高海拔地区直流线路防鸟害措施研究

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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 高海拔地区直流线路防鸟害措施研究 丹霞　索朗次仁 (西藏电力试验研究所,西藏　拉萨　850000) 摘　要:即将建设的青藏直流是我国西藏与内地联网的第一条线路,也是海拔最高的直流线路,其重大 意义不言而喻。青海、西藏自然保护区众多,鸟类的种群与数量均较多,加之树木较少,杆塔成为鸟类活 动的重要场所之一。青海、西藏的运行经验表明,鸟害成为当地线路故障的主要因素之一,因此必须对 青藏直流的防鸟害措施进行详细考虑。本文通过对青藏已运行线路的鸟害故障进行调查分析,总结国 内其他线路上鸟害及防治方法,提出了适合青藏直流线路的鸟害防治方法。 关键词:青藏直流线路　鸟害　防治措施 中图分类号: TM752 1　引言 近几年,随着人们爱鸟意识的增强和国家对枪支 的严格控制,鸟的数量大增,而可供鸟栖息的高大树 木、山林在减少,迫使鸟在输变电设备上降落、栖息,由 此导致电力设施故障多次发生,严重影响电网的运行 安全。国家电网公司生产部2006年的统计数据显示, 2004年1月至2006年10月底,公司220kV及以上线 路因鸟类造成跳闸共399次,占线路故障跳闸总数的 10143%。由于鸟类活动引起的线路故障仅次于雷害 和外力破坏,已经占据线路故障总数的第三位。 青藏高原环境特殊,有众多的自然保护区,分布在 青藏高原上的鸟类有370多种,其中被列为国家重点 保护的一、二类珍贵鸟类就有近30种。该地区虽然自 然气候较为恶劣,但鸟类保护较好,数量众多。如青海 湖的鸟岛,每年大约有10万只鸟在这里盛会、繁殖幼 雏,而藏族同胞素来有保护水禽的传统习惯,夏季水禽 常在湖滨岛滩繁殖,数量可观。国家电网公司规划的 青藏直流线路经过地区动物物种较少,但珍稀特有种 物种较多,种群数量大。鸟类约30种,其中7种为青 藏高原特有种。沿途大部分属于高原草甸地形,基本 没有较高的乔木类植物,在海拔较高的地区甚至灌木 都没有,因此高出地面许多的高压杆塔很容易称为当 地鸟类筑巢的首选。实际情况也是如此,在青海和西 藏已建线路中鸟害称为影响线路正常运行的严重问 题,尤其在西藏地区。 针对此种情况,我们对青海西藏地区已建线路的 鸟害情况进行了调查,并结合国内其他地区鸟害情况 和防治措施,对青藏直流联网线路的鸟害防治提出 建议。 2　青海地区线路鸟害情况 截至2007年7月,青海电网所辖维护330kV线路 41条, 总长23941541km; 110kV 线路148 条, 总长 5357196km; 35kV架空配电线路总长31061123km,电 缆长度201091km。从2005 年～ 2007 年青海地区 330kV输电线路跳闸情况分类统计如图1所示。 图1　2005～2007年青海地区330kV线路故障情况 从近三年青海地区线路故障情况统计可以看出, 鸟害在各类故障中占主要部分,尤其对于330kV 线 路,这也许和330kV线路杆塔高度较高、绝缘距离较 长,其他故障相对发生较少有关。 青藏铁路沿线110kV 线路青海段为纳赤台—五 道梁—沱沱河,沱沱河之后无110kV输电线路。青藏 铁路沿线110kV输电线路区域主要鸟类为:苍鹭、红 隼、高山兀鹫、苍鹰、阿穆尔隼、灰背隼、猎隼、游隼、大 嘴乌鸦、胡兀鹫、雀鹰、大鵟等,这些均属大型鸟类,加 之该处地形为高原戈壁、草甸,有大面积的自然保护 区,基本无乔木类树木,因此鸟类在线路杆塔上活动 频繁。 72 电力工业　　　　　　　　　　　　　　　　　《西藏科技》2009年12期(总第201期) © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 纳—五—沱110kV 输电线路2005 年12 月投运 后,在2006年6～7月发生鸟害事故3起, 2006年8月 对全线进行了防鸟刺加装和补装措施后,仅2007年发 生鸟害事故1起。 