青岛电网输电线路鸟害故障分析与防范措施

王永昆，李 波，孙永杰，田 资，王善军

（国网山东省电力公司青岛供电公司，山东 青岛 266002）

0 引言

纵观国外治理输电线路鸟害的措施，主要以保护鸟类资源为重点［1-2］，包括采用新型的杆塔结构或改造现有杆塔结构对鸟类进行栖息管理［1］。国内研究则偏向于从鸟害对输电线路的危害以及如何预防鸟害故障的发生，主要集中在鸟害形成、鸟害发生地点的环境、鸟害发生的规律性以及防鸟、驱鸟设施的研究等方面，并提出了防鸟害措施和建议［3-14］。文献［3］提出依据地理环境特征等划定鸟害区域等级的原则和方法，文献［4］详细介绍了绘制天津电网涉鸟故障风险分布图的方法，但这些方法都是由定性分析绘制。本文介绍量化分析绘制方法，提出根据鸟害活跃系数修正专业化巡视周期的计算方法，总结防鸟害综合治理措施。

1 青岛电网涉鸟故障特点

1.1 青岛气候及鸟类特征

青岛地处山东半岛南端，位于北纬35°35′～37°09′、东经119°31′～121°00′，年平均降雨800～900 mm，沿海有大小港湾、滩涂1 800 km2，内陆有季节性河流224 条，水库576 座，湿地总 面积17.765 万km2［5，15］。境内气候温和，降雨适中，每年有数百万计的候鸟迁徙过境，是亚太地区候鸟迁徙的重要“驿站”［16］。

境内候鸟162 种，以雀形目最多，主要种类有雀科、莺科、鸠科、鹟科、燕科、绣眼鸟科以及鸮形目、隼形目及鹤形目。猛禽有雀鹰、松雀鹰、燕隼、红隼 等［15］。

1.2 鸟害故障规律及分析

对青岛电网2007 年1 月至2019 年6 月故障数据进行统计，结果见表1。35～220 kV 线路发生跳闸共计1 006 次，其中鸟害造成的跳闸78 次，占线路总跳闸次数的7.75%。

表1 青岛电网2007 年1 月至2019 年6 月故障跳闸次数

由表1 数据可知，外力、异物、雷击、鸟害是各电压等级线路故障的主要因素。其中，鸟害导致的线路故障在35 kV、110 kV、220 kV 电压等级线路故障中分别占2.6%、9.86%和16.76%，可见鸟害导致的线路故障在35 kV 线路发生概率远低于110 kV 和220 kV线路。

1.2.1 鸟害故障的电压等级特点

鸟害的种类主要包括鸟粪污闪、鸟巢材料短路、鸟体接触线路、鸟啄食复合绝缘子。表2 是青岛电网近13 年不同原因鸟害故障的次数，可以得出鸟巢短路是35 kV 线路鸟害故障的主要原因，鸟粪闪络是110 kV 和220 kV 线路鸟害故障的主要原因，分别占80.5%和96.7%。

1.2.2 鸟害故障的时间特点

将青岛电网近13 年78 次不同电压等级线路鸟害故障按月份和故障时间进行统计，得出鸟害故障时间分布，如图1 所示，可知鸟害故障总体上有两个高发期：3—5 月 的05∶00—12∶00 和8—11 月 的02∶00—06∶00。35 kV 和110 kV 线路鸟害主要分布在3—5 月06∶00—12∶00，220 kV 线路鸟害主要分布在3—5 月05∶00—12∶00 和8—11 月02∶00—06∶00。

表2 青岛电网2007 年1 月至2019 年6 月各类型鸟害故障次数

图1 青岛电网不同电压等级鸟害故障时间分布

分析原因为：

1）青岛候鸟春季迁徙期是2—5 月，迁徙种群增多，包括各类杂食性、食虫性鸟类及食肉猛禽［15］。3—5 月是鸟类筑巢繁殖的季节，上午进行频繁的筑巢活动，此时间段35 kV 线路鸟巢鸟害事故多发的主要原因。在筑巢以及在候鸟迁徙过程中，鸟类在杆塔上的起降、排粪等行为增加了110 kV 和220 kV 线路鸟粪鸟害故障的发生。

2）5 月下旬至6 月、11 月至次年2 月大批候鸟迁徙完毕，此时多是本地候鸟，以鹃形目、雀形目居多，各电压等级发生鸟害故障较少。

3）秋季迁徙期是8—11 月，此时大中型猛禽增多。

4）引起鸟粪故障的鸟类以鹰类、隼类等食肉猛禽鸟类为主，这些食水果、动物脂肪和虫类的鸟排出的粪便易稀糖、黏稠。

5）白天鸟类飞翔的次数较多，排便频率较高，每次排出粪便的量相对较小，而夜间鸟类活动较少，清晨第一次起飞时粪便最多，极易发生鸟粪闪络。02∶00—06∶00 正好是夜行猛禽夜间活动和昼行猛禽清晨首次排便的时间［15］，此时间段是鸟粪闪络高发期。

1.2.3 鸟害故障的区域特点

图2 是青岛电网涉鸟故障区域分布图，可知青岛电网涉鸟故障杆塔分布分散，这与青岛市鸟类迁徙路径跨度较大不无关系，但大部分鸟害故障发生在附近有水库、水塘或河流，人烟稀少的丘陵、山地、田地。

