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鐵磁諧振造成的全廠停電事故分析

文檔作者：吳春旺陳霞宋繼孚文檔來源： 1. 濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2，東郊熱電		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月13日
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第8卷(2006 年第5期) 電力安全技術(shù)S 事故分析
h i g u f e n x i
鐵磁諧振造成的全廠停電事故分析
吳春旺’，陳霞’，宋繼孚2
(1. 濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東濟(jì)寧272000; 2，東郊熱電廠，山東濟(jì)寧272000)
〔摘要〕介紹了某熱電廠35 kV電氣系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振，產(chǎn)生諧振過電壓，造成35 kV電纜頭絕緣擊
穿爆破，最終導(dǎo)致全廠停電事故的經(jīng)過，分析了事故的原因，闡明了暴露的問題，給出了防范措施，指出
為消除鐵磁諧振，應(yīng)在中心點不接地系統(tǒng)中每組電壓互感器的高壓繞組中心點裝上消諧器。
〔關(guān)鍵詞〕鐵磁諧振; 短路故障; 閃絡(luò)放電; 故障跳閘
在6---35 kV中性點不直接接地的系統(tǒng)中，當(dāng)具
備一定的激發(fā)條件時，如出現(xiàn)電壓互感器突然合閘、
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)生的過電壓等情況，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，容易激發(fā)
產(chǎn)生持續(xù)的鐵磁諧振。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
引起電壓互感器燒壞。
2003- 06- 01，某熱電廠35kV電氣主系統(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(電纜頭以上約20 cm處)擊穿爆
破，形成相間短路，最終導(dǎo)致全廠停電的重大事故。
電，2號高變由10 kV II 母線供電)運(yùn)行; 0 號高備
變處于備用狀態(tài)，由10 kV I 母線供電，作為全廠
高壓輔機(jī)備用電源;0號低備變處于備用狀態(tài)，由10
kV I 母線供電，作為全廠低壓輔機(jī)備用電源。
1 事故前運(yùn)行狀態(tài)
該廠主系統(tǒng)接線如圖1所示。
35kV熱I 線35kV熱I 線
855開關(guān)個856開關(guān)個110kV新東線▲
，1 關(guān) 開 ，
j 8l
35kV I 母線850開關(guān)
851開關(guān)
853開關(guān)
1號主變
3號主變
802開關(guān)
lOkV I 母線
80 1開關(guān)800開關(guān)IOkV I 母線
”開關(guān)己3號發(fā)電機(jī)
1號發(fā)電機(jī)2號發(fā)電機(jī)
圖1 主系統(tǒng)接線
事故前的運(yùn)行狀態(tài)為: 熱工線、熱II 線、新東
線、1, 3號發(fā)變機(jī)組、2號鍋爐(輔機(jī)由2 號高變供
2 事故經(jīng)過
(1) 2003- 06- 01T17: 30，該廠主控室警鈴響，
"35kV I 母接地”、"35kV I 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35 kV絕緣監(jiān)測表，發(fā)現(xiàn)C相顯示
30 kV, A, B相在20 一35 kV 之間擺動; 35 kV配
電室外熱I ，I 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; 35 kV配電室內(nèi)其它
設(shè)備均有放電聲。請示地調(diào)后斷開熱I 線855開關(guān)
以便判斷故障點，但接地現(xiàn)象未消除。
(2) 17:40，警笛警鈴響，813, 853, 31, 11,
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。
(3) 17:50，合813, 853 開關(guān); 通過35 kV II
母線、850 開關(guān)、35 kV I 母線和1號主變向10 kV
I母線倒送電，全廠恢復(fù)供電。
(4) 17:53，現(xiàn)場運(yùn)行人員電話匯報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“35 kV I
母接地”，"35 kV I 母接地”，"35 kV母線電壓斷
線”，“3 號主變差動”，"1號發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓閉鎖
過流聯(lián)跳11、滅磁開關(guān)”，“復(fù)合電壓閉鎖過流聯(lián)跳
80011, "2號低廠變低壓保護(hù)閉鎖”信號繼電器掉牌，
復(fù)歸掉牌繼電器。
(5) 18:00，合熱I 線855 開關(guān)，恢復(fù)廠用電。
(6) 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。
(7) 21:35, 1號發(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。
(8) 22:03，投“1號主變復(fù)合電壓閉鎖過流聯(lián)
一口一
S 事故分析
h i g u f e n x i
電力安全技術(shù)第8卷(2006 年第5期)
跳850 開關(guān)”保護(hù)壓板，搖測35 kV I 母線絕緣合
格，35kV I 母經(jīng)850開關(guān)送電成功。
(9) 22:15，合熱I 線856開關(guān)，投低周低壓解
列裝置保護(hù)壓板。
3 事故原因分析
經(jīng)事故調(diào)查小組認(rèn)真分析后認(rèn)為，以下原因?qū)?
