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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．山東省濟寧市東郊熱電廠 2．濟寧職業(yè)技術學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月13日
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32 《電氣開關~(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．山東省濟寧市東郊熱電廠，濟寧 272000；2．濟寧職業(yè)技術學院，濟寧 272037)
摘要：對某熱電廠35kV 電氣系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振，產生諧振過電壓，造成35kV 電纜頭絕緣擊穿爆破，最終導致
全廠停電事故的原因進行了分析，認為35kV線路未按規(guī)定定期清掃、試驗，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。
關鍵詞：鐵磁諧振；短路故障；變壓器；閃絡放電；復合電壓起動過電流保護；差動保護；故障跳閘
中圖分類號：TM132 文獻標識碼：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 的中性點非有效接地系統(tǒng)中，當具
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)操作產生的過電壓等，
由于變壓器、電壓互感器、消弧線圈等設備鐵心電感的
磁路飽和作用，激發(fā)產生持續(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。這種諧振產生的過電壓的幅值雖然不高，
但因過電壓頻率往往遠低于額定頻率，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、避雷器炸裂、高
值零序電壓分量產生、虛幻接地現(xiàn)象出現(xiàn)和不正確的
當調壓屏從不帶電狀態(tài)轉入帶電狀態(tài)時，閉合
KI，3XLC有電吸合，轉換屏輸出有穩(wěn)壓電源輸出，
4XLC斷電釋放，轉換屏輸出的直供電源斷電無輸出。
這樣，轉換屏輸出就由直供轉到穩(wěn)壓，在其轉換的過程
中，斷電時間為3XLC的接點轉換動作時間(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，保證了在加載調壓屏的操作過程中，信號設備的
不間斷連續(xù)工作。
收稿日期；2005—06-23
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《電氣開關》(2005．No．4) 33
接地指示。嚴重時還可能誘發(fā)保護誤動作或在電壓互
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線西灰場轉角塔B相懸垂絕緣子
有放電)下，再加上853開關柜進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，產生諧振過電壓，造成853開關下口電纜B
相最薄弱點(電纜頭以上約20cm處)擊穿爆破，形成
相間短路，最終導致全廠停運的重大事故。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行有較好的借
鑒意義。
2 事故前運行狀態(tài)
熱I線、熱II線、新東線、#1主變、3主變、#1發(fā)
電機組、#3發(fā)電機組、#2鍋爐(附機由#2高變供
電，#2高變由10kV II母線供電)運行；#2鍋爐負荷
134t／h，#1機組負荷14MW ，#3組機負荷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，作為全廠低壓附機備用電源。
35kV熱I線 35kV熱II線
#1發(fā)電機 把發(fā)電機
圖l 主系統(tǒng)圖
3 事故經過
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。運行人員檢查配電室后匯
報，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
內其它設備均有放電聲。匯報值長，請示地調，斷開熱
I線855開關以便判斷故障點，接地現(xiàn)象未消除。
17：40，警笛警鈴響，813開關、853開關、31開關、
11開關、800開關以及高廠變和低廠變低壓側開關均
跳閘，全廠失電。運行人員復歸各跳閘開關把手。
17：50，接值長令，合813、853開關，通過35kVII
母線、850開關、35kV I母線和#1主變向10kV I母
線倒送電。860、610、620、840、410、420各開關紅燈閃
光，#0高備變和#0低備變自投成功，運行人員復歸
各開關把手，全廠恢復供電。
17：53，現(xiàn)場運行人員，電話匯報853開關下口電
纜放電嚴重，主控室運行人員隨即斷開813、853開關，
廠用電再次丟失。檢查保護屏“35kV I母接地”、
“35kVⅡ母接地”、“35kV母線電壓斷線”、“#3主變
差動”、“#1發(fā)電機復合電壓閉鎖過電流聯(lián)跳11、
MK”、“復合電壓閉鎖過流聯(lián)跳800”、“#2低廠變低
壓保護閉鎖”信號繼電器掉牌，復歸掉牌繼電器。
