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鐵磁諧振造成的全廠停電事故解析

文檔作者：宋繼孚吳春旺王偉文檔來源： 1．山東省濟(jì)寧市東郊熱電廠 2．濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月13日
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32 《電氣開關(guān)~(2005． No．4)
文章編號：1004-289X(2005)04-0032-03
鐵磁諧振造成的全廠停電事故解析
宋繼孚 吳春旺 王偉
(1．山東省濟(jì)寧市東郊熱電廠，濟(jì)寧 272000；2．濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，濟(jì)寧 272037)
摘要：對某熱電廠35kV 電氣系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振，產(chǎn)生諧振過電壓，造成35kV 電纜頭絕緣擊穿爆破，最終導(dǎo)致
全廠停電事故的原因進(jìn)行了分析，認(rèn)為35kV線路未按規(guī)定定期清掃、試驗(yàn)，在懸垂絕緣子表面附著較多污穢物
等，是造成最終事故的原因。對此，指出了暴露的問題，并給出了防范措施。
關(guān)鍵詞：鐵磁諧振；短路故障；變壓器；閃絡(luò)放電；復(fù)合電壓起動過電流保護(hù)；差動保護(hù)；故障跳閘
中圖分類號：TM132 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
Analysis on Power Supply Interruption Caused by
Ferro—resonance in the Therma1 Power Plant
SONG Ji一^ Chun一叫口 g WANG wei
(1．Jining Heat— Offering Company，jining 2 7 2000，China；2．Jining Vocational Technology
College，Jining 272037，China)
Abstract：In this artcle，it has been carried out that cause analysis on power supply interruption is caused by
ferro— resonance which causes resonance overvoltage and explosion of 35kV cable socker in a thermal power
plant’S 35kV system．It is considered that the main causes leading to accident are as follow ：1)no cleaning and
test of 35KV wires；2)much pollution on suspension insulators． In this connection，exposive problem and
corresponding measures have been pointed out．
Key words：ferro—resonance；short— circuit trouble；transformer；flashover strike；overcurrent protection of
com posite voltage start accident tripping operation；differential protection
1 引言
在6～35 kV 的中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，當(dāng)具
備一定的激發(fā)條件時，如PT突然合閘、單相接地突然
消失、外界對系統(tǒng)的干擾或系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓等，
由于變壓器、電壓互感器、消弧線圈等設(shè)備鐵心電感的
磁路飽和作用，激發(fā)產(chǎn)生持續(xù)的較高幅值的鐵磁諧振
過電壓。鐵磁諧振可以是基波諧振、高次諧波諧振、分
次諧波諧振。這種諧振產(chǎn)生的過電壓的幅值雖然不高，
但因過電壓頻率往往遠(yuǎn)低于額定頻率，鐵心處于高度
飽和狀態(tài)，其表現(xiàn)形式可能是相對地電壓升高，勵磁電
流過大，或以低頻擺動，引起絕緣閃絡(luò)、避雷器炸裂、高
值零序電壓分量產(chǎn)生、虛幻接地現(xiàn)象出現(xiàn)和不正確的
當(dāng)調(diào)壓屏從不帶電狀態(tài)轉(zhuǎn)入帶電狀態(tài)時，閉合
KI，3XLC有電吸合，轉(zhuǎn)換屏輸出有穩(wěn)壓電源輸出，
4XLC斷電釋放，轉(zhuǎn)換屏輸出的直供電源斷電無輸出。
這樣，轉(zhuǎn)換屏輸出就由直供轉(zhuǎn)到穩(wěn)壓，在其轉(zhuǎn)換的過程
