架空输电线路鸟害故障真伪探析

2015-03-24王晓峰

电力安全技术 2015年4期

关键词：鸟害鸟粪污秽

王晓峰

（国网黑龙江省电力有限公司绥化供电公司，黑龙江绥化 152060）

架空输电线路鸟害故障真伪探析

王晓峰

（国网黑龙江省电力有限公司绥化供电公司，黑龙江绥化 152060）

针对架空输电线路发生的鸟害故障居高不下的问题，通过对引发鸟害故障的3种情况分别进行绝缘分析，说明其发生的可能性很小，接近于零；得出是鸟类活动影响绝缘使线路产生绝缘薄弱点，再在其他因素叠加下增加线路发生跳闸几率的结论。

输电线路；鸟害；绝缘子；跳闸故障

架空输电线路杆塔处在各种不同的野外环境中，而野外环境又是鸟类活动频繁的区域，这些地方自然污秽程度一般都在c级及以下，因此输电线路绝缘配合至少是按c级污秽设计的。

大中型鸟类，如乌鸦和喜鹊、鹰类等，经常在横担悬挂点上方筑巢，筑巢时所用的材料常常会接触到绝缘子；鸟类在排泄时粪便会落到绝缘子上表面；有些鸟类有时会在绝缘子上嬉戏钳啄，这3种情况都会不同程度地影响线路绝缘，但直接造成接地跳闸的可能性很小。

1 架空输电线路鸟害故障统计概况

据全网统计，2004年1月至2006年12月间，220 kV及以上架空输电线路鸟害故障跳闸399条次，占总跳闸数的10.43 %。其中500 kV线路发生25次，占6.27 %；330 kV线路发生37次，占9.27 %；220 kV线路发生337次，占84.46 %。这其中，鸟粪闪络占87 %，材料短路占10 %，鸟身短路占1 %，鸟啄占1 %，其他占1 %。鸟害跳闸故障的重合成功率较高，为96.74 %。虽然全年各月份都有鸟害故障发生，但大部分发生在3-11月。

近几年统计资料表明，鸟害跳闸故障占输电线路总跳闸数情况：2003年为8.3 %，2004年为7.17 %，2005年为9.79 %，2006年为8.57 %。2013年全网交流输电线路共发生故障1 016起事件，其中鸟害故障159起，占总事件数的15.65 %。

2 3种鸟害故障情况分析

2.1 鸟类身体或鸟巢材料短路故障

从1990年以后，220 kV输电线路安装普通瓷绝缘子的杆塔都调整为14片，普通瓷绝缘子为X-4.5或XP-7型，每片结构高度是14.6 cm，整串长度达到204.4 cm。在良好天气情况下，有8片绝缘子完好就能保证正常运行，也就是说，只有鸟同时短路7片时才有可能发生闪络接地跳闸，而7片长度为102 cm。如果是合成绝缘子，绝缘距离至少有195 cm(上下均压环间距离)，而220 kV组合间隙整定要求不小于70～80 cm，若按70 cm考虑则还有125 cm空间距离。实际上没有哪种大型鸟类能用身体或用树枝、金属丝等导体去短路102 cm以上长度的绝缘子。

事实上，鸟类在接近导线或落在绝缘子上时，会有很强的静电感应作用在它身上，对它有强烈的刺激甚至伤害。鸟落到220 kV以上线路或绝缘子上，甚至落在水平耐张串上的情况十分少见。鸟类啄伤线路绝缘也都发生在未送电之前，带电时鸟类是不可能去啄绝缘的。

实际情况中，常常有鸟巢树枝接触到第1片绝缘子的情况，这时从第1片绝缘子到横担的距离有30 cm(包括U型螺丝6 cm、直角挂板8 cm、球头挂环5 cm及绝缘子钢帽11 cm)。如果接触到第2片绝缘子，需要有一定角度越过第1片绝缘子，且总长度需要60 cm以上，这才能连接在绝缘子和横担之间。鸟类叼湿润的长草或藤蔓植物甚至金属丝等情况很少，恰巧又短路了绝缘子造成接地故障的情况就更少，最多也只是影响1～2片绝缘子，所以直接造成接地跳闸故障的几率非常小。

