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铁磁谐振造成的全厂停电事故解析

文档作者：宋继孚吴春旺王伟文档来源： 1．山东省济宁市东郊热电厂 2．济宁职业技术学院		点击数：	更新时间： 2021年08月13日
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32 《电气开关~(2005． No．4)
文章编号：1004-289X(2005)04-0032-03
铁磁谐振造成的全厂停电事故解析
宋继孚 吴春旺 王伟
(1．山东省济宁市东郊热电厂，济宁 272000；2．济宁职业技术学院，济宁 272037)
摘要：对某热电厂35kV 电气系统发生铁磁谐振，产生谐振过电压，造成35kV 电缆头绝缘击穿爆破，最终导致
全厂停电事故的原因进行了分析，认为35kV线路未按规定定期清扫、试验，在悬垂绝缘子表面附着较多污秽物
等，是造成最终事故的原因。对此，指出了暴露的问题，并给出了防范措施。
关键词：铁磁谐振；短路故障；变压器；闪络放电；复合电压起动过电流保护；差动保护；故障跳闸
中图分类号：TM132 文献标识码：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 的中性点非有效接地系统中，当具
备一定的激发条件时，如PT突然合闸、单相接地突然
消失、外界对系统的干扰或系统操作产生的过电压等，
由于变压器、电压互感器、消弧线圈等设备铁心电感的
磁路饱和作用，激发产生持续的较高幅值的铁磁谐振
过电压。铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐波谐振、分
次谐波谐振。这种谐振产生的过电压的幅值虽然不高，
但因过电压频率往往远低于额定频率，铁心处于高度
饱和状态，其表现形式可能是相对地电压升高，励磁电
流过大，或以低频摆动，引起绝缘闪络、避雷器炸裂、高
值零序电压分量产生、虚幻接地现象出现和不正确的
当调压屏从不带电状态转入带电状态时，闭合
KI，3XLC有电吸合，转换屏输出有稳压电源输出，
4XLC断电释放，转换屏输出的直供电源断电无输出。
这样，转换屏输出就由直供转到稳压，在其转换的过程
中，断电时间为3XLC的接点转换动作时间(小于其吸
合时间0．03s)与4XLC断电后到其常开接点刚断开
的时间(小于其释放时间O．02s)之差，其值小于0．
03s，保证了在加载调压屏的操作过程中，信号设备的
不间断连续工作。
收稿日期；2005—06-23
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《电气开关》(2005．No．4) 33
接地指示。严重时还可能诱发保护误动作或在电压互
感器中出现过电流引起PT烧坏。
2003年6月1 Et，由于天气潮湿，在外界对系统
的干扰(35kV热Ⅱ线西灰场转角塔B相悬垂绝缘子
有放电)下，再加上853开关柜进线电缆头处绝缘处理
存在缺陷，某热电厂35kV 电气主系统发生了高次谐
波谐振，产生谐振过电压，造成853开关下口电缆B
相最薄弱点(电缆头以上约20cm处)击穿爆破，形成
相间短路，最终导致全厂停运的重大事故。通过事故分
析，揭示了35kV 电气系统发生可能铁磁谐振的原因
和防范措施，对同类型热电厂的安全运行有较好的借
鉴意义。
2 事故前运行状态
热I线、热II线、新东线、#1主变、3主变、#1发
电机组、#3发电机组、#2锅炉(附机由#2高变供
电，#2高变由10kV II母线供电)运行；#2锅炉负荷
134t／h，#1机组负荷14MW ，#3组机负荷12MW ；
#0高备变处于备用状态，由10kV I母线供电，作为
全厂高压附机备用电源；#0低备变处于备用状态，由
10kV I母线供电，作为全厂低压附机备用电源。
35kV热I线 35kV热II线
#1发电机 把发电机
图l 主系统图
3 事故经过
2003年6月1日17：30，我厂主控室警铃响，
“35kV I母接地”、“35kV Ⅱ母接地”光字牌频闪，“电
压解列断线”光字牌亮。运行人员检查35kV配电室，
同时查看35kV 绝缘监察表，发现显示C相30kV，A、
B相20～35kV 之间摆动。运行人员检查配电室后汇
报，35kV 配电室外热I、Ⅱ出线穿墙套管处有放电
声，且热I线出线套管处放电声音较大，35kV 配电室
内其它设备均有放电声。汇报值长，请示地调，断开热
I线855开关以便判断故障点，接地现象未消除。
17：40，警笛警铃响，813开关、853开关、31开关、
11开关、800开关以及高厂变和低厂变低压侧开关均
跳闸，全厂失电。运行人员复归各跳闸开关把手。
17：50，接值长令，合813、853开关，通过35kVII
母线、850开关、35kV I母线和#1主变向10kV I母
线倒送电。860、610、620、840、410、420各开关红灯闪
光，#0高备变和#0低备变自投成功，运行人员复归
各开关把手，全厂恢复供电。
17：53，现场运行人员，电话汇报853开关下口电
缆放电严重，主控室运行人员随即断开813、853开关，
厂用电再次丢失。检查保护屏“35kV I母接地”、
“35kVⅡ母接地”、“35kV母线电压断线”、“#3主变
差动”、“#1发电机复合电压闭锁过电流联跳11、