中，斷電時間為3XLC的接點(diǎn)轉(zhuǎn)換動作時間(小于其吸
合時間0．03s)與4XLC斷電后到其常開接點(diǎn)剛斷開
的時間(小于其釋放時間O．02s)之差，其值小于0．
03s，保證了在加載調(diào)壓屏的操作過程中，信號設(shè)備的
不間斷連續(xù)工作。
收稿日期；2005—06-23
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《電氣開關(guān)》(2005．No．4) 33
接地指示。嚴(yán)重時還可能誘發(fā)保護(hù)誤動作或在電壓互
感器中出現(xiàn)過電流引起PT燒壞。
2003年6月1 Et，由于天氣潮濕，在外界對系統(tǒng)
的干擾(35kV熱Ⅱ線西灰場轉(zhuǎn)角塔B相懸垂絕緣子
有放電)下，再加上853開關(guān)柜進(jìn)線電纜頭處絕緣處理
存在缺陷，某熱電廠35kV 電氣主系統(tǒng)發(fā)生了高次諧
波諧振，產(chǎn)生諧振過電壓，造成853開關(guān)下口電纜B
相最薄弱點(diǎn)(電纜頭以上約20cm處)擊穿爆破，形成
相間短路，最終導(dǎo)致全廠停運(yùn)的重大事故。通過事故分
析，揭示了35kV 電氣系統(tǒng)發(fā)生可能鐵磁諧振的原因
和防范措施，對同類型熱電廠的安全運(yùn)行有較好的借
鑒意義。
2 事故前運(yùn)行狀態(tài)
熱I線、熱II線、新東線、#1主變、3主變、#1發(fā)
電機(jī)組、#3發(fā)電機(jī)組、#2鍋爐(附機(jī)由#2高變供
電，#2高變由10kV II母線供電)運(yùn)行；#2鍋爐負(fù)荷
134t／h，#1機(jī)組負(fù)荷14MW ，#3組機(jī)負(fù)荷12MW ；
#0高備變處于備用狀態(tài)，由10kV I母線供電，作為
全廠高壓附機(jī)備用電源；#0低備變處于備用狀態(tài)，由
10kV I母線供電，作為全廠低壓附機(jī)備用電源。
35kV熱I線 35kV熱II線
#1發(fā)電機(jī) 把發(fā)電機(jī)
圖l 主系統(tǒng)圖
3 事故經(jīng)過
2003年6月1日17：30，我廠主控室警鈴響，
“35kV I母接地”、“35kV Ⅱ母接地”光字牌頻閃，“電
壓解列斷線”光字牌亮。運(yùn)行人員檢查35kV配電室，
同時查看35kV 絕緣監(jiān)察表，發(fā)現(xiàn)顯示C相30kV，A、
B相20～35kV 之間擺動。運(yùn)行人員檢查配電室后匯
報(bào)，35kV 配電室外熱I、Ⅱ出線穿墻套管處有放電
聲，且熱I線出線套管處放電聲音較大，35kV 配電室
內(nèi)其它設(shè)備均有放電聲。匯報(bào)值長，請示地調(diào)，斷開熱
I線855開關(guān)以便判斷故障點(diǎn)，接地現(xiàn)象未消除。
17：40，警笛警鈴響，813開關(guān)、853開關(guān)、31開關(guān)、
11開關(guān)、800開關(guān)以及高廠變和低廠變低壓側(cè)開關(guān)均
跳閘，全廠失電。運(yùn)行人員復(fù)歸各跳閘開關(guān)把手。
17：50，接值長令，合813、853開關(guān)，通過35kVII
母線、850開關(guān)、35kV I母線和#1主變向10kV I母
線倒送電。860、610、620、840、410、420各開關(guān)紅燈閃
光，#0高備變和#0低備變自投成功，運(yùn)行人員復(fù)歸
各開關(guān)把手，全廠恢復(fù)供電。
17：53，現(xiàn)場運(yùn)行人員，電話匯報(bào)853開關(guān)下口電
纜放電嚴(yán)重，主控室運(yùn)行人員隨即斷開813、853開關(guān)，
廠用電再次丟失。檢查保護(hù)屏“35kV I母接地”、
“35kVⅡ母接地”、“35kV母線電壓斷線”、“#3主變
差動”、“#1發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓閉鎖過電流聯(lián)跳11、
MK”、“復(fù)合電壓閉鎖過流聯(lián)跳800”、“#2低廠變低
壓保護(hù)閉鎖”信號繼電器掉牌，復(fù)歸掉牌繼電器。
18：o0，值長令，合熱I線855開關(guān)，恢復(fù)廠用電。
18：10，檢查11開關(guān)油質(zhì)變黑，做安全措施進(jìn)行換油處
理。
21：35，#1發(fā)電機(jī)經(jīng)11開關(guān)手動準(zhǔn)同期與系統(tǒng)
并列，投強(qiáng)勵裝置。
22：O3，接值長令，投“#1主變復(fù)合電壓閉鎖過流
聯(lián)跳850開關(guān)”保護(hù)壓板，搖測35kV Ⅱ母線絕緣合格，
35kV Ⅱ母經(jīng)850開關(guān)送電成功。
22：15，值長令，合熱Ⅱ線856開關(guān)，投低周低壓解
列裝置保護(hù)壓板。
4 事故分析
經(jīng)事故調(diào)查小組認(rèn)真分析后認(rèn)為，有兩種原因?qū)?
