输电线路和500_kV变电站鸟害分析及防治措施_王楠.pdf

第26卷 第1期2023年2月Vol.26 No.1Feb.2023山东电力高等专科学校学报Journal of Shandong Electric Power College0引言随着生态环境的改善，鸟类栖息地面积逐渐增大，鸟类数量不断增加。与之相对应，电网设备涉鸟故障及隐患数量也呈上升趋势。本文以沿海某省电网为例，对鸟害及其防治措施进行分析。该省境内中部山地突起，西南、西北低洼平坦，东部缓丘起伏；境内湖河交错，水网密集，各类水库间杂分布；具有广袤的沿海滩涂和多处湿地，使该省成为众多水鸟的重要栖息地和迁徙鸟类的中转站。因此有必要对该省电网涉鸟故障及隐患进行分析研究。本文针对近年来该省电网设备涉鸟故障及隐患多发的情况，分析该省输电线路及500kV变电站发生的涉鸟故障特征，阐述了该省防治涉鸟隐患及故障的技术措施和组织措施。1输电线路鸟害分析输电线路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、鸟啄食复合绝缘子等1。其中，鸟粪污闪是造成线路跳闸的主要原因。20102021 年该省输电线路共发生鸟害故障407次，其中110 kV鸟害故障145次，220 kV鸟害故障241次，500 kV鸟害故障20次，具体如表1所示。由表1可见，该省鸟害故障主要以220 kV和110 kV为主，500 kV及以上输电线路的鸟害故障较少。1.1输电线路鸟害故障的时间特征20162019年该省输电线路鸟害故障月份分布统计图如图 1所示。由图 1可见，鸟害故障数量呈“双驼峰”曲线：每年3月和4月是主峰，鸟害故障最输电线路和500 kV变电站鸟害分析及防治措施王楠1，黄鹏超2，李建志1，菅亮亮1，张震1（1.山东中实易通集团有限公司，山东济南250003；2.国网山东省电力公司超高压公司，山东济南250003）摘要：分析了某省输电线路鸟害故障的时间、地域、环境特征以及500 kV变电站鸟巢隐患位置、鸟巢隐患时间、鸟粪隐患位置特征，阐述了该省鸟害防治的具体措施，并提出了相应的建议，以进一步减少鸟害故障数量，降低鸟害对电网安全稳定运行的影响。关键词：输电线路；变电站；鸟害；防治措施中图分类号：TM63；TM75文献标志码：B文章编号：2096-9104（2023）01-0023-05Analysis of Bird Damage and Preventive Measures for PowerTransmission Lines and 500 kV SubstationsWANG Nan1，HUANG Pengchao2，LI Jianzhi1，JIAN Liangliang1，ZHANG Zhen1（1.Shandong Zhongshi Yitong Group Co.，Ltd.，Jinan 250003，China；2.State Grid Shandong Electric Extrahigh Voltage Company，Jinan 250003，China）Abstract：The time，region and environmental characteristics of power transmission line bird damage faults in a province，as wellas the location and time characteristics of bird nest hidden danger and the location characteristics of bird dropping hidden dangerin 500 kV substations are analyzed.The specific bird damage preventive measures used in the province are expounded，and thecorresponding suggestions are put forward，so as to further decrease the number of bird damage faults and reduce the impact ofbird damage on the safe and stable operation of the power grid.Keywords：power transmission line；substation；bird damage；preventive measure收稿日期：2022-11-04作者简介：王楠（1984），男，工程师，主要研究方向为电力设备故障分析、电力技术应用等。