《输电线路复合材质防鸟挡板设计与防鸟效果评价方法》

1输电线路复合材质防鸟挡板设计与防鸟效果评价方法本文件规定了输电线路复合材质防鸟挡板的设计要求、技术要求、试验方法、检验规则、防鸟效果评价方法。本文件适用于输电线路用复合材质防鸟挡板的设计、生产、检验与防鸟效果评价。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1408.1绝缘材料电气强度试验方法第1部分：工频下试验GB/T2408塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法GB/T31838.2固体绝缘材料介电和电阻特性第2部分：电阻特性(DC方法)体积电阻和体积电阻率GB/T1447纤维增强塑料拉伸性能试验方法GB/T1449纤维增强塑料弯曲性能试验方法GB/T1451纤维增强塑料简支梁式冲击韧性试验方法GB/T7689.1增强材料机织物试验方法第1部分：厚度的测定GB/T13912金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法GB/T16422.2塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯GB/T18369玻璃纤维无捻粗纱GB/T35695架空输电线路涉鸟故障防治技术导则GB/T47067塑料模塑件尺寸公差DL/T741架空输电线路运行规程DL/T1292配电网架空绝缘线路雷电防护导则DL/T2678架空输电线路防鸟挡板技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1复合材质防鸟挡板compositematerialbirdbaffle以纤维增强树脂基复合材料为主体材质，安装于架空输电线路绝缘子串上方、横担等部位，用于阻挡鸟类栖息、排便，防止涉鸟故障发生的板式防护装置。3.2有效防护范围effectiveprotectionrange防鸟挡板安装后，能够阻挡鸟类活动引发线路故障的空间区域。23.3防鸟有效率birdprotectionefficiency统计周期内，安装防鸟挡板的线路区段涉鸟故障下降比例，用于量化防鸟挡板的防护效果。3.4工频击穿电压powerfrequencybreakdownvoltage在规定的试验条件下，绝缘材料发生击穿时的工频电压峰值。4设计要求4.1基本要求4.1.1防鸟挡板的设计应符合GB/T35695、DL/T2678的规定，满足输电线路涉鸟故障防治需求，适配不同电压等级、不同塔型的安装工况。4.1.2设计应兼顾防护性能、力学性能、电气绝缘性能、耐候性能与安装维护便利性，产品设计使用寿命应不小于10年。4.1.3设计文件应明确防鸟挡板的适用电压等级、适配塔型、安装位置、有效防护范围及环境适用条件。4.2结构设计4.2.1主体结构防鸟挡板主体应采用板式结构，可分为平板式、折边式、卡槽组合式等型式，主体结构应无明显尖角、毛刺，避免运行中产生电晕放电。4.2.2尺寸设计4.2.2.1防鸟挡板的长度、宽度应根据安装位置的横担尺寸、绝缘子串长度、伞裙直径及有效防护范围确定，单块挡板长度不宜大于2000mm，宽度不宜大于1000mm，主体厚度不应小于3mm。4.2.2.2防鸟挡板的有效防护范围应全覆盖绝缘子串的正上方及侧方，对于悬垂绝缘子串，挡板延伸出绝缘子串最外侧伞裙的水平距离不应小于150mm；对于耐张绝缘子串，挡板延伸出绝缘子串最外侧伞裙的水平距离不应小于200mm。4.2.2.3尺寸公差应符合GB/T47067的规定，采用中等精度等级。4.2.3安装结构设计4.2.3.1防鸟挡板应设置配套的安装固定结构，宜采用抱箍式、螺栓式、卡槽式等安装方式，安装结构应与输电线路横担、绝缘子金具适配，安装后应牢固可靠，无松动、滑移风险。