致了853開關(guān)下口電纜短路燒毀，造成全廠停運(yùn)事故。
1)5．31”電網(wǎng)事故發(fā)生后，853開關(guān)瞬間通過較大
電流，沖擊電纜，絕緣強(qiáng)度降低；
2)事故發(fā)生前，天氣潮濕惡劣，陰有小雨并伴有雷
電。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，35kV熱Ⅱ線西灰場轉(zhuǎn)角塔B相懸垂
絕緣子有放電痕跡(有錄像資料)。分析后認(rèn)為，由于西
灰場轉(zhuǎn)角塔周圍環(huán)境較差，加之35kV線路未按規(guī)定
定期清掃、試驗(yàn)，在懸垂絕緣子表面附著較多污穢物。
在干燥天氣下，表面帶有污穢物的絕緣子保持著較高
的絕緣水平，其放電電壓與潔凈、干燥狀態(tài)時接近，但
遇有潮濕天氣時，絕緣子表面污穢物吸收水分，表面泄
漏電流就會增加，在電流密度比較大的部位形成了干
燥帶，干燥帶承擔(dān)較高的電壓，將產(chǎn)生輝光放電，繼而
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34 《電氣開關(guān)}(2005． No．4)
產(chǎn)生局部電弧，最終形成閃絡(luò)放電。
35kV熱Ⅱ線線路閃絡(luò)放電作為激發(fā)條件，引起
廠內(nèi)35kV 系統(tǒng)發(fā)生高次諧波諧振，產(chǎn)生諧振過電壓，
造成853開關(guān)下口電纜B相最薄弱點(diǎn)(電纜頭以上約
20cm處)擊穿爆破，產(chǎn)生間歇性對地弧光放電，起動#
1機(jī)和#1主變“復(fù)合電壓閉鎖過流”保護(hù)。因#1機(jī)組
的“復(fù)合電壓閉鎖過流”保護(hù)的動作時限值小于#1主
變的“復(fù)合電壓閉鎖過流”保護(hù)的動作時限，造成#1
發(fā)電機(jī)11開關(guān)首先跳閘，切斷故障電流，致使l1開關(guān)
油質(zhì)變黑。但是，此時故障電流值還未達(dá)到#3主變差
動保護(hù)和850開關(guān)速斷保護(hù)動作值，但隨著諧振的繼
續(xù)，放電逐步發(fā)展成B、C兩相間弧光短路，#3主變差
動保護(hù)動作，31開關(guān)、813開關(guān)、853開關(guān)同時跳閘，全
廠停運(yùn)。
5 暴露出的問題
1)#1主變“復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)”與#1發(fā)電
機(jī)“復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)”時間整定值配合不當(dāng)，致
使#1發(fā)電機(jī)先于#1主變跳閘，造成#1發(fā)電機(jī)停
機(jī)；
2)#3主變差動保護(hù)和850開關(guān)速斷保護(hù)動作整
定值過大，是造成#1發(fā)電機(jī)l1開關(guān)越級跳閘的主要
原因；
3)運(yùn)行人員事故判斷失誤
a．不能正確分析下雨天氣正常放電象征，且運(yùn)行
人員斷開855開關(guān)后，事故象征未消失，說明故障點(diǎn)不
在熱I線，延誤了合855開關(guān)恢復(fù)廠內(nèi)供電的時機(jī)。
b．運(yùn)行人員斷開855開關(guān)后，事故象征未消失，隨
后#3主變?nèi)齻?cè)開關(guān)故障跳閘，此時應(yīng)進(jìn)一步判斷故
障點(diǎn)很可能在#3主變附近，而35kV配電室外熱I、
Ⅱ出線穿墻套管的放電聲應(yīng)為天氣潮濕的正?，F(xiàn)象。
但是，在未查明保護(hù)動作狀態(tài)的情況，值長盲目下令合
