图文详解输电线路涉鸟故障防治技术

鸟类是一种非常聪明的动物。要科学有效地防治涉鸟故障，首先要了解鸟类，掌握线路涉鸟故障相关鸟类的习性、分布。

2.1

线路相关鸟类多样性

2011年至2012年，江西师范大学、江西省电力公司在南昌、抚州、上饶、宜春、九江、赣州等地开展了线路周边典型生境鸟类多样性考察。共记录鸟类93种。

2013年至2014年，郑州师范学院、河南省电力公司对河南省输电线路集中开展野外调查，对2003年-2013年线路涉鸟故障进行统计分析，记录到涉鸟故障相关鸟类89种。

2.2

筑巢鸟类

黑龙江佳木斯地区的活动的鸟类主要有喜鹊、乌鸦和隼，其中筑巢鸟类主要是喜鹊。

内蒙古锡林浩特地区筑巢的鸟类主要是乌鸦、苍鹰等鸟类[9]。

山东境内在输电线路上因频繁筑巢对运行线路造成威胁的鸟类主要是杂食型的留鸟, 例如喜鹊、灰喜鹊、鹰隼、猫头鹰等。

江西电网输电线路上的鸟巢主要为黑领椋鸟、喜鹊、麻雀、八哥、东方白鹳等鸟类所筑，其中黑领椋鸟是江西电网输电线路鸟巢类故障的主要鸟种。

南京师范大学在2009～2010年对广东揭阳地区的输电线路周边鸟类进行了调查，发现麻雀、金腰燕和黑领椋鸟是输电线路及其周边农田坡地鸟类的优势种，而黑领椋鸟是造成当地输电线路故障的主要鸟种。

根据江西师范大学和江西省电力公司实地调查，共记录鸟巢57个，绝大多数是黑领椋鸟的巢，占总巢数的79.3%。

▼表江西电网输电线路杆塔鸟巢数量统计

不同鸟类所筑鸟巢的形态、材料及对线路的危害程度各不相同。

▲ 喜鹊的巢

▲ 黑领椋鸟的巢

▲ 东方白鹳的巢

2.3

泄粪、电击类故障鸟类

引起泄粪类故障的鸟类主要是大型猛禽与大型涉禽。其中引起故障的大型涉禽包括鹭类和鹳类，但同样是大型涉禽的鹤类，因为后趾和前面三趾不在同一平面上，无法对握，不能在杆塔上站立。

黑鹳是引起山西吕梁地区输电线路鸟粪闪络故障的主要鸟类。

陕西汉中电网鸟粪类故障主要是由于白鹭、黑鹳等体型较大的鸟类。

青海省海南州330kV线路铁塔上多次发现老鹰筑巢，故障多为大鸟泄粪引起。

根据江西电网已有的故障记录，造成泄粪类、电击类故障的鸟类有东方白鹳、黑鹳。其中东方白鹳分布在鄱阳湖区的东南部，主要出现在进贤县、余干县和鄱阳县。

▲ 东方白鹳

2012年11月，220kV丰肖线（江西）位于丰城泉港镇#69塔发生一次大鸟泄粪类故障，运行人员除发现大量鸟粪外，还观察到有多只黑鹳在塔上栖息。

▲黑鹳在220kV丰肖线上活动

▲330kV唐玛线#137塔上栖息的老鹰（青海）

▲ 500kV孱复Ⅱ线（湖南）鸟粪类故障后地面发现的鸬鹚（鱼鹰）

▲ 500kV长万二线中相故障后地面发现的受伤的苍鹭（重庆）现场观察故障区段有大量苍鹭穿越酒杯塔塔窗

▲ 输电线路杆塔上的东方白鹳（吉林）

▲ ±400kV柴拉线

▲输电线路杆塔上的大鵟（青海）

▲输电杆塔上一群猛禽“开会”（新疆）

2.4

鸟啄类故障鸟类

啄损类故障包括对木质杆塔和复合绝缘子的啄损。前者主要反映在美国等木质电杆仍占一定比重的国家，而后者在我国多次出现。

2008年，运行单位在对1000kV特高压交流线路例行检查中，发现500余支复合绝缘子被鸟啄食，主要分布于河南南阳地区，经调查认定为喜鹊、灰喜鹊等鸟类所为。

▲复合绝缘子遭受鸟啄区域（河南）

2.5

鸟类相关习性

繁殖：

每年4至7月属鸟类的繁殖期，为保证繁殖顺利进行，鸟类筑巢活动也最频繁。运行经验表明，输电线路的鸟巢类故障在3月至8月发生次数最多，这与鸟类的繁殖行为密切相关。

▲2002～2012年江西电网输电线路鸟巢类故障月份分布

迁徒：

两个时段泄粪类和电击类故障相对较多，一是候鸟集群准备迁飞的月份，一是候鸟大量进入当地越冬月份。这两个时段的大型候鸟倾向于在河流、湖泊等地区集中，一些候鸟的集群数量可达到数千只，使得水系附近的杆塔发生泄粪和电击类故障的概率明显增大。