4.2.3.2安装固定件应采用热镀锌钢制件或不锈钢材质，防腐性能应符合DL/T1292的规定。4.2.3.3安装结构设计应避免对线路原有设备、金具造成损伤，不应改变绝缘子串的受力状态与线路最小电气间隙。4.3材质选型设计4.3.1主体材质应选用纤维增强树脂基复合材料，不应使用回收再生料作为主体原材料。4.3.2材质选型应满足线路运行环境的温度、湿度、紫外线辐射、腐蚀等工况要求，适用于-40℃~70℃3的环境温度范围。4.3.3材质应具备良好的电气绝缘性能、力学性能、耐候性能与阻燃性能，各项性能指标应符合本文件第5章的规定。4.4电气安全设计4.4.1防鸟挡板的电气绝缘设计应符合DL/T741的规定，满足对应电压等级线路的绝缘配合要求，安装后不应降低线路的最小电气间隙。4.4.2防鸟挡板的工频电气强度、体积电阻率、表面电阻率等电气性能指标应符合本文件5.5的规定。4.4.3防鸟挡板的结构设计应避免在运行电压下产生电晕放电，结构件的曲率半径不应小于5mm。4.5防鸟功能设计4.5.1防鸟挡板的表面应采用光滑平整设计，不宜设置可供鸟类栖息的凸起、平台结构。4.5.2可根据线路涉鸟故障类型，在挡板边缘设置防栖息结构，防栖息结构不应影响挡板的有效防护范围与电气安全性能。4.5.3组合式挡板的拼接处应设置搭接结构，搭接宽度不应小于30mm，拼接缝隙不应大于5mm，避免鸟粪从缝隙滴落至绝缘子串。5技术要求5.1原材料要求5.1.1玻璃纤维应采用无碱玻璃纤维，不同成型工艺用玻璃纤维产品性能应符合以下规定：a)连续纤维增强用无捻粗纱应符合GB/T18369的规定；b)层压成型用玻璃纤维机织物应符合GB/T7689.1的规定。5.1.2树脂基体应采用纤维增强复合材料用热固性树脂，宜优先选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂，其性能应满足输电线路绝缘、耐候及力学性能要求。5.1.3安装用金属紧固件热镀锌层厚度应符合GB/T13912的规定。5.2外观质量5.2.1防鸟挡板表面应光滑平整，无裂纹、气泡、分层、凹陷、毛刺、明显划痕与变形。5.2.2挡板颜色应均匀一致，无明显色差，无流挂、漏涂现象。5.2.3产品标识应清晰完整，不易脱落。5.3尺寸偏差防鸟挡板的外形尺寸、安装孔位尺寸偏差应符合GB/T47067的中等精度等级的规定，厚度偏差不应超过±0.5mm。5.4力学性能防鸟挡板的力学性能应符合表1的规定。表1力学性能指标4表1力学性能指标（续）-5.5电气性能防鸟挡板的电气性能应符合表2的规定。表2电气性能指标Ω5.6耐候性能5.6.1经氙弧灯人工加速老化1000h后，防鸟挡板的拉伸强度、弯曲强度保持率应不小于80%，外观无明显粉化、开裂、变色现象，试验方法应符合GB/T16422.2的规定。5.6.2耐低温性能：在-40℃环境下放置24h，恢复至室温后，无裂纹、变形，力学性能保持率不小于90%。5.6.3耐高温性能：在70℃环境下放置24h，恢复至室温后，无变形、起泡，力学性能保持率不小于90%。5.7阻燃性能防鸟挡板的燃烧性能应不低于GB/T2408规定的V-0级。5.8环保要求防鸟挡板所用原材料应符合国家环保相关规定，不应含有对环境、人体有害的违禁物质。6试验方法6.1外观质量检验在正常自然光或40W日光灯下，距离试样1m处，用目视法检查，用精度不低于0.02mm的游标卡尺测量缺陷尺寸。6.2尺寸偏差检验用精度不低于0.02mm的游标卡尺、钢卷尺测量外形尺寸、厚度、安装孔位尺寸，按GB/T47067的规定进行评定。6.3原材料检验5核对原材料的质量证明文件，按对应原材料标准的规定进行抽样检验。