813、853開關(guān)，致使#3主變再次投入故障點(diǎn)。
4)運(yùn)行人員專業(yè)素質(zhì)較低，不能正確判斷潮濕天
氣條件下的正常放電聲，在事故處理過程中有些慌亂，
未能進(jìn)一步查明故障點(diǎn)，致使故障進(jìn)一步擴(kuò)大，延誤了
事故處理的最佳時期；
5)“5．31”電網(wǎng)發(fā)生的事故，曾經(jīng)對我廠#3主變
產(chǎn)生過強(qiáng)烈的沖擊，致使#3主變與系統(tǒng)解列。各級專
業(yè)人員對該事故對我廠的電氣主系統(tǒng)可能產(chǎn)生的后果
估計(jì)不足，未能及時對電氣主系統(tǒng)進(jìn)行檢查并發(fā)現(xiàn)問
題；
6)35kV 線路長期未執(zhí)行定期清掃工作，是產(chǎn)生
閃絡(luò)放電的直接原因；
7)對于諧振過電壓的知識，我廠各級技術(shù)人員及
運(yùn)行人員知之甚少，對其危害的嚴(yán)重性更是認(rèn)識不足，
沒有制訂有效的防范措施和處理辦法。
6 防范措施
1)設(shè)備進(jìn)行全面檢查，消除一切設(shè)備隱患，特別是
高壓設(shè)備；
2)盡快安排35kV線路清掃，消除雷雨季節(jié)污閃
隱患；
3)加強(qiáng)技術(shù)人員諧振知識的學(xué)習(xí)，對過去我廠發(fā)
生過的類似事故收集、整理、分析，制定消除各電壓等
級諧振的有效措旎及處理辦法；
4)運(yùn)行人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程，嚴(yán)格遵
守各項(xiàng)規(guī)程制度，特別是事故處理原則；
5)加強(qiáng)運(yùn)行人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，開展切實(shí)有效
的事故演習(xí)活動。根據(jù)季節(jié)變化制訂有針對性的事故
預(yù)想，提高運(yùn)行人員事故狀態(tài)下的應(yīng)變能力。
7 結(jié)束語
電力系統(tǒng)實(shí)際上是由電感、電容和電阻構(gòu)成的復(fù)
雜電路，可以組合成一系列具有不同自振頻率的振蕩
回路。在進(jìn)行開關(guān)操作或出現(xiàn)其它異常時，由于瞬變過
程電源波形會引起某種變化，非正弦的電源波形含有
一系列的諧波。當(dāng)電路中的自振頻率之一與電源諧波
頻率正好相等時，就會出現(xiàn)這一頻率的諧振過電壓。諧
振是一種穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，諧振過電壓的持續(xù)時間可能很長，
這種過電壓一旦發(fā)生，往往造成嚴(yán)重的后果。因此在中
性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，應(yīng)在每組電壓互感器的高壓繞組
中性點(diǎn)裝一只消諧器，進(jìn)行有效地限制弧光接地過電
壓和消除鐵磁諧振。
參考文獻(xiàn)
[1] 李火元、彭曉潔．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動裝置
[M]．中國電力出版社，2001
[2] 水利電力部電力設(shè)計(jì)院、機(jī)械工業(yè)部第七設(shè)計(jì)研
究院．工業(yè)企業(yè)繼電保護(hù)[M]．水利電力出版社，1996
收稿日期：2005一O3—28

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