鸟粪下落畸变绝缘子串附近电场引起闪络的机理与故障特性分析_周学明

３．３ 故 障 原 因 分 析
（３）故障 录 波 图 分 析 可 知，鸟 粪 闪 络 表 现 为 金
（１）根据雷 电 监 测 系 统 查 询 结 果，孱 楼 线 跳 闸 属性接地故障。
时刻前后１０ｍｉｎ，线路走廊３ｋｍ 范围内，无落雷记
（４）与所有 鸟 粪 闪 络 故 障 类 似，重 合 闸 成 功 率
录，可排除雷击跳 闸 可 能 性；杆 塔 地 处 平 原，立 于 大 高，２０１２～２０１４ 年 湖 北 电 网 ２２０ｋＶ 及 以 上 输 电 线
片油菜地上，通道良好，可排除外破、树障等故障；绝 路鸟粪闪络故障重合闸成功率为９２．８６％。
缘子串表面 较 为 干 净，污 秽 程 度 较 小，可 排 除 污 闪 故障。
发生金属性接地故 障，且 与 前 两 次 鸟 粪 故 障 录 波 图 缘子串表面干净无 鸟 粪 痕 迹 的 故 障 现 象，在 排 除 雷
具有明显相似之处。
击等其它故障原因 的 情 况 下，不 应 轻 易 归 类 为 不 明
综上所述，判断为鸟害故障，具体原因为鸟粪短 原因，应结合故障录 波 图 分 析 是 否 为 本 文 所 述 的 第
［收 稿 日 期 ］ ２０１５－０８－２５ ［作 者 简 介 ］ 周 学 明 （１９８７－），男 ，湖 北 通 山 人 ，硕 士 。
· ２６ ·
后引发闪络放电。这种闪络形式类似于污秽闪络， 在不同形式的绝缘 子 串 上 均 可 能 发 生，发 生 闪 络 的 绝缘子串表面除了 电 弧 痕 迹 以 外，通 常 还 会 有 明 显 的鸟粪残留痕迹［４］。２）鸟粪是一种具有一定导 电 性 的 混 合 液 ，当 鸟 类 在 绝 缘 子 串 正 上 方 排 泄 时 ，鸟 粪 沿 着绝缘子边沿下落，在 靠 近 绝 缘 子 串 边 沿 或 者 沿 着 绝缘子串 伞 群 形 成 一 条 具 有 一 定 导 电 性 的 鸟 粪 通 道，当该通道达到一 定 长 度 和 鸟 粪 电 导 率 高 于 一 定 值时，可引发单 相 接 地 故 障。 此 种 鸟 粪 闪 络 形 式 通 常发生在悬垂绝缘 子 串 上，发 生 闪 络 的 绝 缘 子 串 表 面除了电弧痕迹以 外，通 常 亦 会 有 明 显 的 鸟 粪 残 留 痕迹。运行经验表 明，该 种 闪 络 是 最 常 见 的 鸟 粪 闪 络形式［５］。３）鸟 粪 沿 绝 缘 子 串 附 近 下 落，鸟 粪 通 道 短接了高压端和低 压 端 部 分 空 气 间 隙，同 时 引 起 绝 缘子串附近电场畸 变，一 定 条 件 下 导 致 鸟 粪 通 道 与 高 压 端 空 气 间 隙 被 击 穿 ，电 弧 在 鸟 粪 通 道 发 展 ，最 终 造成闪络。此种鸟粪闪络形式一般发生在悬垂绝缘 子或 Ｖ 串绝缘子附近，绝缘子串中间通 常 无 放 电 痕 迹，表面亦无鸟 粪 痕 迹。 该 种 鸟 粪 闪 络 现 象 无 前 两 者直观，闪络 机 理 上 存 在 明 显 差 异 。 ［６］ 本 文 重 点 针 对第三种鸟粪闪络 机 理 进 行 探 讨，并 结 合 一 起 实 际
５００ｋＶ 斗樊二回
０．１７∠８４．４５°
３Байду номын сангаас７８∠８０．９１°
２２０ｋＶ 孱楼线
０．４１∠７８．７９°
１．３８∠６９．０６°
· ２７ ·
第 ３９ 卷 第 １０ 期 ２０１５ 年 １０ 月
湖 北 电 力
Ｖｏｌ．３９ №１０ Ｏｃｔ．２０１５

３ 一起绝缘子表面无鸟粪痕迹的鸟粪 闪络案例分析
３．１ 故 障 现 场 分 析 ２０１５年３月３日，２２０ｋＶ 孱 楼 线 Ｂ 相 故 障，重
合闸成功。故 障 区 段 天 气 状 况 良 好，在 １１～１２ ℃ 间 ，无 雷 电 活 动 。 故 障 点 地 处 平 原 ，立 于 大 片 油 菜 地 上，通 道 良 好。 故 障 后 巡 视 发 现 １１ 号 杆 塔 中 相 （Ｂ 相）跳线瓷质防污 绝 缘 子 串 第 一 片 绝 缘 子 钢 帽 和 表 面及对应横杆，以及跳 线 上 离 挂 点 约 ３５ｃｍ 处 存 在 闪 络 痕 迹 ，如 图 １ 所 示 。
１ 鸟粪闪络类型