2006年发生的鸟害故障中, 110kV纳五线159#塔 和161#塔塔头B相鸟刺上搭有鸟窝,搭窝过程中鸟类 叼衔的绳索、铁丝、导火索等散落于杆塔上,因风力作 用与导线搭通,导致障碍发生。 2007年6月7日110kV纳五线鸟害故障中,其# 158塔A相横担处有鸟巢,鸟巢内的线绳外露约113 米长,悬挂在A相瓷瓶串处。原因分析是由于防鸟板 长期暴露在野外、防鸟刺的固定螺丝被大风摇晃松动, 使鸟刺脱落,鸟(乌鸦)重建鸟巢,在叼衔线绳过程中, 潮湿的线绳,导致了A、C相短路,造成线路跳闸。 2005年12月投运110kV纳五线、五沱线时安装 的防鸟刺因尺寸小(高度仅300mm) ,无法对直立式铁 塔的横担进行保护,以至于反被鸟类利用来搭窝,因此 应加大对横担及绝缘子的保护范围,杜绝鸟类在横担 上栖息和在绝缘子上方的横担上做窝。 目前,青海地区线路防鸟措施主要是防鸟刺、惊鸟 器、超声波驱鸟器、防鸟板等,效果较明显的是防鸟刺、 超声波驱鸟器。 3　西藏地区线路鸟害情况 西藏地区无220kV及以上电压等级线路,在当雄 - 那曲- 安多110kV线路投运前,已运行110kV线路 仅1000多公里,主要包括羊湖～江孜、羊湖～西郊、城 东～墨竹工卡、墨竹工卡～泽当、满～江～日、城东～ 城西、羊八井～拉萨、羊湖～贡嘎,绝大部分均在拉萨 附近。由于西藏地区自然条件及其他原因,在以往的 线路跳闸故障中,除永久性短路故障外,一般不通过寻 线方式寻找线路原因,因此,绝大多数线路故障原因不 明确,难以用于线路设计参考。 当雄～那曲———安多110kV 输电线路为青藏铁 路供电工程,该线路自升压110kV运行后,频繁发生 单相接地故障,根据运行部门提供资料,当雄———那曲 线路2005年7月1日～2006年2月25日共发生故障 跳闸32次,其中8次为A相、9次为B 相、15次为C 相接地故障;那曲～安多线路2005年1月1日～2006 年2月25日发生故障跳闸149次,其中A相70次、B 相21 次、C 相57 次接地故障, 1 次ABC 三相短路 故障。 对于该110kV线路频繁跳闸的原因,设计院对其 进行了设计校核,并会同运行人员一起进行了现场巡 查。结果认为造成该线路频繁跳闸的重要原因之一是 鸟害。 由于沿线无树木,飞鸟只能在铁塔悬垂绝缘子串 上方横担上筑巢,其鸟巢材料多为在铁路、电力线附近 衔来的铁丝、钢绞线、钢筋等废弃物,长铁丝悬吊、飘动 在空中、脱落现象严重,短接导线和铁塔的空气间隙, 容易引起跳闸,如图2～4所示。 图2　铁塔上鸟巢内杂物挂落　　　　　　　　　　　图3　鸟筑巢所用铁丝等杂物 　　从现场情况分析,青藏铁路、35kV电力线的建设, 在沿线留下大量铁丝、钢绞线等杂物,由于线路经过地 区无树木,飞鸟筑巢不能寻觅到树枝而只能利用散落 四处的铁丝、钢绞线等。从巡线人员拆除的部分鸟巢 中可见有长约018m的钢绞线、长约110～210m的8# 铁丝、网状细铁丝、编织袋、汽车风扇片、斧头等杂物。 鸟巢一般均筑在导线横担靠绝缘子挂点处,形状杂乱 无章,不少铁丝露出横担下表面,甚至发现长约1m左 右的铁丝悬挂在悬垂线夹处,当导线遇风摇摆时,极易 造成跳闸。 根据运行调查,在2006年春节前运行维护部门对 那曲～安多线路进行了防鸟处理措施(加装防鸟刺) , 73 《西藏科技》2009年12期(总第201期) 　　　　　　　　　　　　　　　　　电力工业 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 虽然整治措施不规范,但经过2～4月约3个月的运行 证明,那曲～安多线路跳闸明显减少,而没有进行任何 整改措施的当雄～那曲线路,其跳闸次数明显高于那 安线,这也说明鸟害是引起跳闸的重要因素。 图4　铁塔横担上的鸟巢 4　线路鸟害情况特点及分类 青藏直流工程沿线多大型鸟类,加之地形无树木 的特点,高大的杆塔很容易成为鸟类栖息、活动的场 所。