线路鸟害故障分析

线路鸟害故障分析第1页，共42页，2023年，2月20日，星期六基本情况220kV及以上线路鸟害故障调查情况线路鸟害故障统计结果及分析线路鸟害故障原因及机理分析现在采取的防鸟主要措施当前预防线路鸟类故障工作中存在的主要问题对今后线路防鸟害工作的建议第2页，共42页，2023年，2月20日，星期六

随着人类对自然生态环境保护意识的加强，鸟类的繁衍数量逐渐增多，活动范围日趋扩大，给输电线路造成了极大危害。近年的统计资料表明，由于鸟类活动引起的线路故障仅次于雷害和外力破坏，已经占居线路故障总数的第三位。其中2003年鸟害跳闸故障占输电线路总的跳闸数的8.3﹪；2004年为7.17﹪；2005年为9.79﹪；2006年为8.57﹪。第3页，共42页，2023年，2月20日，星期六

为了有效地防范和减少线路因鸟类活动引起的故障次数，确保电网安全稳定运行，我们在对国家电网架空输电线路鸟害故障进行专题调查的基础上，进行了鸟害故障的分类分析。在研究鸟害故障机理的同时，提出了鸟害故障的防治对策。第4页，共42页，2023年，2月20日，星期六

据统计，2000年1月至2011年12月底，公司110kV及以上线路因鸟类造成跳闸共120次，占线路故障跳闸总数的03.43%，具体情况如下。第5页，共42页，2023年，2月20日，星期六各电压等级线路的分布鸟害在各电压等级线路的分布为：500kV25次，占线路鸟害跳闸总数的6.27%；330kV37次，占9.27%；220kV337次，占84.46%，见右图第6页，共42页，2023年，2月20日，星期六表1三年的线路鸟害跳闸率统计表单位：次，次/百公里·年年份500kV330kV220kV合计跳闸数跳闸率跳闸数跳闸率跳闸数跳闸率跳闸数跳闸率2004年40.0092150.11511390.09621580.07852005年110.0278130.12341130.08891370.07732006年100.028190.0811850.07281040.0637第7页，共42页，2023年，2月20日，星期六表2各电压等级线路鸟害故障跳闸重合情况统计表单位：次年份500kV330kV220kV合计跳闸重合成功跳闸重合成功跳闸重合成功跳闸重合成功2004年4415121391341581502005年111113121131101371332006年1-10月1010998584104103合计25253733337328399386第8页，共42页，2023年，2月20日，星期六第9页，共42页，2023年，2月20日，星期六鸟粪闪络87%鸟巢材料短路10%鸟身短路1%鸟啄1%其他1%第10页，共42页，2023年，2月20日，星期六3.1与绝缘子串的长度有关对于绝缘子串长相对较短（330kV及以下电压等级）的线路危害程度是接近的，而对于绝缘子串长相对较长（500kV及以上电压等级）的线路危害程度较为轻一些。这次统计750kV线路没有发现鸟害跳闸（可能也有投运时间不长有关），在±500kV直流线路也没有发现鸟害跳闸。第11页，共42页，2023年，2月20日，星期六3.2与地域地形有关鸟害具有明显的地域、地形、地貌特征。三年累计涉鸟跳闸次数在20次以上的省区有山西、辽宁、黑龙江、宁夏、湖北、江西、浙江。其中湖北、江西、浙江属于湖泊水系较为丰沛的地域，而山西、辽宁、黑龙江、宁夏等省区可能属于候鸟迁徙的区域。第12页，共42页，2023年，2月20日，星期六3.3与杆塔类型和绝缘子串悬挂方式有关鸟害故障在直线杆塔上发生的几率较大，耐张杆塔及引流线上发生的几率较少。第13页，共42页，2023年，2月20日，星期六3.4与故障相别有关鸟害故障在导线水平排列的中相、三角排列的上相、垂直排列的上相发生闪络的次数相对较多。第14页，共42页，2023年，2月20日，星期六3.5与绝缘子串型有关。a）与绝缘子串型有关。主要发生在I或II串型，发生在V型串和耐张串上较少。b）与绝缘子材质关系不大。在瓷、玻璃和复合绝缘子发生的几率基本相同。c）与绝缘子伞裙型式关系不大。等径伞、大小伞、双伞、三伞绝缘子发生的鸟害跳闸几率基本相同。第15页，共42页，2023年，2月20日，星期六3.6鸟害故障的重合线路鸟害跳闸的重合闸成功率较高。统计结果表明，在399次涉鸟跳闸中，重合成功为386次，重合成功率为96.74%，500kV为100%，330kV89.2%，220kV97.3%。可见由鸟害引起的线路跳闸，其重合成功率一般是较高的。第16页，共42页，2023年，2月20日，星期六3.8鸟害发生的季节和时间鸟害故障在发生的季节上，总体上4、9月发生概率较高，但在不同地区有各自的季节特点，与候鸟、留鸟的活动规律相关。在日发生时间上，一般在夜间22点至清晨8点，5、6点发生的概率较高，与鸟类凌晨觅食前大量排出粪便的生活规律有关。第17页，共42页，2023年，2月20日，星期六3.9鸟害闪络及烧伤特点鸟害跳闸发生以后，导线上有明显烧伤点，绝缘子的上下片均有烧伤痕迹，其中上绝缘子烧伤尤为严重，钢帽有明显烧伤痕迹，但一般不会每片上都有烧伤。复合绝缘子有明显击白现象，接触不良的接地引下线，在接地螺栓与杆塔接触地方有明显击伤点。第18页，共42页，2023年，2月20日，星期六