根据 运 行 经 验，鸟 害 引 起 的 线 路 故 障 可 主 要 分 为 鸟 粪 闪 络 、鸟 类 筑 巢 、群 鸟 飞 行 和 鸟 啄 复 核 绝 缘 子 等 四 类，其 中 鸟 粪 闪 络 是 最 常 见 的 鸟 害 故 障 类 型 。 ［１－３］ 鸟粪闪络又有三种表现形式：１）鸟粪 在 绝 缘 子 串 表 面 上 日 积 月 累 ，污 染 绝 缘 子 串 ，遇 到 湿 润 天 气
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｆｌａｓｈ Ｏｖｅｒ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｂｉｒｄ Ｄｒｏｐｐｉｎｇｓ Ｄｉｓｔｏｒｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｎｅａｒ ｔｈｅ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ
ＺＨＯＵ Ｘｕｅ－ｍｉｎｇ，ＬＩ Ｊｉａｎ，ＺＨＵ Ｃｈａｎｇ－ｃｈｅｎｇ
５ 结语
（２）现场发现 １１号杆塔横担、金具、绝缘子、导
（１）鸟粪沿 绝 缘 子 串 附 近 下 落，鸟 粪 通 道 短 接
线和塔下面的油菜地上有大量的鸟粪。 中相（Ｂ 相） 高压端和低压端部 分 空 气 间 隙，引 起 绝 缘 子 串 附 近
跳线瓷质防污绝缘子串第一片绝缘子表面和钢帽及 电场畸变，一定条件 下 导 致 鸟 粪 通 道 与 高 压 端 空 气
接跳线与绝缘子串上端挂点之间的部分空气距离， 三种鸟粪闪络。
１１号杆塔横担上有两 个 鸟 巢，另 外 横 杆、金 具、 绝 缘 子 、导 线 和 塔 下 面 的 油 菜 地 上 有 大 量 的 鸟 粪 。
对换下来的跳线绝缘子串进行了外观检查和绝 缘电阻检测，绝缘子表面干净，绝缘电阻均满足要求。 ３．２ 故 障 录 波 图 分 析
根据故障录波图 （图 ２）可 知，本 次 故 障 为 Ｂ 相 瞬 时 性 接 地 故 障 ，重 合 闸 成 功 ，保 护 动 作 无 异 常 。 故 障相（Ｂ 相）的 故 障 电 流Ｉｋ＝１４．５８５ｋＡ，故 障 相 （Ｂ
第 ３９ 卷 第 １０ 期 ２０１５ 年 １０ 月
湖 北 电 力
Ｖｏｌ．３９ №１０ Ｏｃｔ．２０１５

鸟粪下落畸变绝缘子串附近电场引起闪络的 机理与故障特性分析
周 学 明 ，李 健 ，朱 昌 成
（国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 ４３００７７） ［摘 要］ 本文介绍了鸟粪下落畸变绝缘子串附近电场导致闪络的机 理 ，并 结 合 实 际 案 例 的 故 障 现场现象和故障录波图对此种鸟粪闪络的故障特性进行了分析。 ［关 键 词 ］ 鸟 粪 闪 络 ；机 理 ；畸 变 电 场 ；故 障 特 性 ［中 图 分 类 号 ］ＴＭ２１６ ［文 献 标 识 码 ］Ａ ［文 章 编 号 ］１００６－３９８６（２０１５）１０－００２６－０３
图 １ 放 电 点 局 部 位 置
相）的测量 阻 抗 Ｚｋ＝１．３８∠６９．０６°＝０．４９＋ｊ１．２９ （Ω），故 障 阻 抗 角 （∠６９．０６°）与 线 路 正 序 阻 抗 角 （∠７８．７９°）基本一 致，判 断 线 路 Ｂ 相 发 生 金 属 性 接 地故障。
图 ２ 故 障 录 波 图
０ 引言
２０１２～２０１４ 年，湖 北 电 网 ２２０ｋＶ 及 以 上 输 电 线路因鸟 害 引 起 线 路 故 障 跳 闸 １６ 次。 其 中，２０１２ 年鸟害故 障 １ 次，２０１３ 年 鸟 害 故 障 ５ 次，２０１４ 年 鸟 害故障１０次，鸟害 引 起 线 路 跳 闸 的 次 数 明 显 增 多。 ２０１４年，鸟害引 起 的 线 路 故 障 仅 次 于 外 力 破 坏、覆 冰和雷害，列线路故障总数的 第 四 位。 另 外，在 近 ３ 年 来 的 １６ 次 鸟 害 故 障 中 ，因 鸟 粪 闪 络 １３ 次 ，占 鸟 害 故障原因的 ８１．２５％。 因 此，探 讨 鸟 粪 闪 络 机 理 和 分析鸟粪闪络故障 特 性 具 有 重 要 的 现 实 意 义，有 利 于针对性地开展鸟害预防工作。
