。

3架空輸電線路鳥害故障分析

鳥類排泄的糞便造成閃絡是各種鳥害閃絡的最典型形式，其占據比例最高。按故障形成過程可分為鳥糞造成絕緣子沿面污閃和鳥糞下落時短接高低壓空氣間隙造成的空間閃絡兩種，而鳥糞空間閃絡又占據90%以上比例，國內外多條高壓線路曾因鳥糞閃絡而發(fā)生跳閘故障。因此分析鳥害故障機理與相關防范措施，對電力系統(tǒng)安全運行具有重要意義。

（1）鳥糞閃絡故障

高壓電線連接塔的一端掛了很多盤狀的絕緣體。他是為了增加爬電距離的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫絕緣子。鳥糞會附著輸電線路絕緣表面在潮濕條件下其可溶物質逐漸溶于水，在絕緣表面形成一層導電膜，使絕緣子的絕緣水平大大降低，在電力場作用下出現的強烈放電現象。造成線路的閃絡，影響了輸電線路的安全運行的可靠性。

（2）鳥巢短路故障

現場大多出現喜鵲等鳥類在輸電線路桿塔上筑巢時，口叼樹枝、鐵絲、柴草等物體在線路上空或導線之間飛行，飛行時所叼物體掉落在橫擔與導線之間，或刮風時，桿塔上鳥巢被風吹散后，筑巢物體掉落在帶電導線或絕緣子上造成線路短路接地。

4架空輸電線路鳥害故障的防范措施

4.1驅鳥針

驅鳥針是一種市面出現較早，使用范圍較廣的一種低成本驅鳥裝置。驅鳥針，我們從字面意思上也不難看出，此類驅鳥器利用其自身表面的眾多針刺使鳥類無法在其附近活動。因輸電桿塔結構的特殊性，桿塔上方一般會加有橫擔結構。這種架構十分有利于鳥類的筑巢，所以通常將驅鳥針安裝于此，使得鳥類無法在此筑巢。一般在同一輸電桿塔上安裝若干個驅鳥針，多個驅鳥針的組合使用，使得鳥類很難在整個輸電桿塔橫擔范圍活動。驅鳥針成本低、易安裝，同時因其自身帶有針刺的特性，使得鳥類無法適應，可以有效解決鳥類適應性問題，驅鳥效果相對持久。雖然驅鳥針有眾多的優(yōu)點和最關鍵的驅鳥效果持久，但是輸電桿塔在安裝若干驅鳥針使鳥類無法在橫擔附近活動的同時，也給我們輸電線路的運維人員帶來了諸多的不變。運維人員很難上下輸電桿塔，影響正常的運檢作業(yè)。另一方面，驅鳥針對鳥類在橫擔的筑巢活動作用顯著，但是無法影響鳥類在線路附近的活動，使得其在鳥害防護上的作用范圍較為片面。

4.2聲音驅鳥器

聲音驅鳥器通過電子元件實現驅鳥器發(fā)出鳥類懼怕的聲音，這些聲音可以是提前錄制保持好的，也可以是實時發(fā)射的。聲音驅鳥器的作用范圍較為全面，不僅可以對桿塔（橫擔）上的鳥類有驅趕作用，也可對輸電線上的鳥類有驅趕作用。聲音驅鳥器最關鍵的是驅鳥聲音的有效性，因鳥的種類巨多，因此不同鳥類對同一聲音的敏感性不盡相同，這就導致單一音頻驅鳥效果十分有限。要想達到理想的驅鳥效果，需要聲音驅鳥器能夠發(fā)出不同的聲音以便驅趕不同的鳥類。但是很難做到將鳥類害怕的聲音都存貯在一個聲音驅鳥器內，也很難實現聲音驅鳥器對鳥兒種類的判別，這些都會很大程度上限制聲音驅鳥器的驅鳥效果。我們知道鳥類很快就會適應單一音頻的驅鳥器，而且聲音驅鳥器如果不能判斷鳥類的有無而一直發(fā)聲的話，不僅對環(huán)境造成危害，而且對驅鳥器的電源提出了極高的要求。聲音驅鳥器的種種不足很難實現輸電線路的主動驅鳥，也很難到達一個理想的驅鳥效果。

4.3超聲波驅鳥器

超聲波驅鳥器的原理是基于鳥類對于≥20kHz的超聲波有著很強的趨避性。相關的研究也己表明鳥類鼓膜在≥20kHz的超聲波作用下振動比較明顯，因此超聲波驅鳥器的效果比較明顯，是驅鳥器的一個重點研究方向。目前超聲波驅鳥器己被廣泛應用于眾多鳥害防護領域，如電網輸電線路、鐵路輸電線路、機場、農場等。超聲波驅鳥器的核心是超聲波發(fā)射單元電路，該類驅鳥器也是通過電子元器件完成超聲波的自動發(fā)射。超聲波電路設計主要基于單片機或ARM芯片完成，ARM芯片因其運算速度快，在發(fā)射超聲波頻率上有更大的優(yōu)勢，但是其成本太高。單片機雖然運算速度不如ARM芯片，但是現在市面上的單片機主頻也得到了極大的提高，同時考慮驅鳥器的成本，目前更多的驅鳥器選擇單片機作為超聲波發(fā)射電路的主控單元。超聲波驅鳥器在使用過程中不會對環(huán)境造成危害，也不會給運維人員帶來不便，同時超聲波對鳥類的驅趕作用明顯。同樣超聲波驅鳥器也需要面對鳥類的適應性問題，如果超聲波驅鳥器能夠發(fā)射的超聲波頻率有限，那么鳥類還是會很快適應這些有限的超聲波頻率。目前常見的超聲波驅鳥器的超聲頻率還是不夠寬泛，超聲波驅鳥器只有能夠發(fā)射頻譜隨機變化的超聲波才能降低鳥類的適應性，使驅鳥器效果更加持續(xù)。雖然鳥類對≥20kHz的超聲波比較敏感，但是有研究表明，當超聲波頻率超過一定值后，鳥類的敏感性就不會再增加，所有超聲波驅鳥器需要針對作用明顯的超聲頻段而設計。超聲波驅鳥同聲音驅鳥器都屬于電子驅鳥器，都是可以在戶外獨立工作，不需要人為操控。所以它們面臨同樣的一個問題，戶外電源的問題，我們需要一個有效的電源電路為驅鳥器的工作持續(xù)供電。因高壓輸電線路避雷針的直接接地的特性使得驅鳥器無法利用其禍合電壓作為電壓輸入。通常電子驅鳥器的電源選擇太陽能和蓄電池組合供電，一個穩(wěn)定有效的電源電路也是制約現在驅鳥器發(fā)展的一大因素。超聲波驅鳥器要想有理想的驅鳥器效果，不僅要解決超聲頻率的問題，還有解決電壓供電問題。

5結束語

對于輸電線路的鳥害，應該從研究鳥的種群分布、生活習性及規(guī)律、遷徙特點等入手地去引導鳥類適應新的環(huán)境，這樣才能使得鳥類有了新的棲息地而不去危害線路。在防治鳥害過程中也要注意地區(qū)不同，情況不同，預防鳥害故障也應根據當地氣象及鳥類活動的規(guī)律，結合行之有效的防鳥害經驗，科學防范才能最終取得理想效果。

參考文獻：

[1]巢亞鋒，徐志強，岳一石，王峰，王成，黃福勇.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，2016，4212：3853-3860.

（作者單位：國網太原供電公司輸電運檢室）