6.4力学性能试验6.4.1拉伸强度试验：按GB/T1447的规定进行，试验环境温度为(23±2)℃,相对湿度为(50±10)%。6.4.2弯曲强度试验：按GB/T1449的规定进行，试验环境温度为(23±2)℃,相对湿度为(50±10)%。6.4.3冲击韧性试验：按GB/T1451的规定进行，采用无缺口试样，试验环境温度为(23±2)℃,相对湿度为(50±10)%。6.4.4静载荷试验：将防鸟挡板水平放置，两端固定，固定间距与实际安装间距一致，在挡板上均匀施加200N/m的载荷，持续24h后卸载，检查试样有无永久变形、裂纹，测量变形量。6.5电气性能试验6.5.1工频电气强度试验：按GB/T1408.1的规定进行，采用平板电极，升压速率为1kV/s，直至试样击穿，记录击穿电压，计算电气强度。6.5.2体积电阻率、表面电阻率试验：按GB/T31838.2的规定进行，试验电压为1000VDC，充电时间为60s，试验环境温度为(23±2)℃,相对湿度为(50±10)%。6.6耐候性能试验6.6.1人工加速老化试验：按GB/T16422.2规定的试验环境和试验要求进行；试验结束后，按6.4的规定测试力学性能，计算性能保持率，目视检查外观。6.6.2耐低温试验：将试样放入高低温试验箱，温度设置为(-40±2)℃,保持24h后取出，在(23±2)℃环境下恢复2h，目视检查外观，按6.4的规定测试力学性能，计算保持率。6.6.3耐高温试验：将试样放入高低温试验箱，温度设置为(70±2)℃,保持24h后取出，在(23±2)℃环境下恢复2h，目视检查外观，按6.4的规定测试力学性能，计算保持率。6.7阻燃性能试验按GB/T2408的规定进行，采用垂直燃烧法，评定燃烧等级。7检验规则7.1一般要求产品应经生产厂质量检验部门检验合格，并附产品合格证明文件后方可出厂。7.2检验分类产品检验分为出厂检验和型式检验。7.3出厂检验7.3.1组批规则：同批次原材料、同工艺、同规格型号的产品，每500件为一个检验批，不足500件按一个检验批计。7.3.2抽样方案：从每个检验批中随机抽取5件样品进行出厂检验。7.3.3检验项目：外观质量、尺寸偏差、拉伸强度、弯曲强度。7.3.4判定规则：若所有检验项目均符合本文件规定，则判定该批产品出厂检验合格；若有不合格项，应从该批产品中加倍抽样对不合格项进行复检，复检结果合格则判定该批产品合格；若复检仍不合格，则判定该批产品不合格。67.4型式检验7.4.1有下列情况之一时，应进行型式检验：a)新产品定型鉴定或老产品转厂生产时；b)产品的原材料、生产工艺、结构设计有重大改变，可能影响产品性能时；c)正常生产满3年时；d)产品停产1年以上恢复生产时；e)出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时；f)国家市场监管部门或行业主管部门提出型式检验要求时。7.4.2抽样方案：从出厂检验合格的同批次产品中，随机抽取6件样品进行型式检验，其中3件用于性能试验，3件留样备用。7.4.3检验项目：本文件第5章规定的全部技术要求项目。7.4.4判定规则：若所有检验项目均符合本文件规定，则判定型式检验合格；若有不合格项，应对留样样品进行复检，复检结果合格则判定型式检验合格；若复检仍不合格，则判定型式检验不合格。8防鸟效果评价方法8.1评价原则8.1.1防鸟效果评价应遵循科学、客观、可量化、可复现的原则，分为实验室模拟评价与现场运行评价两个阶段。8.1.2评价应结合线路所在区域的鸟类活动规律、涉鸟故障历史数据，应符合GB/T35695的规定。8.2实验室模拟评价8.2.1评价内容实验室模拟评价包括有效防护范围验证、防栖息性能验证、防鸟粪闪络性能验证。