对于鸟粪下落畸变绝缘子串附近电场导致闪络 的机理在国内外均 引 起 了 关 注 与 研 究，最 早 可 追 溯 到２０世纪２０年代，当 时 美 国 加 利 福 尼 亚 爱 迪 生 电 力公司首次提出将长串鸟粪当作不明闪络事故的一 个可能原因的想法，认 为 长 串 鸟 粪 在 绝 缘 子 串 附 近 下落短接了高压端和低压端空气间隙可能引起击穿 放电 。 ［６］ 国内清华大学利用模拟鸟粪对鸟粪沿 绝 缘 子串附近下落导致闪络的机理进行了试验与研究， 并得出 了 结 论，认 为 该 鸟 粪 闪 络 过 程 存 在 三 个 阶 段［７］：１）鸟粪通道的形成与伸长。鸟粪排出后，以 自 由落体的方式下降，形 成 一 段 细 长 的 下 落 体。２）绝 缘子串周围电场发生严重畸变。具有一定导电性的 鸟粪通道的介入使绝缘子串周围的电场分布发生严 重畸变，鸟粪通道的 前 端 与 绝 缘 子 高 压 端 之 间 的 空 气间隙的电场强度大大增加。绝缘子承受的大部分 电压都加 在 了 这 一 段 空 气 间 隙 上。３）空 气 间 隙 击 穿，完成闪络。当鸟 粪 通 道 的 前 端 越 来 越 接 近 绝 缘 子高压端时，它们之 间 的 空 气 间 隙 承 受 不 了 所 加 的 电压，间隙被击穿，形 成 局 部 电 弧，电 弧 在 鸟 粪 通 道 发 展 ，最 终 造 成 闪 络 。
将本次故障录波与前两次鸟粪故障录波进行了
对 比 分 析 ，发 现 三 者 之 间 存 在 明 显 相 似 之 处 ，均 为 金
属性接地故障。故障相测量阻抗如表１所示。
表 １ 故 障 相 测 量 阻 抗
故障线路
线路正序阻抗／（Ω·ｋｍ－１） 故障测量阻抗／Ω
２２０ｋＶ 黄柏线
０．４１∠７６°
２．４０∠６９．１２°
（Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｈｕｂｅｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ Ｈｕｂｅｉ ４３００７７，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｆｌａｓｈ ｏｖｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗｈｉｃｈ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｂｉｒｄ ｄｒｏｐｐｉｎｇｓ ｄｉｓｔｏｒ－ ｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ａｎｄ ｆａｕｌｔ ｗａｖｅ ｒｅｃｏｒｄ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｃａｓｅ，ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｂｉｒｄ ｄｒｏｐｐｉｎｇｓ ｆｌａｓｈ ｏｖｅｒ ｆａｉｌｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｆｌａｓｈ ｏｖｅｒ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｂｉｒｄ ｄｒｏｐｐｉｎｇｓ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ；ｆａｉｌｕｒｅ ｃｈａｒａｃ－ ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
Ｖｏｌ．３９ №１０ Ｏｃｔ．２０１５
湖 北 电 力
第 ３９ 卷 第 １０ 期 ２０１５ 年 １０ 月

鸟粪闪络故障现象和故障录波图对该种鸟粪闪络故
障特性进行分析。
２ 鸟粪下落畸变绝缘子串附近电场导 致闪络的机理
对应横杆存在明显 闪 络 痕 迹，另 外 跳 线 上 存 在 大 量 间隙被击穿，最终导致闪络。
的鸟粪和零星的放电点。
（２）对 于 类 似 于 绝 缘 子 串 两 端 或 者 两 端 挂 点 附
（３）由故 障 录 波 分 析 可 知，本 次 故 障 相 （Ｂ 相） 近有明显放电痕迹，绝缘子串中间无放电痕迹，且绝