鸟类给输电线带来的危害_免费论文全文下载

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生活中，我们常常能见到一群群可爱的鸟儿高高地栖在电线杆或是输电线上，煞是悠闲自在。可专家却告诉我们：对于我们人类生活至关重要的电力系统来说，这些安静的小家伙带来的麻烦可不小呢！

这是一场席卷全球的“战争”。“敌人”正对着我们的电网、变电站和输电塔不停歇地进行着攻击。即便我们建造的电网已经能够抵御最狂暴的雷击，可面对这些“敌人”源源不断的攻击，我们的电网系统还是有些招架不住了。更何况，这样的战争一打就是一百年！在一个世纪的时间里，我们的电网系统不断地升级，其目的之一就是为了抵抗这一最为恐怖的敌人――鸟粪。
“1923危机”的元凶？ 密密麻麻的电网成为鸟儿的栖身之地

第一次大规模的袭击始于1923年的美国加州。那时，正处于火热发展中的洛杉矶市依靠390千米外的比格克里克水电厂维持着整个城市的电力供应。南加州爱迪生电力公司为了满足越来越大的电力需求，将这390千米的高压输电线载荷从150千伏提升至了220千伏。可是，当这一项目完成之后，输电线路却开始频繁地出现因闪络效应而引起的断电故障，即架空的带电电缆与接地的金属支架�g，不知因什么原因而产生了短接，形成多次人造闪电，进而触发了保护装置，使得整个电网跳闸，并且还烧坏了好些基础设施。
这样的断电事故每个月都会出现好几次，而且完全找不到原因。仅1923年6月到8月期间，这条输电线就总共出现了31次因闪络导致的断电故障。这被称为“1923危机”。那时，电力公司认为，这样高的故障频率会大大影响到公司的进一步扩张，因此，高压输电线项目的地位在当时真是岌岌可危，面临着马上就要被取消的压力。
不过，看看现在早已遍布城乡的高压输电线，我们不禁会问，那后来又发生了什么？
一天，一位比格克里克水电厂的员工看见，原本在输电杆塔上休息的一只鹰，突然朝着下方拉撒了一番。因为重力作用，排泄物在空中形成了一道长长的弧线。之后，这只鹰便翩然飞走了。
不久，消息传到了工程师哈罗德・米切那的耳中。米切那同时也是位业余的鸟类研究学者，敏感的他立即意识到，也许自己已经找到了频繁断电事故的元凶。鸟类的排泄物是导电的，其他的电力公司对此也是早有所闻。从当地的习俗上来说，被鸟粪击中是件幸运的事，可对于电网系统来说，这简直是太糟糕了。因为这不可避免地会导致产生断电故障。
那么，元凶到底是不是鸟粪呢？要想证明这一点却很难。因为如果真是鹰的粪便导致了闪络现象，那么这些肮脏的排泄物也会被超强的电流瞬间蒸发掉，不留一丝痕迹。那么，最好的办法只能是反证，即试着先赶跑那些鸟儿，借此看一看能否降低断电故障的频率。
但是，这样的反证在早期还是遇到了麻烦，不好操作。因为，如果在一个输电杆塔上架设了防鸟的金属刺，其结果也不过是将这些狡猾的鸟儿们驱赶到到另一个输电杆塔上而已。好在米切那没有放弃。他和同事们持续不懈地在每个输电杆塔上设置越来越多的防鸟装置，还在电线下方设置了专门用于接鸟粪的铁盘。渐渐地，这样的努力收到了成效。闪络现象被控制住了，断电故障的频率终于降到了公司可控的范围之内。除此之外，不少电力公司还架设了预备电路，以防在又一次断电故障发生时，能够及时进行切换和补救。
断电事故造成的损失巨大 安装防鸟刺能让鸟类无法靠近，但同时也可能伤害到鸟类。