23山东电力高等专科学校学报第26卷 第1期Vol.26 No.1为集中；9月份是次峰，冬季的11月、12月和1月鸟害故障数量最少。表1输电线路鸟害故障统计表单位：次项目年份总计201020112012201320142015201620172018201920202021鸟害故障数量110 kV13459161239231986145220 kV91317142929202016302222241500 kV3141144220660 kV11总计101621223945366040543430407图1该省输电线路鸟害故障月份分布统计图该省输电线路鸟害故障每日发生时间分布统计图如图2所示。由图2可见，鸟害故障在一天内各时段均有可能发生，但大多发生在中午之前，其中清晨5时至6时故障次数最多。鸟害故障时段分布特征与鸟类生活习性息息相关。1.2输电线路鸟害故障的地域和环境特征该省鸟类分布格局存在几个热点区域，分别是沿海滩涂及周边岛屿地区、中部山区、湿地区域。通过梳理该省输电线路鸟害故障发生的地域信息发现，鸟害故障分布比较广泛，涵盖该省全境，沿海地区鸟害故障数量较内陆地区多，鸟害故障与鸟类活动区域的分布大致相同。图2该省输电线路鸟害故障每日发生时间分布统计图2500 kV变电站鸟害分析变电站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、鸟啄食复合绝缘子等。其中，鸟粪污闪、鸟巢材料短路是造成变电站跳闸的主要原因 2。该省建有500 kV变电站50余座，自2021年4月至2022年3月，未发生涉鸟隐患的500 kV变电站仅占变电站总数的 7.4%；累计发生涉鸟隐患 330 个，其中鸟巢隐患307个，鸟粪隐患13个，鸟类活动隐患10个，具体如图3所示。图3该省500 kV变电站涉鸟隐患统计图2.1变电站鸟巢隐患位置特征变电站通常位于郊区、田野等地广人稀的地方，鸟类活动非常频繁3。通过梳理该省500 kV变电站24内的鸟巢隐患位置发现，鸟类倾向于在变电站内的龙门架构、爬梯、变压器、电抗器、线槽等位置筑巢。按鸟巢数量由多到少排序，鸟巢位置统计结果如图4所示。由图4可见，鸟类在龙门架构、爬梯等高处筑巢数量多于其他位置，占鸟巢数量的70.7%。图4该省500 kV变电站鸟巢隐患位置统计图变电站的龙门架构因其特殊作用及结构特点，会吸引喜鹊等诸多鸟类在该处筑巢。鸟类在龙门架构筑巢时，往往会选择牢固、支撑点多的位置进行搭建，如龙门架构横梁与叉梁的支撑点处。该省属暖温带季风气候类型，冬季气温较低。变电站主设备运行时的温度高于周边环境温度4。因此，冬季变电站主设备运行所产生的热量为小型鸟类提供了良好的热量补充。秋冬季，鸟类喜欢在主变压器本体的散热片或油枕下方筑巢。这些鸟巢可能导致变压器瓦斯继电器误动，威胁变压器的安全运行。还有许多鸟类可能钻进变压器套管绝缘防护罩或交流滤波器的空气间隙中，甚至在其中筑巢。有些小型鸟类筑巢时，会选择把巢筑在户外断路器的构架、隔离开关的底座槽钢中。鸟类在此处筑巢，会导致隔离开关机械传动卡涩甚至失灵，严重影响变电站电气设备的安全运行。部分小型鸟类会将巢筑在站内线槽中，当鸟类在巢中活动时，会啄咬线槽内的电缆外绝缘，导致电缆短路、通信中断等故障，甚至造成继电保护装置误动。经现场勘查，发现这些位置具有共同的特征：遮挡严密、隐蔽性强，内部高度、空间适中，方便进出5，可以躲避天敌。当内部空间无法有效保护自身安全时，小型鸟类通常不会筑巢。文献 6 研究了鸟类筑巢所使用的材料，主要有树枝、草茎等。在晴朗干燥的天气下，这些材料具有一定的绝缘强度，不会造成电气设备接地或相间故障。但在雨、雾、霾等潮湿天气下，鸟巢材料受潮，绝缘强度下降，会导致电气设备发生故障7。2.2变电站鸟巢隐患时间特征该省500 kV变电站鸟巢隐患发生月份统计图如图5所示。