2.2 鸟粪排泄故障

在直线杆塔上，普通瓷绝缘子XP-7或X-4.5型整串14片长度为204.4 cm，再加上上下连接金具，总长度超过230 cm；而正常运行时，导线与横担之间的安全空气间隙组合不小于70～80 cm，因此，鸟粪在导线与横担之间的瞬间长度应大于150 cm时才可能发生空气击穿。如果是合成绝缘子，要在上下均压环之间鸟粪排泄瞬间长度超过125 cm时，才有可能发生空气间隙击穿。事实上，没有任何大型鸟类能连续排便瞬时总长度达到125 cm以上的。

鸟粪畸变电场理论认为：在鸟粪倾泻的瞬间，绝缘子串附近的电场随之发生了畸变，导致绝缘子串周围的空气间隙击穿，而不仅仅是以往认为的绝缘子串的沿面闪络。在许多不明原因的闪络故障中，应有相当一部分属于鸟粪闪络。对此清华大学在合成绝缘子上进行了模拟实验，将人工调制的鸟粪装在排泄桶内，并从横担上往下喷射，模拟鸟粪倾泻。实验得出，鸟粪电导要超过3 200 μs/cm以上，距离合成绝缘子均压环13 cm以内，才可能发生击穿放电；当与均压环的距离大于15 cm时，基本不发生击穿放电。但是此实验没有明确模拟鸟粪倾泻瞬时的长度，其可以是绝缘长度(195 cm)。也就是说，在距离均压环15 cm以外排泄时，即使鸟粪倾泻长度达到上下均压环之间的长度195cm时，也不会发生击穿放电。可见，当上下均压环之间由模拟鸟粪组成的组合间隙为30 cm时，不会发生击穿；组合间隙在26 cm及以下时，才会发生击穿。由此推断，在上下均压环正中间鸟粪瞬时长度需要超过165 cm时，才能发生击穿放电。这对于鸟类来说难度很大，或者说不可能实现。

导电液态鸟粪在排泄过程中电场发生了畸变，其下落的速度与光速的电场相比相当于静止，即在上下均压环之间设置固定空气间隙，当空气间隙足够时就不会发生空气击穿而闪络，这里的空气间隙和排泄液体电导率有一定关系。因此，模拟实验排泄通道击穿闪络，不能说明跳闸故障与鸟粪有关。所统计的占故障总数87 %的鸟粪闪络，大都属于原因不明跳闸故障，而不是鸟害。

2.3 鸟粪污秽故障

鸟粪沾附在绝缘子上表面，造成污染，影响绝缘。普通瓷绝缘子X-4.5或XP-7型每片爬距为28 cm，上表面爬距为10 cm，下表面爬距为18 cm。鸟排泄粪便是由上往下，从横担向导线落下，第1片绝缘子上表面能落满，第2片及以下绝缘子上表面最多能落一半(约5 cm)，13片共65 cm，14片共75 cm；而6片绝缘子爬距为87.6 cm，也就是说，即使这样也相当于有9片完好绝缘子，所以能够继续保证安全运行。但是其绝缘会有所降低，成为线路的薄弱点，当有其他因素作用时这里可能成为接地故障的发生点。比如雷电的外部过电压，检修操作时的内部过电压，还有污秽及潮湿气候，有粘雪或敷冰等作用时，这里可能更容易发生闪络。污秽闪络更重要的因素是下表面要有足够的污秽和湿润条件，而鸟类活动区的污秽都在c级及以下，与污秽联合作用的可能性很小。因此，由鸟粪直接造成污秽闪络的故障可能性更小。

如果是合成绝缘子，其爬距在574～737 cm，比14片普通绝缘子爬距(392 cm)长182 cm以上，最严重的情况下鸟粪污染绝缘子上表面也不超过总爬距的1/4，即143.5 cm，仍有430.5 cm完好。合成绝缘子因其自洁性和憎水性较好，有更好的耐污能力；而且鸟粪并非强电解质，能直接引起污闪的可能性接近于零。虽然绝缘子上表面有很多鸟粪，但仍可保证安全运行；而且鸟粪能落到的地方都是雨水能够冲刷到的位置，因此夏季鸟粪对绝缘的影响更小。

在污秽严重的地区，架空输电线路会根据污秽等级，适当增加爬距，同时也抵御了鸟粪的污染，更不易发生鸟粪污闪。