MK”、“复合电压闭锁过流联跳800”、“#2低厂变低
压保护闭锁”信号继电器掉牌，复归掉牌继电器。
18：o0，值长令，合热I线855开关，恢复厂用电。
18：10，检查11开关油质变黑，做安全措施进行换油处
理。
21：35，#1发电机经11开关手动准同期与系统
并列，投强励装置。
22：O3，接值长令，投“#1主变复合电压闭锁过流
联跳850开关”保护压板，摇测35kV Ⅱ母线绝缘合格，
35kV Ⅱ母经850开关送电成功。
22：15，值长令，合热Ⅱ线856开关，投低周低压解
列装置保护压板。
4 事故分析
经事故调查小组认真分析后认为，有两种原因导
致了853开关下口电缆短路烧毁，造成全厂停运事故。
1)5．31”电网事故发生后，853开关瞬间通过较大
电流，冲击电缆，绝缘强度降低；
2)事故发生前，天气潮湿恶劣，阴有小雨并伴有雷
电。经调查发现，35kV热Ⅱ线西灰场转角塔B相悬垂
绝缘子有放电痕迹(有录像资料)。分析后认为，由于西
灰场转角塔周围环境较差，加之35kV线路未按规定
定期清扫、试验，在悬垂绝缘子表面附着较多污秽物。
在干燥天气下，表面带有污秽物的绝缘子保持着较高
的绝缘水平，其放电电压与洁净、干燥状态时接近，但
遇有潮湿天气时，绝缘子表面污秽物吸收水分，表面泄
漏电流就会增加，在电流密度比较大的部位形成了干
燥带，干燥带承担较高的电压，将产生辉光放电，继而
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产生局部电弧，最终形成闪络放电。
35kV热Ⅱ线线路闪络放电作为激发条件，引起
厂内35kV 系统发生高次谐波谐振，产生谐振过电压，
造成853开关下口电缆B相最薄弱点(电缆头以上约
20cm处)击穿爆破，产生间歇性对地弧光放电，起动#
1机和#1主变“复合电压闭锁过流”保护。因#1机组
的“复合电压闭锁过流”保护的动作时限值小于#1主
变的“复合电压闭锁过流”保护的动作时限，造成#1
发电机11开关首先跳闸，切断故障电流，致使l1开关
油质变黑。但是，此时故障电流值还未达到#3主变差
动保护和850开关速断保护动作值，但随着谐振的继
续，放电逐步发展成B、C两相间弧光短路，#3主变差
动保护动作，31开关、813开关、853开关同时跳闸，全
厂停运。
5 暴露出的问题
1)#1主变“复合电压闭锁过流保护”与#1发电
机“复合电压闭锁过流保护”时间整定值配合不当，致
使#1发电机先于#1主变跳闸，造成#1发电机停
机；
2)#3主变差动保护和850开关速断保护动作整
定值过大，是造成#1发电机l1开关越级跳闸的主要
原因；
3)运行人员事故判断失误
a．不能正确分析下雨天气正常放电象征，且运行
人员断开855开关后，事故象征未消失，说明故障点不
在热I线，延误了合855开关恢复厂内供电的时机。
b．运行人员断开855开关后，事故象征未消失，随
后#3主变三侧开关故障跳闸，此时应进一步判断故
障点很可能在#3主变附近，而35kV配电室外热I、
Ⅱ出线穿墙套管的放电声应为天气潮湿的正常现象。
但是，在未查明保护动作状态的情况，值长盲目下令合
813、853开关，致使#3主变再次投入故障点。
4)运行人员专业素质较低，不能正确判断潮湿天
气条件下的正常放电声，在事故处理过程中有些慌乱，
未能进一步查明故障点，致使故障进一步扩大，延误了
事故处理的最佳时期；
5)“5．31”电网发生的事故，曾经对我厂#3主变
产生过强烈的冲击，致使#3主变与系统解列。各级专
业人员对该事故对我厂的电气主系统可能产生的后果
估计不足，未能及时对电气主系统进行检查并发现问
题；
6)35kV 线路长期未执行定期清扫工作，是产生
闪络放电的直接原因；
7)对于谐振过电压的知识，我厂各级技术人员及
运行人员知之甚少，对其危害的严重性更是认识不足，
没有制订有效的防范措施和处理办法。
6 防范措施
1)设备进行全面检查，消除一切设备隐患，特别是
高压设备；
2)尽快安排35kV线路清扫，消除雷雨季节污闪
隐患；
3)加强技术人员谐振知识的学习，对过去我厂发
生过的类似事故收集、整理、分析，制定消除各电压等
级谐振的有效措旎及处理办法；
4)运行人员必须认真学习执行运行规程，严格遵
守各项规程制度，特别是事故处理原则；
5)加强运行人员的专业技术培训，开展切实有效
的事故演习活动。根据季节变化制订有针对性的事故
预想，提高运行人员事故状态下的应变能力。
7 结束语
电力系统实际上是由电感、电容和电阻构成的复
杂电路，可以组合成一系列具有不同自振频率的振荡
回路。在进行开关操作或出现其它异常时，由于瞬变过
程电源波形会引起某种变化，非正弦的电源波形含有
一系列的谐波。当电路中的自振频率之一与电源谐波
频率正好相等时，就会出现这一频率的谐振过电压。谐
振是一种稳态现象，谐振过电压的持续时间可能很长，
这种过电压一旦发生，往往造成严重的后果。因此在中
性点不接地系统中，应在每组电压互感器的高压绕组
中性点装一只消谐器，进行有效地限制弧光接地过电
压和消除铁磁谐振。
参考文献
[1] 李火元、彭晓洁．电力系统继电保护及自动装置
[M]．中国电力出版社，2001
[2] 水利电力部电力设计院、机械工业部第七设计研
究院．工业企业继电保护[M]．水利电力出版社，1996
收稿日期：2005一O3—28

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