分析鸟粪闪络事故的机理及影响因素

变， 通道末端与导线侧高压端的空气间隙电场强度急剧增大，使绝缘子承受的大 部分电压都加在这两段空气间隙上。在强电场的作用下，空气间隙区域内发生极 强烈的游离（温度高达几千度） ，形成火花或电弧，电弧迅速向鸟粪通道中间发 展，最终形成稳定燃烧的电弧通道，引起线路跳闸。统计发生在巴里坤地区的 4 起鸟粪闪络事故均可以用上述机理解释，山巴一线鸟粪闪络事故尤其明显，鸟粪 在水平耐张瓷瓶串上留下较长痕迹，可以判断鸟粪通道较长；同时放电形成的电 弧使第一片瓷瓶的钢帽完全烧透，由此不难想象放电发生的剧烈程度及温度。
四、影响鸟粪闪络发生的因素 （一）鸟粪性状
鸟粪通道的粘性、 横截面积、长度均不同程度影响绝缘间隙放电的形成和发 展。鸟粪粘性过低，易分散，粘性过高，不易伸长，两种情况都难以形成较长的
连续通道。因此，只在粘性合适的情况下，才可能发生鸟粪闪络事故。根据重庆 大学的实验研究表明[3]，相同粘性的鸟粪，在一定长度条件下，横截面积越大， 间隙发生击穿的电压越低。相同粘性的鸟粪，在横截面积一定的条件下，鸟粪通 道越长，通道端部的电场强度增加越大，间隙发生击穿的电压越低。
图 3 实验结果拟合曲线（依据重庆大学实验数据制表）
对于 220kV 的复合绝缘子串，当鸟粪沿绝缘子表面滴落时，长度达到 1.5m 到 1.8m 之间时容易发生闪络[5]。巴里坤地区固有的大型鸟类苍鹰，其排便多呈 喷雾状态， 粪便通道横截面积较大，当粪便在靠近绝缘子的边缘尤其是均压环附 近落下时 （图 1 所示） ，通道前端急剧增大的电场强度就极易引起绝缘间隙击穿。 对于迁徙来的大型鸟类，初期由于水土不服及环境变化等因素，粪便性状较稀。 虽然鸟粪通道的横截面积不大，但长度通常可达 1m 以上。结合山巴一线 193 号 杆分析，瓷瓶串与引流线的最大距离为 2.3m，最小距离为 1.7m，当连续的长达 1m 以上的鸟粪在瓷瓶串上方落下时，畸变的电场足以使绝缘击穿，引起线路跳 闸。
分析鸟粪闪络事故的机理及影响因素
曾东 陈建军 杨金成 韩斌
摘要 架空输电线路附近的鸟类活动极易引起线路跳闸事故。各类鸟害事故中，鸟粪闪 络的发生频率最高。 文章结合几起事故实例介绍了鸟粪闪络的类型，浅要分析了 鸟粪闪络事故发生的机理， 提出了鸟粪性状、环境参数是影响鸟粪闪络发生的重 要因素。 关键词 输电线路、鸟粪闪络、机理、影响因素 引言 巴里坤草原地处哈密地区西北部，海拔 1700 米以上，湿地面积约 136 万多 亩， 丰富的水草资源为鸟类栖息繁衍提供了必备的条件。据中国科学院新疆生态 与地理研究所统计，新疆约 70％的鸟属于候鸟，而巴里坤区域处于候鸟迁徙通 道上。过多的鸟类活动严重威胁了输电线路的安全运行，数次引起线路跳闸，因 而有必要对鸟害事故进行分析，以探求事故发生的规律。
一、鸟害事故汇总
根据统计，2013 年初至 2014 年底，哈密山北地区 12 条 110kV 及以上电压 等级输电线路共发生 4 起鸟害跳闸事故，其中 110kV 线路 1 起，220kV 线路 3 起。
表1 时间 2013 年 10 月 2013 年 11 月 2014 年 7 月 2014 年 10 月 2013 年至 2014 年山北地区鸟害事故汇总表 线路名称 山黄线 山巴一线 山淖线 山黄线 电压等级 kV 220 110 220 220 杆塔号 151 193 41 250 故障类型 鸟粪闪络 鸟粪闪络 鸟粪闪络 鸟粪闪络