8.2.2有效防护范围验证8.2.2.1按实际安装工况搭建1:1模拟试验平台，安装防鸟挡板与对应电压等级的绝缘子串。8.2.2.2采用激光扫描法或三维建模法，测定防鸟挡板的空间覆盖范围，验证挡板延伸出绝缘子串最外侧伞裙的水平距离是否符合4.2.2.2的规定。8.2.2.3采用模拟鸟粪，从挡板上方不同位置进行滴落试验，验证鸟粪是否能滴落至绝缘子串伞裙表面；若所有滴落点的鸟粪均无法接触绝缘子串，则判定有效防护范围符合要求。8.2.3防栖息性能验证8.2.3.1搭建模拟栖息试验平台，将防鸟挡板水平固定，在试验环境中投放试验用鸟类（当地常见线路涉鸟鸟类），持续观察72h。8.2.3.2记录鸟类在挡板表面的栖息次数、栖息时长，若鸟类在挡板表面的累计栖息时长不超过10min/72h，且无持续栖息行为，则判定防栖息性能合格。8.2.4防鸟粪闪络性能验证8.2.4.1搭建与实际运行电压一致的工频试验回路，安装防鸟挡板与绝缘子串，施加对应电压等级的额定运行相电压。78.2.4.2应采用符合GB/T35695规定的模拟鸟粪，从挡板上方不同位置进行连续滴落试验，累计滴落次数不少于100次；试验过程中无闪络、击穿现象，则判定防鸟粪闪络性能合格。8.2.5实验室评价判定实验室模拟评价的所有项目均合格，则判定实验室防鸟效果评价合格；若有不合格项，整改后重新评价，直至全部合格。8.3现场运行评价8.3.1评价工况选择8.3.1.1应选择具有明确涉鸟故障历史的线路区段进行现场评价，线路电压等级应与防鸟挡板的适用电压等级一致。8.3.1.2评价区段应选择同塔型、同电压等级、同鸟类活动环境的杆塔，设置试验组（安装防鸟挡板）与对照组（未安装防鸟挡板），每组杆塔数量不应少于20基，试验周期不应少于1个完整的鸟类活动高发期（不少于6个月）。8.3.2评价指标8.3.2.1核心评价指标防鸟有效率，按公式（1）计算：式中：η——防鸟有效率，单位为%；N0——试验组杆塔在评价周期前1年同期的涉鸟故障次数，单位为次；N1——试验组杆塔在评价周期内的涉鸟故障次数，单位为次。8.3.2.2辅助评价指标8.3.2.2.1挡板安装完好率8.3.2.2.1.1挡板安装完好率，按公式（2）计算：式中：Μ——挡板安装完好率，单位为%；N2——评价周期结束时，试验组安装状态合格的防鸟挡板总块数，单位为块；N3——试验组安装的防鸟挡板总块数，单位为块。8.3.2.2.1.2安装合格应同时满足以下全部要求，方可判定为安装状态合格：a)挡板无整体脱落、缺失，无主体结构断裂失效；b)安装紧固件无松动、脱落、锈蚀失效，安装位置与设计位置偏差不大于20mm；c)拼接式挡板的搭接结构无松脱，拼接缝隙符合4.5.3的规定。8.3.2.2.2鸟类栖息频次8.3.2.2.2.1评价周期内，试验组单基杆塔的防鸟挡板主体表面、边缘及配套安装金具上，线路涉鸟8故障高危鸟类的累计栖息次数的月平均值，用于评价挡板防栖息性能的现场实际效果。注：涉鸟故障高危鸟类范围包括但不限于鹭科、鸦科、鹰科、鹳科等8.3.2.2.2.2统计规则符合以下内容：a)统计范围仅限防鸟挡板板面、边缘及周边500mm范围内的安装金具、横担区域，超出范围的鸟类栖息不计入统计；b)单次栖息时长≥10s计入有效统计，单次飞行掠过、短暂停留不计入；c)数据采集宜采用杆塔在线视频监测、人工定点巡检记录的方式，评价周期内每半月采集不少于1次数据，取全周期的月平均值为最终评价依据。8.3.2.2.3挡板变形损坏率8.3.2.2.3.1挡板变形损坏率，按公式（3）计算：D······················································(1)式中：D——挡板变形损坏率挡板安装完好率，单位为%；N4——评价周期结束时，试验组出现影响防护功能的变形、损坏的防鸟挡板总块数，