由图5可见，变电站鸟巢隐患发生的时间特征与输电线路鸟害故障发生的时间特征类似，同样呈现“双驼峰”曲线，高峰发生在3月至6月，次峰发生在10月至11月，1月至2月最少。图5该省500 kV变电站鸟巢隐患发生月份统计图现场勘查部分500 kV变电站的鸟巢隐患，发现3月至5月变电站鸟巢隐患主要以喜鹊等鸟类所筑鸟巢为主，鸟巢位置主要集中于站内架构等高处；10月至11月，喜鹊等鸟类所筑鸟巢数量相对减少，小型鸟类所筑鸟巢数量增加，鸟巢位置主要在站内在运电气设备周围；1月至2月几乎没有鸟类在站内筑巢。站内鸟巢隐患的时间特征符合该省的季节气候特征与鸟类生活习性。2.3变电站鸟粪隐患位置特征鸟类在变电站内的活动频率与鸟巢数量有关。随着鸟类活动的频繁，变电站内鸟粪隐患的数量也相应增加。对统计的13次鸟粪隐患进行分析，鸟粪出现在电抗器下部地面5次，隔离开关和断路器附近地面4次，变压器附近地面2次，电容器下部地面2次。经进一步检查发现，发生鸟粪隐患的变电站内均存在鸟巢。鸟类在变电站内的架构上停歇时排泄的鸟粪下落会污染绝缘子及各种套管。如果没有及时发现并清洗受鸟粪污染的绝缘设备，遇阴雨或大雾天气时容易造成绝缘击穿放电8。2020年4月，该省某500 kV变电站内500 kV母王楠，等：输电线路和500 kV变电站鸟害分析及防治措施25山东电力高等专科学校学报第26卷 第1期Vol.26 No.1线两套母差保护动作，500 kV母线跳闸失电，未损失负荷。经现场检查，发现500 kV母线最北侧终端球和正上方架构处各有一处放电迹象，下方地面有鸟粪及金属融化物。通过调阅监控发现跳闸前2分钟有鸟类活动痕迹，通过近距离观察故障点发现母线终端球头处故障点垂直下方存在鸟类粪便，确定为鸟类排泄物导致母线对地（架构）放电，引起母差保护动作。3涉鸟隐患及故障的主要防治措施该省结合自身涉鸟故障的特点，采用组织措施与技术措施相结合的方式，有针对性地开展鸟害防治工作，以降低鸟害对电网安全运行的影响。3.1技术措施1）安装合格的防鸟装置。防鸟装置可分为驱离型和占位型两种。常见的驱离型防鸟装置有风车驱鸟器、超声波驱鸟器、仿声驱鸟器、激光驱鸟器；常见的占位型防鸟装置有防鸟刺、防鸟挡板等。许多文献总结了目前在电力系统内已广泛应用的各类防鸟装置的特点及其运行环境要求9-14。由于鸟类适应性强，防鸟装置单独使用时，往往无法达到预期效果，例如该省某500 kV变电站曾出现过鸟类停留在防鸟装置上休息的现象，如图6所示。在安装、使用这些防鸟装置时，宜结合输电线路及变电站实际情况搭配使用，以达到降低电网涉鸟故障数量的目的15。图6鸟停留防鸟装置上休息2）推广应用新型防鸟装置。该省从 2019年开始，为输电线路绝缘子加装涂覆防污闪涂料的复合绝缘防鸟罩、防鸟害防风偏绝缘包覆装置等新型防鸟装置，并将这些防鸟装置与伞形防鸟装置搭配使用。目前，复合绝缘防鸟罩及防鸟害防风偏绝缘包覆装置分别在省内已安装近5万套和2万套，效果显著。由表1可见，2019年至2021年，输电线路鸟害故障数量已呈逐步下降趋势，原因是新型防鸟装置阻断了鸟粪的放电通道，鸟粪不会造成沿绝缘子串的闪络或空间闪络。3）“驱”“引”结合，综合治理。总结鸟害防治经验，拓宽鸟害防治思路，将“驱”鸟与“引”鸟16相结合。近年来，该省采取“电网生态化、小鸟住新家”的策略，营造人与鸟类和平共处的氛围。例如在线路上安装托盘式八边形的人工鸟巢，同时采用同塔移巢安置法，吸引鸟类在安全之处筑巢。4）利用智能巡检技术开展防鸟、驱鸟工作。智能巡检技术的应用在减少涉鸟隐患和故障数量方面取得初步成效。该省已开展输电线路、变电站无人机巡检工作，对电气设备进行巡检的同时，利用图像识别技术对电气设备上的鸟巢进行识别。文献 17-18 研究了基于深度学习的鸟巢图像识别算法，随着这些算法的应用，鸟巢的图像识别成功率逐步提高，可有效协助电网运行人员尽早发现鸟巢，减少电网鸟巢故障发生的次数。3.2组织措施1）统筹规划，多措并举，综合治理。根据鸟类活动规律，制定可行的反措计划，定期开展 架空输电线路涉鸟故障风险分级及分布图 的绘制工作；采用差异化鸟害防治措施，在级鸟害风险区加大资金及人力投入，多措并举减少鸟害故障数量。2）制定鸟巢巡视清扫计划表。