（二）沿面放电型的机理
这一类鸟粪闪络事故主要是因绝缘子串伞裙被短接（即第二类） ，导致绝缘 子串整体绝缘强度降低，引起的沿面闪络跳闸。这类事故多发生在凌晨，此时空 气温度较低，空气湿度较高。空气中的水蒸汽易在伞裙上凝结，形成一层薄薄的 水膜， 致使复合绝缘子的憎水性全部或部分消失。当鸟粪落在柔性材质的上端绝 缘子伞裙表面时，鸟粪不易飞渐和反弹，而是全部顺伞裙边沿流淌下落[3]。由 于鸟粪存在粘性，会在伞裙之间保持连续性，这就造成绝缘子被短接，此时的绝 缘子串爬电距离大大减小， 绝缘强度严重降低，使得原本并不会被击穿的绝缘间 隙发生沿面放电击穿，引起线路跳闸。
三、鸟粪闪络的机理 （一）空气间隙击穿型的机理
这一类鸟粪闪络事故主要是因空气间隙放电引起（即第一类） 。鸟类所排泄 的粪便具有较高的粘度和较强的导电性（资料显示实测电导率最高可达 8000us/cm） ，在其下落过程中，由于重力作用，鸟粪通道会呈连续流注状不断伸 长（资料介绍最长可达 1.2m）[2]。鸟粪通道使原有的间隙周围电场发生严重畸
作者简介 曾东，1973 年出生，国网哈密供电公司输电运检室技术主管，从事输电线路工作 19 年， 2010 年获得哈密电业局优秀共产党员，2011 年获得哈密电业局优秀中层干部，2006 年获得 输电带电作业技师资格。 陈建军，1972 年出生，国网哈密供电公司输电运检室党支部书记、带电作业专工，1990 年参加工作，先后从事输配电专业工作 16 年，助理工程师。 杨金成，1990 年 8 月出生，国网新疆电科院计量中心标准量传室电气一次专责、助理工程 师，毕业于东北电力大学电气工程及其自动化专业。 韩斌，1989 年出生，国网哈密供电公司输电运检室运维二班检修工、输电线路中级工，毕 业于东北电力大学土木工程（输电工程方向）专业。
（二）环境参数湿度） 1、海拔高度、环境温度、气压综合作用的影响
鸟粪闪络事故以空气间隙被击穿的形式为主，因此，影响空气间隙击穿的因 素也就直接影响鸟粪闪络的发展。理论认为，空气间隙的击穿是各种形式的游离 持续发展的结果[4]。无论是以流注放电形式为主的短空气间隙放电还是以先导 放电形式为主的长空气间隙放电， 都特别强调气体的相对密度是放电发展的重要 影响因素。根据高电压技术研究[4]，自然环境条件下空气间隙与击穿电压有如 下关系： e U b ；
（二）沿面放电型
鸟粪大量附着于绝缘子串，并沿伞裙表面流淌落下，严重污染绝缘子表面， 造成导线侧与杆塔横担侧之间绝缘间隙放电击穿，导致线路跳闸，此类型发生率 较低。
（三）污秽闪络型
鸟粪虽附着于绝缘子串表面，但在干燥条件下并不闪络，只在潮湿气候条件 下， 鸟粪与绝缘子表面积累的其他污秽物才会造成导线侧与杆塔横担侧之间绝缘 间隙放电击穿，导致线路跳闸。
巡视发现，4 起事故均为鸟粪闪络事故，故障相别均为中相。山黄线和山巴一线这 3 起事故 发生在巴里坤地区气候相对干燥的 10、11 月，山淖线的事故发生在气候较为干燥的 7 月。
图1
图2
二、鸟粪闪络的类型 （一）空气间隙击穿型