致853開關(guān)下口電纜短路燒毀，造成全廠停電事故。
(1) 先前的“5. 31”電網(wǎng)事故發(fā)生時，853 開
關(guān)瞬間通過較大電流，沖擊電纜，使絕緣強(qiáng)度降低口
(2) 事故發(fā)生前，天氣潮濕，陰有小雨并伴有
雷電。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，35 kV熱I 線西灰場轉(zhuǎn)角塔B相
懸垂絕緣子有放電痕跡。分析后認(rèn)為，由于西灰場
轉(zhuǎn)角塔周圍環(huán)境較差，加之35 kV 線路未按規(guī)定定
期清掃、試驗，絕緣子表面污穢物吸收水分，泄漏
電流增加，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，繼而產(chǎn)
生局部電弧，最終形成閃絡(luò)放電。
(3) 35 kV熱I 線線路閃絡(luò)放電作為激發(fā)條件，
引起廠內(nèi)35 kV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相最薄弱點處擊
穿爆破，產(chǎn)生間歇性對地弧光放電，啟動1號機(jī)和
1號主變“復(fù)合電壓閉鎖過流”保護(hù); 因1號機(jī)組的
“復(fù)合電壓閉鎖過流”保護(hù)的動作時限小于1號主變
的“復(fù)合電壓閉鎖過流”保護(hù)的動作時限，造成1號
發(fā)電機(jī)11開關(guān)首先跳閘，切斷故障電流，但此時的
故障電流值還未達(dá)到3 號主變差動保護(hù)和850 開關(guān)
速斷保護(hù)動作值，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號主變差動保護(hù)動作，
31, 813, 853 開關(guān)同時跳閘，全廠停運(yùn)。
4 暴露出的問題
(1) 1號主變與1號發(fā)電機(jī)“復(fù)合電壓閉鎖過流
保護(hù)”的時間整定值配合不當(dāng)，致使1號發(fā)電機(jī)先
于1號主變跳閘，造成1號發(fā)電機(jī)停機(jī)。
(2) 3號主變差動保護(hù)和850開關(guān)速斷保護(hù)動作
整定值過大，是造成11開關(guān)越級跳閘的主要原因。
(3) 運(yùn)行人員判斷失誤，主要表現(xiàn)在:
① 不能正確分析下雨天正常放電狀況，斷開
855開關(guān)后，事故癥狀未消失，說明故障點不在熱I
線，延誤了合855 開關(guān)恢復(fù)廠內(nèi)供電的時機(jī)。
② 斷開855開關(guān)后，事故癥狀未消失，而隨后
3 號主變?nèi)齻?cè)開關(guān)故障跳閘，此時應(yīng)進(jìn)一步判斷故
障點很可能在3 號主變附近，而35 kV配電室外熱
一口一
I 、I 出線穿墻套管的放電聲應(yīng)為天氣潮濕的正常
現(xiàn)象。但是，值長在未查明保護(hù)動作狀態(tài)的情況下，
盲目下令合813和853開關(guān)，致使3號主變再次投人。
(4) "5. 31”電網(wǎng)發(fā)生的事故，曾經(jīng)對該廠3號
主變產(chǎn)生過強(qiáng)烈的沖擊，致使3號主變與系統(tǒng)解列，
各級專業(yè)人員對該事故對該廠電氣主系統(tǒng)可能產(chǎn)生
的后果估計不足，未能及時進(jìn)行檢查并發(fā)現(xiàn)問題。
(5) 35 kV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。
(6) 對于諧振過電壓的知識，該廠各級技術(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，也沒有制訂有效的防范措施和處理辦法。
5 防范措施
(1) 對設(shè)備，特別是高壓設(shè)備進(jìn)行全面檢查，消
除一切設(shè)備隱患。
(2) 盡快安排35 kV 線路清掃，消除污閃隱患。
(3) 技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)諧振知識的學(xué)習(xí)，對過去
發(fā)生過的類似事故材料進(jìn)行收集、整理和分析，制
定消除各電壓等級諧振的有效措施及處理辦法。
(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
有效的事故演習(xí)活動。根據(jù)季節(jié)變化制訂針對性的
事故預(yù)想，提高運(yùn)行人員事故狀態(tài)下的應(yīng)變能力。
6 結(jié)束語
電力系統(tǒng)實際上是由電感、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
于瞬變過程電源波會引起某種變化，非正弦的電源
波含有一系列的諧波，當(dāng)電路中的某一自振頻率與
電源諧波頻率相等時，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，往往會造成嚴(yán)
重的后果，因此在中性點不接地系統(tǒng)中，應(yīng)在每組
電壓互感器的高壓繞組中勝點裝一只消諧器，以有
效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. 北京: 中國
電力出版社，2001
2 水利電力部電力設(shè)計院，機(jī)械工業(yè)部第七設(shè)計研究院. 工業(yè)企
業(yè)繼電保護(hù). 北京: 水利電力出版社，1996
(收稿日期: 2005- 10- 18)

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