图2 2007—2019 年青岛电网涉鸟故障区域分布

1.2.4 鸟害故障机理特征

鸟粪含水和电解质较多，下落时使绝缘子串附近的电场畸变，在上下均压环之间形成导电回路，绝缘子串伞裙不一定有闪络痕迹，但上下均压环处均会存在明显的闪络痕迹。鸟粪闪络具有明显的特征，研究表明，鸟粪通道距离均压环大于13 cm 时，闪络概率迅速降至0［6］。防鸟措施安装不规范或质量不合格，并不能防止鸟类在均压环13 cm 以内处停留排粪，导致安装防鸟措施的杆塔也会发生鸟粪闪络，闪络位置一般在绝缘子的杆塔侧。

2 防鸟害措施介绍

目前鸟害防治技术措施分为驱鸟型（包括风车驱鸟器、防鸟刺、声音驱鸟器、脉冲驱鸟器、超声波驱鸟器）、隔离型（包括防鸟隔板、防鸟罩、封堵帽、大伞裙罩）、引导型（人工鸟巢）。

2.1 驱鸟器

驱鸟器是第一代防鸟设备，利用镜面反光惊吓鸟类的原理来驱鸟，初期效果较好，长期裸露野外，易受风、雨、雪等天气影响而损坏，反光和转动功能下降而失去驱鸟效用。

2.2 防鸟刺

防鸟刺是第二代防鸟设备，安装到导线正上方横担处，针刺材质有镀锌铁丝和不锈钢，由于设计和制造原因，市面上大部分防鸟刺的针刺在数量、长度和材质上不满足要求，长期运行或者针刺锈蚀断落为鸟巢提供了支撑和固定点。但由于其牢固、美观等特点，山东电网防鸟害措施以防鸟刺为主［7］。

2.3 声音或超声波驱鸟装置

驱鸟装置通过太阳能蓄电池提供动力，发出声音或超声波使鸟类感到害怕或不适，缺点是成本高，短时间效果明显，但使用一段时间后，鸟类会适应声音或超声波，声音驱鸟装置不易在市区使用。

2.4 新型防鸟罩

国网青岛供电公司研制一款新型防鸟罩，由玻璃钢材质制成，光滑且上方三角形不适宜鸟类停留，同时封堵绝缘子上方位置，如图3 所示，使鸟类无法筑巢。该防鸟罩安装简便、牢固，不影响检修作业。

图3 防鸟罩

所有的防鸟害措施都各有优缺点，要防止输电线路鸟害事故的发生，应根据不同的电压等级、鸟类、地理环境和防治措施的特点，采取针对性措施［8］。

3 架空输电线路防鸟害建议

3.1 制定专业化巡视周期

3.1.1 制作鸟害分布图

排查杆塔周围河流、湖泊、水库、鱼塘、沼泽、草丛和树林等利于鸟类繁殖、生活的区域，并根据历年鸟害故障点和杆塔上鸟巢位置、数量等信息，将输电线路按区段划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级鸟害区域，形成输电线路鸟害分布图。鸟害区域分级数值按式（1）计算，鸟害区域分级如表3 所示，该方法参考DL／T 1570—2016 《架空输电线路涉鸟故障风险分级及分布图绘制》 风险等级划分原理并结合青岛电网运行经验总结得出，各地市可适当调整。

式中：A 为鸟害区域分级数值，分级方法见表3；α 为区段内环境系数，区段内有河流、湖泊、水库、鱼塘等时α=1，不利于鸟类繁殖的区段α=0；N 为历年鸟害发生次数；m 为区段内鸟巢数量，统计鸟巢时可采用人工巡视、检修记录、通道监控装置、无人机巡视等手段；βi为杆塔上鸟巢所在位置，鸟巢在绝缘子正上方时βi=1，鸟巢在横担处时βi=0.5，鸟巢在杆塔主干时βi=0.4。

表3 鸟害区域分级

3.1.2 制定鸟害活跃系数

根据青岛鸟害故障特征，鸟害发生时间主要集中在每年的3—5 月和8—11 月，其中3—5 月为鸟害最严重时间，制定鸟害活跃系数φj，如表4 所示。

表4 鸟害活跃系数

3.1.3 制定专业化巡视周期

根据鸟害分布等级，初步制定输电线路巡视周期Tk，如表5 所示，然后结合鸟害活跃系数φj，根据公式（2）重新修正巡视周期。

表5 专业化巡视周期

式中：t 为专业化巡视周期；φj为鸟害活跃系数；Tk为修正前巡视周期。

3.2 防鸟害综合治理措施

根据鸟害分布图，对鸟害严重区域采取多种防鸟设施，并经常检查、补充和更换，在鸟害故障高发期开展鸟害集中整治，及时清除影响线路安全运行的鸟巢。

鸟害故障多发生在直线塔或有悬垂跳线串的耐张杆塔，对于紧凑型耐张杆塔，间隙较小易发生鸟粪闪络，也应在其导线上方安装防鸟措施。

防鸟刺的材质、数量和长度，安装数量和打开角度均应满足要求，防鸟刺保护范围大于均压环外13 cm。

对一级鸟害区域增加无人机巡视，发现有积粪绝缘子及时对其补加防鸟措施，对严重者进行带电更换或清扫。

运行经验表明鸟类不易在钢管杆上筑巢，考虑经济性和维护工作量，钢管杆上可减少防鸟刺的使用，若防鸟刺安装不当可能给鸟类筑巢提供便利。

4 结语

青岛电网鸟害在35 kV 电压等级线路设备发生的概率远低于110 kV 线路和220 kV 线路。鸟害故障总体上有两个高发期：3—5 月的05∶00—12∶00 和8—11 月的02∶00—06∶00。青岛电网采取了防鸟刺、防鸟罩、声音驱鸟器等措施来防治鸟害，以防鸟刺和防鸟罩为主。

建议制作鸟害分布图并根据鸟类活跃系数重新修正专业化巡视周期，结合运行经验在鸟害高发期开展集中整治。