鸟粪沿绝缘子外侧下落，不附着或极少量附着于及绝缘子串，造成导线侧与 杆塔横担侧之间空气间隙放电击穿，导致线路跳闸。研究表明，鸟粪闪络多以此 类型为主[1]。图 1 为 2014 年 10 月发生在 220kV 山黄线 250 号杆塔上的鸟粪闪 络事故照片。 图 2 为 2013 年 11 月发生在 110kV 山巴一线 193 号杆上的鸟粪闪络 事故照片。
其中 -空气相对密度；
e -自由行程；
U b -击穿电压；
空气相对密度越小，间隙的击穿电压越低。 空气相对密度： 其中 T0 293 K ；
P0 -标准大气条件 0.101325M Pa ； P - 实际大气条件，M Pa ； T -实际温度，K； T0 P ； P0 T
巴里坤地区海拔较高（1700m 到 2000m） ，大气压强较低（0.8-0.83bar） ，环 境温度较低（年平均气温 1℃） 。气压和温度的综合作用使空气相对密度远低于 山南地区。因此，线路在同等绝缘配置情况下，本地区更易发生鸟粪闪络事故。 2、环境湿度的影响 环境湿度对鸟粪闪络事故的影响较为复杂。空气湿度相对较高时（大于 80%） ， 一方面空气中的水分子易捕获游离过程产生的自由电子或光子，形成具有 电负性的离子，抑制游离发展和间隙放电[4]；另一方面空气中较多的水蒸汽会 在伞裙上凝结， 形成一层薄薄的水膜， 致使复合绝缘子的憎水性全部或部分消失， 而积聚在线路绝缘子表面的鸟粪混合其他具有导电性能的污秽物质变潮后， 污秽 层中所含的可溶性盐类和酸碱等也会溶于水膜，形成离子电导通道，促进沿面闪 络发展。空气湿度相对较低时（小于 80%） ，游离受抑制的程度也较低，放电发 展的速度较快，空气间隙相对更易击穿，进而发生鸟粪闪络。山黄线和山巴一线 这三起事故充分证明了上述理论， 三起事故均发生在巴里坤地区气候较为干燥的 季节பைடு நூலகம்因此可以得出结论，第一类鸟粪闪络事故多发于每年气候较为干燥的 10、 11 月份；而第二、三类则多发于气候较为湿润的 6-9 月份之间。
五、结束语
笔者通过对鸟粪闪络事故的类型、机理、影响因素等的分析探讨，初步揭示 了此类事故发生的规律， 为输电线路运维人员能更加积极有效的预防和减少鸟粪
闪络事故提供了重要的理论依据。
参考文献 [1] 梁曦东,王绍武,陈震,王黎明. 合成绝缘子鸟粪闪络与不明原因闪络.电网技术,2001 （01） [2]刘洪正,韩立忠.防止输电线路鸟害事故的研究.山东电力高等专科学校学报,2003(03) [3]董岳,杨庆司马文霞,袁涛,欧阳沙.鸟粪影响下的塔窗-导线间隙交流放电特性研究.重庆 市电机工程学会 2012 年学术会议论文集,2012 [4] 张红.高电压技术（第二版）.中国电力出版社,2009. [5]聂琼,周远翔,崔吉峰,李震宇,于德明,袁亦超,陈原.复合绝缘子鸟粪闪络的仿真计算.中 国电机工程学会高压专委会 2007 年学术年会论文集,2007.
（三）污秽闪络型的机理
第三类鸟粪闪络事故的机理与第二类相似， 共同点都是由于绝缘子串本身绝 缘强度降低，在工频电压作用下，发生沿面放电闪络。不同点在于这类事故只发 生在大雾或蒙蒙细雨等潮湿气候条件下， 污秽层中所含的可溶性盐类和酸碱等溶 于水膜，形成离子电导通道，使污秽表面通过较大的泄露电流[4]。靠近导线侧 的第一片绝缘子表面的泄露电流最大，首先发生沿面放电，电弧通道形成后，放 电会逐渐向上层绝缘子发展， 形成骨牌效应， 最终放电发展贯通整串绝缘子表面， 引起线路跳闸。