目前,随着人们环境保护意识的增强,鸟类种群和 数目均不断增长,各个地方的鸟害事故也不断增多。 各地造成线路故障的鸟种类虽然不同,但故障原因并 没有太大的差别,例如鸟粪引起闪络、筑巢材料导致线 路短路等,因此总结目前输电线路中鸟害的特点以及 有效的防鸟害措施对于青藏直流线路的防鸟害设计有 重要的参考价值。 411　筑巢类 鸟类筑巢造成的线路故障主要指鸟类在输电线路 上筑巢及其相关因素所引起的跳闸故障。图4中所示 西藏安多- 那曲- 安多110kV 线路中的大量鸟类筑 巢也属此类。此类故障的肇事鸟主要有喜鹊、乌鸦、八 哥、鹞子、猫头鹰、苍鹰、雕、秃鹫等,属于发生地域广、 各种电压等级均有可能发生的故障类型。 412　鸟粪类 鸟粪类故障是指各种在输电线路杆塔上活动且泄 粪量较大的鸟类的粪便所引发的线路跳闸故障。此种 故障在110kV～500kV线路较多。 413　飞行类 飞行类故障主要使指鸟类在线路上空或导线之间 穿越飞行时造成的接地或相间短路。此种故障多见于 10kV与35kV输电线路。此类肇事鸟主要有乌鸦、喜 鹊等筑巢类鸟类以及黒鹳、雕等体型较大的鸟类。对 于110kV以上电压等级线路,由于其相间、相对地距 离长,基本不会发生此类故障,待建的青藏直流线路也 不用考虑此种鸟害类型。 414　鸟啄复合绝缘子 鸟啄类故障主要是针对复合绝缘子来说的。2005 年以来,在跨区电网输电线路的检修和运行中多次发 现复合绝缘子被鸟啄伤的情况,河南、湖北、山东和浙 江四省5条500kV交、直流输电线路上就发现123支 被鸟啄伤的复合绝缘子。造成鸟啄复合绝缘子的原因 目前并不明确,但一般带电线路极少发生鸟啄现象,另 外易于鸟类站立的地方也容易遭到鸟类啄食,这些可 以为防止鸟啄复合绝缘子提供设计依据。 5　线路鸟害的防治措施 根据对鸟害故障形成机理和基本特征的分析,并 结合多年的运行经验,按照输电线路鸟害故障防范原 理,可将其分为3类: ①驱鸟类,此类方法的主要原理 是阻止鸟类在杆塔上关键部分的活动。其方法包括防 鸟笼、防鸟刺、惊鸟器、驱鸟器等便属于此类措施的一 种; ②留鸟类,此类方法是通过提高绝缘或应用遮挡装 置,在不影响鸟类正常栖息的情况下,来保证电力设备 安全运行; ③加强绝缘防护,此类主要针对鸟啄复合绝 缘子,在线路投运前安装防治鸟啄的护套或者通过改 变均压环设计来避免鸟类滞留。 511　驱鸟技术 51111　防鸟刺。防鸟刺容易制作,安装方便,成本低, 使用得较为普遍,效果良好。在绝缘子串悬挂点正上 方的横担上安装防鸟刺,由于防鸟刺的钢丝张开,可以 阻止鸟在安装地点筑巢、降落、起飞、停留和排泄鸟粪, 避免绝缘子串闪络跳闸。 运行经验表明,安装防鸟刺不存在鸟习惯性问题, 效果显著,并且价格低廉、结构简单,易于安装,没有运 行维护量。但防鸟刺也有一定的缺点,比如:安装上防 74 电力工业　　　　　　　　　　　　　　　　　《西藏科技》2009年12期(总第201期) © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 鸟刺,线路停电检修时,作业人员上下导线不方便,容 易钩住工作服、安全带等。 51112　惊鸟器。惊鸟器是主要是通过惊吓鸟类,使其 不敢在杆塔落脚。目前普遍使用的惊鸟器有三种类 型: ①采用静态装置,即在杆塔顶部设置醒目颜色标志 或仿生模型,用以惊吓鸟类,如刷红漆、挂惊鸟牌、挂风 铃、安装鸟类天敌模型等; ②安装仿声装置,如太阳能 鸣响惊鸟装置等,在装置中存有鸟类天敌或其他刺耳 声音片断,当鸟类靠近装置时发出声响或定时发出声 响以达到驱鸟作用; ③采用转动装置,如转动风车、防 鸟滚轮等,惊鸟器固定在杆塔上,对鸟有一定恐吓作 用,其制作简单,易于安装。但时间长后鸟类会习惯, 失去作用。 51113　防鸟笼。防鸟笼主要安装在水泥型耐张杆跳 线的上方,以阻止鸟类在该部位活动。