目前造成跳闸的主要原因有鸟粪闪络、鸟巢材料短路、鸟类身体短路、鸟啄复合绝缘子。其中因鸟粪引起的跳闸是鸟害跳闸的主要原因。4.1鸟粪闪络分析鸟粪闪络的主要原因，一是鸟粪是一种导电混合液体，含水量和电解质较高，在带电导体之间造成闪络；二是鸟粪污染了直线悬垂绝缘子串，若积粪至一定程度后，使绝缘子发生闪络；三是鸟类站立在杆塔横担上排便，鸟粪的下落线在绝缘子串附近直接短接部分或全部绝缘子，引起了绝缘子发生闪络。第19页，共42页，2023年，2月20日，星期六4.1.1鸟粪污染绝缘子引起的闪络鸟粪引起的绝缘子串闪络，一般认为有两种机理。其一，是由于淌稀的鸟粪倾泻在绝缘子表面，这种稀的鸟粪导电率非常高，曾测得两片因鸟害跳闸绝缘子的盐密值分别高达0.172mg/cm²

和0.154mg/cm²；而且鸟粪数量特别多，甚至于短接了绝缘子裙边而导致了绝缘子串的沿面闪络。其二，鸟粪在同一绝缘子串日积月累，干鸟粪和湿鸟粪混合达到一定数量，一旦遇到湿润天气，就会发生闪络放电，这样的闪络形式与大气污染在绝缘子串表面积污所引起的污秽闪络十分类似。第20页，共42页，2023年，2月20日，星期六4.1.2鸟粪下落畸变绝缘子串附近的电场引起的闪络清华大学曾经在成功地模拟绝缘子鸟粪闪络现象的基础上（见图4模拟鸟粪闪络试验示意图），对鸟粪闪络机理及闪络条件进行了研究。发现鸟粪闪络主要是绝缘子串周围的空气间隙在鸟粪倾泻的瞬间，畸变了绝缘子串附近的电场而导致的击穿，而不是以往仅仅认为的绝缘子串的沿面闪络。由于绝缘子串表面并无鸟粪沾附，因此，原来认为的许多不明原因的闪络故障中，应有相当一部分实际上属于鸟粪闪络。第21页，共42页，2023年，2月20日，星期六横担鸟粪推进装置传送管接地端高压端鸟粪下落方向X第22页，共42页，2023年，2月20日，星期六

