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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. 濟寧職業(yè)技術學院 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. 濟寧職業(yè)技術學院，山東濟寧272000; 2，東郊熱電廠，山東濟寧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。
〔關鍵詞〕鐵磁諧振; 短路故障; 閃絡放電; 故障跳閘
在6---35 kV中性點不直接接地的系統(tǒng)中，當具
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(chǎn)生、
虛幻接地現(xiàn)象出現(xiàn)和不正確的接地指示，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，最終導致全廠停電的重大事故。
電，2號高變由10 kV II 母線供電)運行; 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，作為全廠低壓輔機備用電源。
1 事故前運行狀態(tài)
該廠主系統(tǒng)接線如圖1所示。
35kV熱I 線35kV熱I 線
855開關個856開關個110kV新東線▲
，1 關 開 ，
j 8l
35kV I 母線850開關
851開關
853開關
1號主變
3號主變
802開關
lOkV I 母線
80 1開關800開關IOkV I 母線
”開關己3號發(fā)電機
1號發(fā)電機2號發(fā)電機
圖1 主系統(tǒng)接線
事故前的運行狀態(tài)為: 熱工線、熱II 線、新東
線、1, 3號發(fā)變機組、2號鍋爐(輔機由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配電室內其它
設備均有放電聲。請示地調后斷開熱I 線855開關
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。
(3) 17:50，合813, 853 開關; 通過35 kV II
母線、850 開關、35 kV I 母線和1號主變向10 kV
I母線倒送電，全廠恢復供電。
(4) 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“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)電機復合電壓閉鎖
過流聯(lián)跳11、滅磁開關”，“復合電壓閉鎖過流聯(lián)跳
80011, "2號低廠變低壓保護閉鎖”信號繼電器掉牌，
復歸掉牌繼電器。
(5) 18:00，合熱I 線855 開關，恢復廠用電。
(6) 18:10，檢查11開關油質變黑，做安全措施
進行換油處理。
(7) 21:35, 1號發(fā)電機經(jīng)11開關手動準同期與
系統(tǒng)并列，投強勵裝置。
(8) 22:03，投“1號主變復合電壓閉鎖過流聯(lián)
一口一
S 事故分析
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電力安全技術第8卷(2006 年第5期)
跳850 開關”保護壓板，搖測35 kV I 母線絕緣合
格，35kV I 母經(jīng)850開關送電成功。
(9) 22:15，合熱I 線856開關，投低周低壓解
列裝置保護壓板。
3 事故原因分析
經(jīng)事故調查小組認真分析后認為，以下原因導
致853開關下口電纜短路燒毀，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
關瞬間通過較大電流，沖擊電纜，使絕緣強度降低口
(2) 事故發(fā)生前，天氣潮濕，陰有小雨并伴有
雷電。經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)，35 kV熱I 線西灰場轉角塔B相
懸垂絕緣子有放電痕跡。分析后認為，由于西灰場
轉角塔周圍環(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，最終形成閃絡放電。
(3) 35 kV熱I 線線路閃絡放電作為激發(fā)條件，
引起廠內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號機和
1號主變“復合電壓閉鎖過流”保護; 因1號機組的
“復合電壓閉鎖過流”保護的動作時限小于1號主變
的“復合電壓閉鎖過流”保護的動作時限，造成1號
發(fā)電機11開關首先跳閘，切斷故障電流，但此時的
故障電流值還未達到3 號主變差動保護和850 開關
速斷保護動作值，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號主變差動保護動作，
31, 813, 853 開關同時跳閘，全廠停運。
4 暴露出的問題
(1) 1號主變與1號發(fā)電機“復合電壓閉鎖過流
保護”的時間整定值配合不當，致使1號發(fā)電機先
于1號主變跳閘，造成1號發(fā)電機停機。
(2) 3號主變差動保護和850開關速斷保護動作
整定值過大，是造成11開關越級跳閘的主要原因。
(3) 運行人員判斷失誤，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 開關恢復廠內供電的時機。
② 斷開855開關后，事故癥狀未消失，而隨后
3 號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 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為天氣潮濕的正常
現(xiàn)象。但是，值長在未查明保護動作狀態(tài)的情況下，
盲目下令合813和853開關，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)
生閃絡放電的直接原因。
(6) 對于諧振過電壓的知識，該廠各級技術人
員及運行人員知之甚少，對其危害的嚴重性更是認
識不足，也沒有制訂有效的防范措施和處理辦法。
5 防范措施
(1) 對設備，特別是高壓設備進行全面檢查，消
除一切設備隱患。
(2) 盡快安排35 kV 線路清掃，消除污閃隱患。
(3) 技術人員應加強諧振知識的學習，對過去
發(fā)生過的類似事故材料進行收集、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(jù)季節(jié)變化制訂針對性的
事故預想，提高運行人員事故狀態(tài)下的應變能力。
6 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
于瞬變過程電源波會引起某種變化，非正弦的電源
波含有一系列的諧波，當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
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
1 李火元，彭曉潔. 電力系統(tǒng)繼電保護及自動裝置. 北京: 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. 北京: 水利電力出版社，1996
(收稿日期: 2005- 10- 18)

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