从1923年到现在，我们对闪络现象和鸟粪之间的关系已经有了进一步的认识。好的飞行员都知道，要在起飞前尽量地减少不必要的负重。同样，鸟儿也是如此。这就是为什么它们会在起飞前排泄的原因。像金雕这样的大型鸟类，其排泄物之多，可以在空中瞬时形成一个长达两米的弧线。而且，由于高压电可以在一定距离的空气中传输，因此，这些排泄物根本不需要碰到电线就可以导电。进而就触发了闪络效应。这也解释了为什么在1923年时，当输电线电压一旦升高时，闪络造成的断电事故就变得那么的频繁。
也许对于当时的工程师来说，那场战役算是打赢了。但即使到了21世纪的今天，我们的电网系统仍然苦于这些鸟害造成的设备损毁和电路中断等问题。对此，专职故障检修的工程师可是见多了。一旦有电力公司怀疑自己的电网被鸟或是其他动物所干扰，故障检修的工程师就会到场进行排查和检修。有时候，一只大型的鸟儿可能一不小心站在了平行的两条输电线上，导致自身被电击，留下一具烧焦的尸体;而有时，当现场干干净净，什么都没有的时候，他们就得好好检查一下，看到底是什么原因导致了事故的产生。
这些断电事故造成的损失是巨大的。曾经在南非的一起断电事故调查中，因为线路故障，一家正在运营的钢铁厂不幸断电，熔化的铁水冷却后封住了滚轴，迫使钢铁厂最后不得不把整条生产线的滚轴都撤掉，重新安装。另外，断电可能造成的放射性尘埃扩散也不容小觑。2004年，一次闪络造成的断电故障从美国的新墨西哥州一直蔓延到了加拿大，为了确保安全，位于断电区域内的一个核电厂也不得不被迫关停。
在各种各样的鸟害事故中，由于鸟类在空中的排泄而导致的断电可能是最富有戏剧性的一种，但这绝不会是全部。喜爱栖息于高处的鸟儿们还会使粪便在输电设备上堆积，这些逐渐累积的风干排泄物一旦遇到雨水袭来，哪怕是一点点斜风细雨，都会化为最危险的导电体，对电网特别是一些大型变电站形成巨大的威胁。美国印第安纳州曾经组建了一支国家级的特别行动小组，以专门应对鸟粪造成的电力事故。研究小组发现，即使是小鸟也会造成很大的问题。当他们第一次到达事故现场调查时，他们惊呆了！那里的鸟粪堆得像一座小山！2013年时，仅仅因为一堆一米高的鸽子粪，就导致日本国内遭受了一次严重断电，而唯一的办法只能是派人去把这些鸟粪清理干净。 加大防御性措施
可要清理鸟粪，说起来容易，做起来也难。由于高压输电线不能说关就关，清理时，工作人员必须先给离地50米的输电线套上一层绝缘防护层，然后直升机清理小队再出动，用高压清洗机来进行打扫。为了防止水和电产生剧烈反应，清理队会使用高度蒸馏水来进行清洗，以�p小水的导电能力。但即便如此，每次清理高压输电设备上的鸟粪时，人们依旧会面临爆炸的危险。
鉴于这样的情况，有些电力公司开始在自己的电网系统中安置各种各样的设备，例如丙烷燃料枪、超声波噪音发射器、化学驱虫剂、气球、闪光灯，甚至是塑料做的仿真猫头鹰来达到驱赶鸟类的目的。但是，所有这些方法都只能起到短时效果。一旦鸟儿们习惯了这些干扰，它们便能重新回到自己喜爱的固定栖息地点。当然，它们的排泄物更是无可避免了。
这就是为什么有些电力公司会逐步加大防御性措施，例如为自己的电网系统整个儿装上一层绝缘材料进行防护。这样做虽然可以起到作用，但成本实在太高了。有些公司则会沿用传统的安装防鸟刺的方法，来驱赶鸟类。可是，传统的方法也并非周全之策。一方面，如果用塑料的防鸟刺，其材质经不起日光中紫外线的考验，极易老化;另一方面，如果采用金属的防鸟刺，则有可能伤害到鸟类。其实，要是有鸟儿肆意闯祸，最简单的办法就是掏出自己的猎枪来解决，可问题就在于，很多鸟类都是受到法律保护的物种。要在不伤害到它们的同时驱赶它们，电力工程师们为此可真是伤透了脑筋。
让鸟害造成的断电事故成为过去
这时，工程师想到了一个好办法。如果单纯地毁掉鸟巢没用的话，那么重新给它们安置一个家怎么样？事实证明，这对于很多鸟类都是有效的。试想，如果让某座电力设施完全被隔绝，那么鸟类只会去寻找下一个可以栖息的电力设施作为备用，这不还是会让我们瞎忙活一场么？最好的办法就是，诱使它们栖息到电线杆塔的某个特殊地带，只要其排泄行为不造成负面影响就好了。
这样的思路是可行的，但需要彻底解决鸟害问题，我们的整个电网基础设施可能都需要重新来过。2014年，针对电力网络系统，电力工程师们就提出了好些新型的设计方案。例如，将导电系统内置到一个中心柱里，用绝缘材料将其包裹住，并使带电的电缆与其形成一定的夹角。这样类似圣诞树的结构，会保证即使有鸟类栖息在电杆上，其排泄物也不会对导电的电缆造成影响。除此之外，工程师们还提出了“悬挂的篮框”等设计方案，也都是出于类似的考虑。
值得注意的是，这样的设计理念已经在实际生产中得到了应用。最近，一种外形十分简洁流畅，由丹麦设计建造的丁字形电缆塔已经被英国国家电网所采纳，准备进行大规模的建造使用。这样的设计不仅使得鸟害造成的断电事故成为过去，而且还提升了整个电网设施的美观程度。我们终于可以和那些丑陋的防鸟刺说再见了！回头看看，正是这些鸟粪促使我们建造出了更具美感的电力设施。就如古老的传说那样，这些曾经被视作危险的敌人的鸟类排泄物，它们并非只给我们带来困扰，同样地，它们也给我们带来幸运，使得我们走上了不断进步的道路。 由于鸟类在空中的排泄而导致的断电可能是最富有戏剧性的一种。

闪络现象（ flashover）
在高电压作用下，气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电。其放电时的电压称为闪络电压。发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘的现象称为闪络现象。
“闪络”是一种放电现象。在运行的高压电器出现的闪络是指交流的三相之间或对地，直流的两极之间或对地，并通过电孤形成的放电。并且闪络是一种故障，这种故障是瞬时的，一般不会对电力系统的运行造成重大的影响，除非该系统保护及自动装置的配置出现了问题。引起闪络的原因是绝缘水平降低（如绝缘体的老化或污秽以及空气的污染和雾霾等）。闪络后，设备的具体位置上如瓷瓶、瓷柱、套管等设备上都会留下闪络后烧伤的痕迹。
鸟害事故造成闪络放电接地现象
在架空送电线路上，每到鸟儿下蛋季节，如不及时发现清除鸟巢，则较容易发生鸟害事故。鸟害事故的成因，是由于乌鸦或体积较大的水鸟在输电塔杆的横担上或弓子跳线的上方筑巢。筑巢的稻草、芭蕉树的纤维等细长杂物等被风吹散飘下，使部分绝缘子短接，造成电气距离不足而发生闪络放电接地现象，保护装置动作，线路跳闸。

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