18：o0，值長令，合熱I線855開關，恢復廠用電。
18：10，檢查11開關油質變黑，做安全措施進行換油處
理。
21：35，#1發(fā)電機經11開關手動準同期與系統(tǒng)
并列，投強勵裝置。
22：O3，接值長令，投“#1主變復合電壓閉鎖過流
聯(lián)跳850開關”保護壓板，搖測35kV Ⅱ母線絕緣合格，
35kV Ⅱ母經850開關送電成功。
22：15，值長令，合熱Ⅱ線856開關，投低周低壓解
列裝置保護壓板。
4 事故分析
經事故調查小組認真分析后認為，有兩種原因導
致了853開關下口電纜短路燒毀，造成全廠停運事故。
1)5．31”電網事故發(fā)生后，853開關瞬間通過較大
電流，沖擊電纜，絕緣強度降低；
2)事故發(fā)生前，天氣潮濕惡劣，陰有小雨并伴有雷
電。經調查發(fā)現(xiàn)，35kV熱Ⅱ線西灰場轉角塔B相懸垂
絕緣子有放電痕跡(有錄像資料)。分析后認為，由于西
灰場轉角塔周圍環(huán)境較差，加之35kV線路未按規(guī)定
定期清掃、試驗，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，干燥帶承擔較高的電壓，將產生輝光放電，繼而
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34 《電氣開關}(2005． No．4)
產生局部電弧，最終形成閃絡放電。
35kV熱Ⅱ線線路閃絡放電作為激發(fā)條件，引起
廠內35kV 系統(tǒng)發(fā)生高次諧波諧振，產生諧振過電壓，
造成853開關下口電纜B相最薄弱點(電纜頭以上約
20cm處)擊穿爆破，產生間歇性對地弧光放電，起動#
1機和#1主變“復合電壓閉鎖過流”保護。因#1機組
的“復合電壓閉鎖過流”保護的動作時限值小于#1主
變的“復合電壓閉鎖過流”保護的動作時限，造成#1
發(fā)電機11開關首先跳閘，切斷故障電流，致使l1開關
油質變黑。但是，此時故障電流值還未達到#3主變差
動保護和850開關速斷保護動作值，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
動保護動作，31開關、813開關、853開關同時跳閘，全
廠停運。
5 暴露出的問題
1)#1主變“復合電壓閉鎖過流保護”與#1發(fā)電
機“復合電壓閉鎖過流保護”時間整定值配合不當，致
使#1發(fā)電機先于#1主變跳閘，造成#1發(fā)電機停
機；
2)#3主變差動保護和850開關速斷保護動作整
定值過大，是造成#1發(fā)電機l1開關越級跳閘的主要
原因；
3)運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，且運行
人員斷開855開關后，事故象征未消失，說明故障點不
在熱I線，延誤了合855開關恢復廠內供電的時機。
b．運行人員斷開855開關后，事故象征未消失，隨
后#3主變三側開關故障跳閘，此時應進一步判斷故
障點很可能在#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為天氣潮濕的正?，F(xiàn)象。
但是，在未查明保護動作狀態(tài)的情況，值長盲目下令合
813、853開關，致使#3主變再次投入故障點。
4)運行人員專業(yè)素質較低，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，
未能進一步查明故障點，致使故障進一步擴大，延誤了
事故處理的最佳時期；
5)“5．31”電網發(fā)生的事故，曾經對我廠#3主變
產生過強烈的沖擊，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)可能產生的后果
估計不足，未能及時對電氣主系統(tǒng)進行檢查并發(fā)現(xiàn)問
題；
6)35kV 線路長期未執(zhí)行定期清掃工作，是產生
閃絡放電的直接原因；
7)對于諧振過電壓的知識，我廠各級技術人員及
運行人員知之甚少，對其危害的嚴重性更是認識不足，
沒有制訂有效的防范措施和處理辦法。
6 防范措施
1)設備進行全面檢查，消除一切設備隱患，特別是
高壓設備；
2)盡快安排35kV線路清掃，消除雷雨季節(jié)污閃
隱患；
3)加強技術人員諧振知識的學習，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)運行人員必須認真學習執(zhí)行運行規(guī)程，嚴格遵
守各項規(guī)程制度，特別是事故處理原則；
5)加強運行人員的專業(yè)技術培訓，開展切實有效
的事故演習活動。根據季節(jié)變化制訂有針對性的事故
預想，提高運行人員事故狀態(tài)下的應變能力。
7 結束語
電力系統(tǒng)實際上是由電感、電容和電阻構成的復
雜電路，可以組合成一系列具有不同自振頻率的振蕩
回路。在進行開關操作或出現(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，往往造成嚴重的后果。因此在中
性點不接地系統(tǒng)中，應在每組電壓互感器的高壓繞組
中性點裝一只消諧器，進行有效地限制弧光接地過電
壓和消除鐵磁諧振。
參考文獻
[1] 李火元、彭曉潔．電力系統(tǒng)繼電保護及自動裝置
[M]．中國電力出版社，2001
[2] 水利電力部電力設計院、機械工業(yè)部第七設計研
究院．工業(yè)企業(yè)繼電保護[M]．水利電力出版社，1996
收稿日期：2005一O3—28

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