▲2002～2012年江西电网输电线路泄粪和电击类故障月份分布

筑巢位置的选择性：

部分鸟类对电力设施具有一定的偏向性。有过繁殖经历的鸟类出于对原巢址的依恋，往往会多年在同一地点繁殖。运行单位发现，有时候拆除鸟巢不但不能有效防止鸟巢类故障，反而增加了鸟类因重新筑巢活动的次数，更易引起线路跳闸。

▲ 220kV分袁线鸟巢故障(江西)

领地意识：

一般一基杆塔只有一个鸟巢。

以芬兰的两条同一走廊线路为例，虽然这两条线路设计、走廊完全相同，早先建的线路经常发生故障，而新建的线路却很安全。原因是当地的众多大鸟占据老线路后，都不愿意搬迁到新建线路上。

2.6

鸟类活动相关参数

鸟巢

鸟巢材料主要有稻草、藤、狗尾草、塑料薄膜、树枝等。

形态总体上一般呈圆形。

在鸟巢故障多发的九江地区观察发现鸟巢所用的茅草一般为1～1.5m。

鸟粪

形态：有研究者利用高速相机拍摄，发现大型鸟类的长串鸟粪可达2m，下落速度为2～5m/s。

电导率与盐密：经测量，220kV乐铜线（江西）两片大鸟鸟粪污染的绝缘子表面盐密值分别为0.172mg/cm²和0.154mg/cm²。

03、涉鸟故障机理

3.1

涉鸟故障

架空输电线路涉鸟故障主要有鸟类泄粪、筑巢、飞行、鸟啄等活动造成的架空输电线路故障。

根据电力部门的运行经验和国内外学者的统计分析，输电线路涉鸟故障可细分为鸟巢类、鸟粪类（包括泄粪类、鸟粪污染类）、鸟体短接类、鸟啄类、撞击类、次生类故障。

3.2

鸟巢类故障

鸟巢类故障是指鸟类在杆塔上筑巢时，较长的鸟巢材料使架空输电线路相（极）间或相（极）对地间的有效绝缘距离减少或短接，由此而引起的架空输电线路跳闸。

3.3

鸟粪类故障

鸟粪类故障是指鸟类在杆塔附近泄粪时，鸟粪形成导电通道引起的架空输电线路跳闸，或鸟粪附着于绝缘子上引起的沿面闪络。

3.4

鸟体短接类故障

鸟体短接类故障是指鸟类在活动时，身体使架空输电线路相（极）间或相（极）对地间的有效绝缘距离减少，导致空气击穿引起的架空输电线路跳闸。

3.5

鸟巢类故障

鸟啄类故障是指鸟类啄损复合绝缘子伞裙或护套，造成复合绝缘子的损坏或闪络。

3.6

次生类故障

3.7

次生类故障

鸟啄类故障是指鸟类啄损复合绝缘子伞裙或护套，造成复合绝缘子的损坏或闪络。

3.8

模拟实验

为深入分析涉鸟故障机理，划定典型杆塔的涉鸟故障风险区域。在江西省电科院和武汉大学在高压试验室开展了一系列的模拟试验，研究典型的鸟粪污染类、鸟巢类和泄粪类故障发生的影响因素，包括：

·模拟鸟粪染污的绝缘子串工频闪络试验。

·模拟鸟巢材料下垂情况下绝缘子串附近间隙的击穿特性。

·模拟鸟粪下落情况下绝缘子串附近间隙的击穿特性。

1 ）鸟粪的模拟：

鸟粪模拟液的污秽度用盐密表示，采用氯化钠、硅藻土和一定量的胶水配置。

第一片绝缘子涂覆绝缘子上表面180°扇形；其它绝缘子涂污范围为对应的180°环形，污秽靠近伞裙边缘，宽度为上表面半径的一半。

根据实验得出：

1）鸟粪的存在，使得绝缘子的耐污压电压将有一定程度的下降，严重情况下将仅为原污闪耐压值的74%左右。

2）对110kV线路，在b级污区采用7片瓷绝缘子，在严重鸟粪污秽情况下，可能在运行相电压下闪络，应引起一定的重视。c级污区采用9片瓷绝缘子，不会因鸟粪污染发生闪络。

3）对220kV线路，在b级污区采用15片玻璃绝缘子，一般不会因为鸟粪污染发生闪络。因此从试验数据上分析可知，在b、c级污区，只要绝缘配置到位，一般不会因鸟粪污染绝缘子表面导致污闪。