运行经验证明, 防鸟笼的防鸟效果比较好,凡安装防鸟笼的杆塔,基本 不再发生鸟害故障。其缺点是加工比较麻烦,而且安 装在铁塔上容易被盗。 51114　绊鸟器。一般由3根向上的钢丝叉开一定的 角度组成,在绝缘子正上方鸟类停留空间设置障碍,其 安装简单、成本低、寿命长,主要针对大型鸟类停留必 须有展翅空间这一点,迫使鸟类主动避开绝缘子正 上方。 51115　电子驱鸟器。电子驱鸟器以语音驱鸟为主,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。此类设备 也存在鸟类的习惯化问题,当鸟类受到重复刺激后,逃 避反应会逐渐减弱,最后可能完全消失。另外此类设 备对环境产生的噪声污染也是必须考虑的因素,尤其 对于修建在对野生动物保护有特殊要求的青藏地区。 因此,此类设备在本地区中不宜采用。 51116　超声波驱鸟器。此类设备主要功能是利用单 片机技术,随机发出某一频率的超声波,使鸟类受到刺 激而离开现在的场所,包括电源部分、定时复位电路、 主控单元部分、驱动及发声单元部分,电源部分采用太 阳能电池板和蓄电池双重供电。 超声波驱鸟器通过发出超声波,使鸟远离铁塔,超 声波驱鸟器比声音驱鸟器安静,在国内线路上已有使 用,但实用效果仍有待检验。另外,目前此类设备对于 其他野生动物的影响仍不明确,对于青藏地区特殊的 自然保护要求,倘若超声设备对其他动物有一定的影 响,那大规模采用此类设备将导致极为严重的后果。 512　留鸟技术 51211　绝缘防鸟挡板。在绝缘子串悬挂处的横担下 方安装绝缘挡板,可防止鸟类在横担上或鸟巢内栖息 排泄鸟粪引起绝缘子串短路跳闸。绝缘挡板一般由环 氧树脂板做成。结构简单、价格低廉、易于制作。但是 安装防鸟挡板后,线路检修人员下绝缘子串检修比安 装有防鸟刺的杆塔更困难。 51212　横担封堵板。横担封堵板是采用铝合金槽钢 按铁塔型号加工的封堵板,在横担头向(横线路方向) 外伸出加工鸟踩踏板,可临时在塔上进行插销式安装, 鸟类栖息在封堵板上排泄稀鸟粪因离开绝缘子串而不 会短路闪络跳闸。 铝合金槽钢拆卸式横担封堵板可承担作业人员踩 踏重量,封堵后成平面形式,鸟类若在平面封堵板上筑 巢后易被风吹刮掉,经运行证明鸟类不会在此类平板 上筑巢,同时鸟在封堵板上排泄稀鸟粪,由于稀鸟粪离 开绝缘子串而不会引发线路短路跳闸,是较理想的防 鸟装置。缺点是只能在平头横担头塔型(中相所有塔 型均有效)安装,尖头边相横担头顺线路方向鸟排泄 稀鸟粪,由于离绝缘子串很近,仍可引发短路跳闸,若 在尖头横担顺线路方向安装铝合金封堵板有一定困 难,另外对平头横担双挂点串形式杆塔,鸟在封堵板上 排泄稀鸟粪,因离绝缘子串近,防止鸟粪下泄效果不 理想。 51213　大伞裙。安装大伞裙主要包括在绝缘子串顶 部或中部加装大盘径瓷、玻璃绝缘子,在鸟粪下落时, 起到阻档作用,减少鸟粪闪络。 安装大伞裙能一定程度地防止鸟粪闪络。大盘径 绝缘子可由绝缘子厂家生产,属定型产品,相对而言, 直径不如后两者做的大。安装大盘径玻璃钢伞裙在山 西忻州地区应用过,缺点是本身自重大,如用在合成绝 缘子上,上方必须加挂一片瓷绝缘子或玻璃绝缘子,以 支撑其重量。另外,直径过大,影响下线检修。大硅橡 胶伞裙优点是与合成绝缘子同一材料,不增加检修工 作,在山东威海地区少量应用过,缺点是材质较软,在 自重作用下有所变形,价格较高。 这种措施对110kV及其以下线路效果比较明显, 随着电压等级的升高,闪络所需距离越来越大,其效果 也就越差。 51214　防鸟粪均压环。防鸟粪均压环为对接式安装, 上均压环是两片形状尺寸完全相同,边缘为半圆弧形, 是用铝铸造而成的圆形整体平面或锥面,能有效防止 鸟粪等污染物靠近绝缘子形成串状导致闪络,具有耐 75 《西藏科技》2009年12期(总第201期) 　　　　　　　　　　　　　　　　　电力工业 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 腐蚀、均压效果显著特点。 