图5鸟粪模拟液电导率与闪络概率的关系第23页，共42页，2023年，2月20日，星期六

鸟粪闪络机理及分析通过试验研究，发现鸟粪与发生闪络具有规律性。鸟粪电导率的关系：当鸟粪的电导率小于2000μS/cm时闪络很难发生，而鸟粪电导率大于3200μS/cm时几乎每次试验都会导致绝缘子闪络。可见绝缘子闪络受鸟粪通道电阻或电导率的限制，且存在一个电导率的阈值范围，见图5。鸟粪通道与绝缘子均压环之间水平距离d的关系：当d小于12～13cm时，闪络概率接近100%。当d超出这个范围时，闪络概率迅速降至0%。可见鸟粪通道与绝缘子均压环之间的空气间隙是闪络发生的前提条件，见图6。第24页，共42页，2023年，2月20日，星期六图6鸟粪离均压环距离与闪络概率的关系第25页，共42页，2023年，2月20日，星期六（c）鸟粪通道与鸟粪的初速度和粘度的关系鸟粪在下落的过程中受重力加速度的影响会逐渐拉长变细，并趋于分裂。通过肉眼观察，鸟粪仍然是连续流下，但实际上其通道的前端已经处于分离的水珠状态。鸟粪的粘度增大时，这种趋势被减缓，即鸟粪通道的连续性好，电阻值较低，易导致闪络。第26页，共42页，2023年，2月20日，星期六（d）鸟粪闪络发展过程的阶段鸟粪闪络的发展过程可分为以下三个阶段：①鸟粪通道的形成和伸长。鸟粪以自由落体的方式下落，形成一个细长的下落体。由于首未端开始下落的时间有先后，最先开始下落的那段总是比最后下落的那段下落速度快，鸟粪到达绝缘子高压端附近时的长度要比刚开始下落时长得多。②绝缘子周围的电场发生严重畸变。具有一定导电性的鸟粪通道的介入，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之间空气间隙的电场强度大大增加，绝缘子承受的大部分电压都加在了这一段空气间隙上。③空气间隙击穿，导致绝缘子闪络。当鸟粪通道的前端越来越接近绝缘子的高压端时，它们之间空气间隙的电场强度越来越强，当达到击穿场强后，间隙击穿，形成局部电弧。当鸟粪的电导率超过一定值和通道超过一定长度时，局部电弧最终发展为绝缘子闪络，见图4。可见，鸟粪闪络与绝缘子之间的距离、鸟粪体积、粘度以及电导率等参数存在着直接的关系。第27页，共42页，2023年，2月20日，星期六第28页，共42页，2023年，2月20日，星期六4.2鸟巢材料闪络分析很多鸟类喜欢在农田、果林等附近方便觅食的杆塔上造窝筑巢。它们造窝所用材料大多为树枝或杂草，往往会有部分垂落在绝缘子上或接触、靠近带电导线，遇阴雨、浓雾天气，树枝、杂草接触导线(或靠近导线)绝缘将急剧下降，引起线路接地故障；或遇大风天气时，鸟窝可能被大风吹散，则会使树枝或鸟窝里的金属丝等具有导电性的杂物落在导线上，造成接地跳闸故障。另一些鸟类(如乌鸦、喜鹊等)喜欢嘴里衔着树枝、杂草等异物，当它们叼着湿润长草、藤蔓植物或金属丝等导电性异物停留在杆塔横担、悬垂绝缘子均压环上时或穿越靠近杆塔构件与导线绝缘间隙时，导线通过异物对杆塔放电，造成接地短路跳闸故障。第29页，共42页，2023年，2月20日，星期六4.3鸟类身体短路分析鸟类身体短路引起的线路跳闸较为少见，主要发生在体型较大鸟类，本次调研在220kV线路上仅发现了2次。一般在110kV及以下的线路上发生。第30页，共42页，2023年，2月20日，星期六4.4鸟啄食复合绝缘子情况分析本次调研发生鸟啄食复合绝缘子情况湖北、河南、东北各发生了1次（南方地区的电网也发生过类似情况，国网公司直属500kV辛嘉线﹑±500kV龙政线﹑±500kV葛南线﹑500kV含店线等也发生了鸟啄食复合绝缘子情况），这可能与制作复合绝缘子伞盘材料的硅橡胶配方中添加有某种芳香烃有关，绝缘子的颜色、气味或配方可能也是影响鸟类叨啄行为的重要因素，例如：500kV含店线为紧缩型同塔并架双回线路，其中一回线使用灰色绝缘子，未遭鸟啄；另一回线使用红色绝缘子，则发生鸟啄。第31页，共42页，2023年，2月20日，星期六