2）鸟巢、鸟粪类故障模拟试验

基本步骤：采用洁净绝缘子进行研究。将模拟鸟巢材料的一定长度，直径为3mm的铁丝从模拟横担上竖直下垂。铁丝与绝缘子保持一定的水平距离。讨论不同的铁丝长度和水平距离情况下的击穿电压变化规律。

加压方式：均匀升压法。升压进行试验，每种长度和水平距离下试验三次，两次试验间隔3～4分钟。

大鸟泄粪类故障模拟试验：模拟长串鸟粪下落时，上端离开横担的情况。对于上端未离开横担，即长串鸟粪保持地电位的情况，可参考鸟巢类故障模拟试验结果。

根据实验得出，在最高相电压下，各类绝缘子串的临界击穿距离如下所示。

3）鸟巢类故障风险计算

主要步骤：通过几何作图法，讨论不同水平位置、长度的鸟巢材料，在任意风摆角下，是否会发生空气击穿。求出鸟巢在距绝缘子串挂点在不同水平位置下，可引起空气击穿的最短鸟巢材料长度和相应的风摆角。

根据实验得出：

1）电压等级越高，可引起间隙击穿的鸟巢材料越长。根据运行经验，鸟巢材料长度一般在1至1.5m左右。500kV线路基本不存在鸟巢类故障的可能性。

2）500kV线路可不采取防鸟巢故障措施，220kV、110kV线路若按绝缘子挂点外侧0.6m防护范围封堵，分别可防止1.9m、1.3m长的鸟巢材料在任意风摆角下的间隙击穿风险。

3）对于110kV、220kV线路杆塔上已存在的鸟巢，若保证其在距绝缘子水平挂点2m以外，则鸟巢材料分别需达到2.2m、2.6m长，才可能发生间隙击穿，概率非常小。

防治鸟巢类故障，应根据杆塔构件尺寸选择防鸟盒或防鸟挡板进行封堵。封堵范围为：110kV、220kV线路边相横担头封堵长度不应小于0.8 m；中相封堵范围不应小于悬挂点两侧向外各0.6 m。

110（66）kV、220kV、330kV、500kV、750kV架空输电线路鸟粪闪络防护范围应分别为0.25 m、0.55 m、0.85 m、1.2 m、1.5 m。海拔高度1000m及以上地区防护范围应适当扩大。

鸟粪闪络防护范围：为阻隔鸟粪下落，以绝缘子挂点为中心的圆形区域，其半径与电压等级对应。

04、涉鸟故障特点分析

4.1

故障时间

鸟啄类故障是指鸟类啄损复合绝缘子伞裙或护套，造成复合绝缘子的损坏或闪络。

4.2

重合闸情况

4.3

塔型

1）500kV耐张塔未发生过涉鸟故障。220kV直线、耐张杆塔的故障概率相当。110kV直线杆塔的故障概率明显大于耐张杆塔。

2）各电压等级同塔双回路故障概率均明显小于单回路杆塔。

3）220kV线路干字型耐张塔的涉鸟故障概率最高，其次是П型杆和猫头塔。

4）110kV线路上字型杆塔和猫头塔的涉鸟故障概率最高，其次是П型杆和干字型塔。

4.4

相别

1）单回路鸟粪类故障，位置较高处的相别发生故障的概率较大，如上字型杆塔的中相、猫头塔中相、干字型塔的中相跳线处，П型杆中、边相发生的概率相当。

2）鸟类身体短路故障主要发生在500kV线路的酒杯塔中相，原因为大型鸟类飞行穿越酒杯塔中相塔窗时造成短路。

3）无论是鸟巢类还是鸟粪类故障，同塔双回线中相发生故障的概率最大，分析为中相横担向外伸出更多，便于鸟类下降和起飞。

4.5

输电线路涉鸟故障风险分级

对于电网运行维护来说，掌握与电网相关鸟类的活动区域特征，是涉鸟故障防治的基础工作，对于提高涉鸟故障防治的有效性具有重要作用。

不同类型的涉鸟故障（鸟粪类、鸟体短接类、鸟巢类和鸟啄类故障）对应的鸟种不同，其空间分布和防治对策也不相同，因此涉鸟故障风险分布图不只一种，而是由各省公司可以根据本地区涉鸟故障类型选择绘制。

江西电科院对江西电网历年来154次鸟巢类故障、4840次线路杆塔鸟巢、68次大鸟故障及活动记录进行统计分类，分析了这些杆塔与海拔高度、与水系距离及生境的相关性，并依此提出了涉鸟故障风险等级的划分原则。

式中：

N为全网鸟巢杆塔总数；

M为全网所有杆塔总数。

Ni为Ai区域中鸟巢类杆塔基数;