在鸟类活动频繁的月份，增加鸟巢巡视次数，必要时开展鸟巢清除专项工作；在其他月份，结合日常巡视，开展对输电铁塔、架构等电力设施的鸟巢巡视工作；加强对变电站隔离开关底座架构、电缆（线）槽内部、电气设备绝缘护套等不易进行鸟巢图像识别的部位的巡视力度，发现鸟巢尽快拆除，尤其要及时拆除输电线路绝缘子挂点上方、变电站内电气设备套管上方龙门架构上的鸟巢。3）建立鸟害防治专项档案。档案中应包括变电站或线路名称、发生隐患的电气设备名称或杆塔号、电气设备运行环境等，同时还应包括防鸟装置的制造26单位、安装数量、安装时间、巡视检查情况等内容19。4）定期开展防鸟装置质量抽检工作。依据 国网运检部关于印发架空输电线路防鸟害装置安装及验收规范（试行）的通知、GB/T 356952017 架空输电线路涉鸟故障防治技术导则 等相关标准，对防鸟装置的外观、尺寸、防护半径、打开角度等进行检测，杜绝安装、使用不合格的防鸟装置。5）定期对防鸟装置进行检查维护。利用输电线路和变电站停电检修的时机，检查防鸟装置的有效性、稳固性及锈蚀等情况，对损坏、变形等失效的防鸟装置及时修复或更换，并做好相应的记录。及时开展变电站内电气设备绝缘套管和绝缘子串上鸟粪、污秽的清洗工作，特别是鸟类活动频繁的变电站及直流换流站，应适当增加清洗次数，以保证电气设备的外绝缘良好20。4建议针对目前该省输电线路鸟害防治相关经验与研究成果比变电站鸟害防治经验与成果丰富的情况，本文提出以下建议：变电站运行人员要注重鸟粪隐患的信息收集，为后续研究分析提供可靠的数据支撑；变电站相关技术人员可借鉴输电线路安装的防鸟板、复合绝缘防鸟罩等防鸟装置，研制适合站内电气设备的防鸟绝缘护套、防鸟格栅及龙门架构防鸟网等防鸟装置；定期开展变电站鸟害防治技术交流活动，总结事故经验，交流鸟害防治的新技术并加大新技术的试点应用力度。5结语电网的鸟害防治是一项长期、细致的工作。本文通过对某省输电线路及500 kV变电站涉鸟故障及隐患的梳理与研究，分析了该省输电线路鸟害故障的地域、时间等特征及500 kV变电站鸟巢、鸟粪隐患的分布特征，阐述了该省开展鸟害防治的措施，提出了变电站鸟害防治工作建议，对加强该省鸟害防治工作具有一定的指导意义。参考文献1王永昆，李波，孙永杰，等.青岛电网输电线路鸟害故障分析与防范措施 J.山东电力技术，2020，47（1）：29-33.2朱晶亮.变电站鸟害防治措施 J.浙江电力，2013，32（2）：73-76.3陈硕，池浩南，林海.变电站驱鸟器存在问题及改进措施 J.中国新技术新产品，2018（6）：37-38.4梁桂新，翁钰荃，陈建泉.变电站驱鸟问题分析 J.机电信息，2016（33）：169-170.5刘海涛.变电站防鸟害分析及防护措施 J.中国新技术新产品，2014（23）：186-187.6汪伟.微栖息地营造方法在城市动物园鸟类展区设计中的应用以苏州上方山动物园鸟类展区改造设计为例 D.苏州：苏州大学，2018.7雍军，沈庆河，胡晓黎，等.输电线路防鸟害闪络措施的研究 J.山东电力技术，2004，31（6）：41-43.8陈红专.变电站“人鸟大战”福建省宁德电业局探索变电站鸟害防治 J.农电管理，2012（8）：30-31.9杜大全，苗俊杰，郑娜.并联电容器组鸟害的防治策略 J.河北电力技术，2010，29（5）：33-34，51.10 胡坚，郭浩，章志鸿.输电线路鸟害综合防治技术研究 J.河北水利电力学院学报，2020（3）：42-47.11 沈琼妹，吴碧海，王建勇，等.变电站智能型激光驱鸟装置的研究 J.电子测试，2022，36（7）：104-106，112.12 王井营，李龙坤，杜玉营，等.架空输电线路鸟害分析及防范措施 J.电力安全技术，2021，23（10）：35-38，42.13 乔飞，刘芮，秦子越，等.上海架空输电线路涉鸟故障分析及其防范措施 J.机电信息，2022（1）：6-10.14 李帆，李阳林，张宇，等.架空输电线路涉鸟故障分析与防范 J.中国电力，2019，52（10）：92-99.15 张浩，方宇，陆松.220 kV变电站立体防鸟害系统 J.电力安全技术，2021，23（5）：67-69.16 孙立荣.引鸟策略在输电线路鸟害防治领域的研究与应用分析J.科技创新导报，2017，14（28）：75-76.17 庞宁.基于深度学习的输电线杆塔鸟巢检测与识别 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