近年来,随着复合绝缘子用量增加,防鸟粪均压环 作为附件应用量也在不断增加,在部分地区已取代管 式均压环。220kV 及以下线路一般配盘径300mm均 压环, 500kV线路一般配盘径400mm均压环。 此种方法针对直线悬垂串有效果,对于V型串实 际上不能起到防鸟粪闪络的效果,但其采用盘形均压 环对于防止鸟落在其上啄食复合绝缘子有一定的 作用。 513　对鸟啄复合绝缘子的防护 针对鸟啄复合绝缘子的特点,目前对鸟啄复合绝 缘子的防护方法分为:在线路投运前增加对复合绝缘 子的保护措施;在线路停运检修时注意检查复合绝缘 子是否存在损伤;改变均压环结构,使得鸟类无法在均 压环上停留;使用双串结构增加运行可靠性等。 在复合绝缘子带电后,鸟类受电场影响一般不会 再在导线上停留,加之目前复合绝缘子均采用耐酸芯 棒,即时护套破损,在几年内也不会发生芯棒断裂的情 况,所以在复合绝缘子投运后鸟啄已经不是一个影响 运行的问题。为了尽量降低故障发生的可能,仍可采 取一定的措施来进行保护。 6　结论 通过整理分析青藏地区输电线路鸟害的事故资 料,总结现有防鸟害有效措施,对青藏直流工程防鸟害 得出主要结论如下: 611　青藏地区具有众多自然保护区,鸟类活动频繁, 鸟害已经成为影响输电线路安全运行的主要因素之 一。青藏直流工程所经过区域基本无树木,鸟类多在 杆塔上活动、筑巢,鸟害对其影响更大,必须安装防鸟 害设备。 612　针对青藏直流工程的实际情况以及国内各种防 鸟措施的实际效果,推荐防鸟害措施如下:在杆塔适当 位置安装防鸟刺,但应注意合理设计防鸟刺长度及覆 盖范围,以防止鸟在防鸟刺上活动、筑巢;在横担合适 部分可考虑安装横担封堵板,这样可减小对于检修的 妨碍;根据杆塔实际情况,也可采用防鸟笼、绊鸟器等。 不推荐采用电子类驱鸟、脉冲驱鸟设备。 613　针对复合绝缘子鸟啄问题,推荐采取复合绝缘子 带电前的保护措施,均压环采用防鸟害结构。线路带 电投运后,只要在正常巡视中多加注意,鸟啄不会成为 影响复合绝缘子使用的因素,更不会对线路安全运行 产生影响。 参考文献 〔1〕　吴琦,唐思贤,乐观1机场鸟击事故灾害的生态 防治[ J ]1中国安全生产科学技术, 2006, 2 (1) : 40 - 44 〔2〕　郝锡联,易国栋1机场驱鸟方法的探究[ J ]1吉 林师范大学学报(自然科学版) , 2005, 2: 45 - 46 〔3〕　胡玉洪,朱翔,魏天昊等. 昆明(巫家坝)国际机 场鸟害防治研究[ J ] 1云南环境科学, 2003, 22 ( 3) : 12 ～14 〔4〕　孙瑜铁1铁岭地区220kV线路鸟害分析及防范 措施[ J ]1电力安全技术, 2004, 4 (6) : 23 - 25 〔5〕　雍军,沈庆河,胡晓黎,等1输电线路防鸟害闪 络措施的研究[ J ] 1山东电力技术, 2004, 6 ( 140) : 41 - 43 〔6〕　韩国平1高压输电线路鸟害故障特征及防止对 策[ J ]1山西电力, 2005, 4 (127) : 66 - 68 〔7〕　廖寿成1输电线路防鸟害技术的研究与实践 [ J ]1浙江电力, 2007, 1: 33 - 36 〔8〕　郭伟跃1美国输电线路和变电站电气设备防鸟 害措施1中国电力, 2006, 39 (8) : 82 - 84 〔9〕　高永峰,牛问哲,杨志武,等1蒙西电网输电线 路鸟害故障原因分析及预防措施[ J ] 1内蒙古电力技 术, 2002, 20 (5) : 1 - 3, 35 编校　土登达杰 更　正　启　事 本刊2009年第11期第68页中“西藏境内除外,目前日喀则市亚东县也在大量栽培八仙花”应改为“西藏境 内除拉萨外,目前日喀则地区亚东县也在大量栽培八仙花”。 《西藏科技》编辑部 76 电力工业　　　　　　　　　　　　　　　　　《西藏科技》2009年12期(总第201期)

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