Mi为Ai区域中全部杆塔基数。

4.6

行标DL/T 1570-2016给出的划分原则

4.2

国标GB/T 35695-2017给出的原则

对涉鸟故障风险为Ⅰ级的架空输电线路区段，可不安装防鸟装置。

对涉鸟故障风险为Ⅱ级的架空输电线路区段，应根据运行经验对重要线路杆塔安装防鸟装置。

对涉鸟故障风险为Ⅲ级的架空输电线路区段，每基杆塔应安装防鸟装置。

05、涉鸟故障防治装置与应用

5.1

一般要求

防鸟装置不应存在影响架空输电线路安全运行和人身安全的隐患，不妨碍线路的维护检修工作，并方便安装固定。不宜采用结构复杂、易损坏或效果不持久的防鸟装置。

防鸟装置应耐受紫外线、雨、冰、风、雪、温度变化等外部环境和强对流恶劣天气。

防鸟装置结构应保持稳定，不应变形、松动、脱落，紧固件应加装防松脱措施。

▼ 主要防鸟装置及性能特点

5.2

防鸟刺

防鸟刺由多根针状金属丝组成，一端散开呈伞状，另一端在底部集中固定在杆塔上，防止鸟类栖息、泄粪的制品。

一般要求

a）防鸟刺使用寿命不应少于10年；

b）镀锌钢防腐工艺宜采用热镀锌或粉末渗锌方式；

c）防鸟刺应配有内锥形收拢装置；

d）防鸟刺端部应磨尖，锥度1:5；

e）U型连接金具应考虑防坠落设计形式；

f）防鸟弹簧刺和防鸟异型刺的弹簧绕圈应弹性良好，弯折90º后能恢复原状；

g）防鸟刺可根据用户需求，采取中心部分使用直刺，外围部分使用弹簧刺或异型刺的形式。

3种类型

2种连接金具

典型问题

5.3

防鸟挡板

防鸟挡板是指固定于架空输电线路绝缘子串上方横担，阻挡鸟粪在平板范围内下落的平板状制品。

防鸟挡板由板材、金属框架构成。金属框架一般由顺横担方向的扁铁和垂直横担方向的角钢构成。

防鸟挡板安装在绝缘子串上方的横担处，板材应使用金属框架固定。

典型问题

5.4

防鸟盒

防鸟盒是指填充于架空输电线路绝缘子串上方杆塔构架，防止鸟类在杆塔构架内筑巢的盒状制品。

典型问题

5.5

防鸟针板

防鸟针板：由固定于杆塔的底板和垂直底板的多根金属针组成，防止鸟类停留或筑巢的制品。

防鸟针板由钢板和钢针组成。按钢针的排列方式不同，分为单排刺、双排刺、三排刺和多排刺防鸟针板。

5.6

防鸟罩

防鸟罩是指安装在架空输电线路悬垂绝缘子串上方，阻挡鸟粪或鸟巢材料在其遮蔽范围内下落的圆盘形制品。

防鸟罩按绝缘材质不同可分为硅橡胶防鸟罩和玻璃钢防鸟罩。

5.7

防鸟护套

防鸟护套是指包裹绝缘子串高压端金具及其附近导线，防止鸟粪或鸟巢材料短接间隙引起闪络的绝缘护套。

5.8

电子式驱鸟装置

电子式驱鸟装置是指安装在架空输电线路杆塔上，通过发出声响、光波驱赶鸟类，防止其在杆塔上停留的电子装置。

典型问题

5.9

其它驱鸟装置

06、协调电网安全与鸟类保护关系

人们对野生动物的保护意识日益加强，涉鸟故障防治工作也因此存在一定难度。

在江西鄱阳湖地区的东方白鹳，是国家一级保护动物，省爱鸟协会协同森林公安对开展了一系列保护工作，线路运行人员不能随意进行鸟巢清理，而东方白鹳的活动又对线路运行构成一定安全隐患。

人造栖鸟平台：搭建在远离架空输电线路带电部位，引导鸟类栖息或筑巢的支撑架（盒）。

合理处置杆塔鸟巢，江西公司提出的原则如下：

1）不能伤害幼鸟、破坏鸟蛋。

2）对由短树枝构成的喜鹊巢，予以保留。其它鸟类如黑领椋鸟用藤、草等较长材料所筑的鸟巢，按下述方式处理。

3）对于离线路绝缘子串挂点水平距离2m以内的鸟巢，将鸟巢移至离杆塔较远的安全区内，并宜使用人工栖鸟平台辅助固定鸟巢。若鸟巢是由于封堵不到位引起，应及时对原鸟巢位置进行严密封堵。

4）对于离线路绝缘子串挂点水平距离2m以外的鸟巢，仅对较长鸟巢材料进行修剪，不对其进行移位。