目前，防鸟措施主要是通过驱逐、惊吓和遮挡等方式来防止鸟粪闪络。驱逐、惊吓鸟类是采取措施，不让鸟类停留在杆塔上（至少是不让鸟停留在绝缘子正上方）。常见的措施有：5.1安装防鸟刺防鸟刺一般采用多股钢绞线一端固定（固定在特制的底座内），一端散开，截成80～100cm长度，形成蘑菇状（或采用冷拔丝钢丝焊接）和“云杉树”状，见图8。第32页，共42页，2023年，2月20日，星期六第33页，共42页，2023年，2月20日，星期六5.2采用大盘径绝缘子伞裙在瓷（玻璃）绝缘子上将第一片或间隔几片改用大盘径绝缘子或在复合绝缘子顶部加装大盘径绝缘子。目前大盘径硅胶伞裙罩（直径可在400—600mm之间），大盘径玻璃钢伞裙罩（直径700mm之间）。第34页，共42页，2023年，2月20日，星期六5.3防鸟和驱鸟措施加装防鸟罩、防鸟挡板、防鸟网等手段，如在杆塔顶部涂刷红油漆、挂小红旗、安装风铃、惊鸟牌等以及喷涂防鸟磁性漆、铁塔横担上安装档板和网状物等。第35页，共42页，2023年，2月20日，星期六5.4安装新型防鸟装置如声光型驱鸟器、超声波驱鸟器等。其原理为以语音驱鸟为主，结合光、色等手段来达到驱鸟的目的。它主要原理是将不同鸟类的各种比较敏感恐怖声音录制在一起，利用CPU和MP3技术进行周期性的循环播放，鸟类一旦听到此类声音，便会感到恐惧而受到惊吓，而远离杆塔所处位置。第36页，共42页，2023年，2月20日，星期六5.5防止鸟类啄伤复合绝缘子实地调研及生物所的介绍表明：一些鸟类有叨啄物体的习性，并非为觅食，而是类似于老鼠磨牙的作用。这些鸟类包括：喜鹊，灰喜鹊，乌鸦，山雀等。国外资料显示：澳大利亚亦发生过鹦鹉叨啄复合绝缘子的实例。鸟类的叨啄行为主要发生在线路停电检修或等待投运期间，即电场的存在对于抑制停电鸟类的叨啄行为是有一定效果的。绝缘子外形也是影响鸟类叨啄行为的重要因素，例如：伞裙密集的复合绝缘子中间部位相对不易遭受鸟啄，使用实心均压环的复合绝缘子的端部不易遭受鸟啄，主要是因为这类绝缘子上不易站立。因此在停电线路的复合绝缘子上加装护套或尽量缩短停电时间，防止鸟类啄伤复合绝缘子。第37页，共42页，2023年，2月20日，星期六6.1对鸟类的活动规律掌握不够据调查，对线路构成危害的鸟类有苍鹰、鹬鸟、黑鹳、喜鹊等，不同鸟类在不同地区、不同时间的生活规律和习性不掌握，造成防范措施的针对性不强。如拆除鸟窝，鸟类拆后又建，多次反复。第38页，共42页，2023年，2月20日，星期六6.2对线路鸟类故障研究分析不够由于部分线路鸟类故障痕迹不