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铁磁谐振造成的全厂停电事故分析

文档作者：吴春旺陈霞宋继孚文档来源： 1. 济宁职业技术学院 2，东郊热电		点击数：	更新时间： 2021年08月13日
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第8卷(2006 年第5期) 电力安全技术S 事故分析
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铁磁谐振造成的全厂停电事故分析
吴春旺’，陈霞’，宋继孚2
(1. 济宁职业技术学院，山东济宁272000; 2，东郊热电厂，山东济宁272000)
〔摘要〕介绍了某热电厂35 kV电气系统发生铁磁谐振，产生谐振过电压，造成35 kV电缆头绝缘击
穿爆破，最终导致全厂停电事故的经过，分析了事故的原因，阐明了暴露的问题，给出了防范措施，指出
为消除铁磁谐振，应在中心点不接地系统中每组电压互感器的高压绕组中心点装上消谐器。
〔关键词〕铁磁谐振; 短路故障; 闪络放电; 故障跳闸
在6---35 kV中性点不直接接地的系统中，当具
备一定的激发条件时，如出现电压互感器突然合闸、
单相接地突然消失、外界对系统的干扰或系统操作
产生的过电压等情况，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，容易激发
产生持续的铁磁谐振。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
引起电压互感器烧坏。
2003- 06- 01，某热电厂35kV电气主系统发生
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20 cm处)击穿爆
破，形成相间短路，最终导致全厂停电的重大事故。
电，2号高变由10 kV II 母线供电)运行; 0 号高备
变处于备用状态，由10 kV I 母线供电，作为全厂
高压辅机备用电源;0号低备变处于备用状态，由10
kV I 母线供电，作为全厂低压辅机备用电源。
1 事故前运行状态
该厂主系统接线如图1所示。
35kV热I 线35kV热I 线
855开关个856开关个110kV新东线▲
，1 关 开 ，
j 8l
35kV I 母线850开关
851开关
853开关
1号主变
3号主变
802开关
lOkV I 母线
80 1开关800开关IOkV I 母线
”开关己3号发电机
1号发电机2号发电机
图1 主系统接线
事故前的运行状态为: 热工线、热II 线、新东
线、1, 3号发变机组、2号锅炉(辅机由2 号高变供
2 事故经过
(1) 2003- 06- 01T17: 30，该厂主控室警铃响，
"35kV I 母接地”、"35kV I 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35 kV绝缘监测表，发现C相显示
30 kV, A, B相在20 一35 kV 之间摆动; 35 kV配
电室外热I ，I 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; 35 kV配电室内其它
设备均有放电声。请示地调后断开热I 线855开关
以便判断故障点，但接地现象未消除。
(2) 17:40，警笛警铃响，813, 853, 31, 11,
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。
(3) 17:50，合813, 853 开关; 通过35 kV II
母线、850 开关、35 kV I 母线和1号主变向10 kV
I母线倒送电，全厂恢复供电。
(4) 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“35 kV I
母接地”，"35 kV I 母接地”，"35 kV母线电压断
线”，“3 号主变差动”，"1号发电机复合电压闭锁
过流联跳11、灭磁开关”，“复合电压闭锁过流联跳
80011, "2号低厂变低压保护闭锁”信号继电器掉牌，
复归掉牌继电器。
(5) 18:00，合热I 线855 开关，恢复厂用电。
(6) 18:10，检查11开关油质变黑，做安全措施
进行换油处理。
(7) 21:35, 1号发电机经11开关手动准同期与
系统并列，投强励装置。
(8) 22:03，投“1号主变复合电压闭锁过流联
一口一
S 事故分析
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电力安全技术第8卷(2006 年第5期)
跳850 开关”保护压板，摇测35 kV I 母线绝缘合
格，35kV I 母经850开关送电成功。
(9) 22:15，合热I 线856开关，投低周低压解
列装置保护压板。
3 事故原因分析
经事故调查小组认真分析后认为，以下原因导
致853开关下口电缆短路烧毁，造成全厂停电事故。
(1) 先前的“5. 31”电网事故发生时，853 开
关瞬间通过较大电流，冲击电缆，使绝缘强度降低口
(2) 事故发生前，天气潮湿，阴有小雨并伴有
雷电。经调查发现，35 kV热I 线西灰场转角塔B相
悬垂绝缘子有放电痕迹。分析后认为，由于西灰场
转角塔周围环境较差，加之35 kV 线路未按规定定
期清扫、试验，绝缘子表面污秽物吸收水分，泄漏
电流增加，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，继而产
生局部电弧，最终形成闪络放电。
(3) 35 kV热I 线线路闪络放电作为激发条件，
引起厂内35 kV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相最薄弱点处击
穿爆破，产生间歇性对地弧光放电，启动1号机和
1号主变“复合电压闭锁过流”保护; 因1号机组的
“复合电压闭锁过流”保护的动作时限小于1号主变
的“复合电压闭锁过流”保护的动作时限，造成1号
发电机11开关首先跳闸，切断故障电流，但此时的
故障电流值还未达到3 号主变差动保护和850 开关
速断保护动作值，随着谐振的继续，放电逐步发展
成B, C两相间弧光短路，3号主变差动保护动作，
31, 813, 853 开关同时跳闸，全厂停运。
4 暴露出的问题
(1) 1号主变与1号发电机“复合电压闭锁过流
保护”的时间整定值配合不当，致使1号发电机先
于1号主变跳闸，造成1号发电机停机。
(2) 3号主变差动保护和850开关速断保护动作
整定值过大，是造成11开关越级跳闸的主要原因。
(3) 运行人员判断失误，主要表现在:
① 不能正确分析下雨天正常放电状况，断开
855开关后，事故症状未消失，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。
② 断开855开关后，事故症状未消失，而随后
3 号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 号主变附近，而35 kV配电室外热
一口一
I 、I 出线穿墙套管的放电声应为天气潮湿的正常
现象。但是，值长在未查明保护动作状态的情况下，
盲目下令合813和853开关，致使3号主变再次投人。
(4) "5. 31”电网发生的事故，曾经对该厂3号
主变产生过强烈的冲击，致使3号主变与系统解列，
各级专业人员对该事故对该厂电气主系统可能产生
的后果估计不足，未能及时进行检查并发现问题。
(5) 35 kV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。
(6) 对于谐振过电压的知识，该厂各级技术人
员及运行人员知之甚少，对其危害的严重性更是认
识不足，也没有制订有效的防范措施和处理办法。
5 防范措施
(1) 对设备，特别是高压设备进行全面检查，消
除一切设备隐患。
(2) 尽快安排35 kV 线路清扫，消除污闪隐患。
(3) 技术人员应加强谐振知识的学习，对过去
发生过的类似事故材料进行收集、整理和分析，制
定消除各电压等级谐振的有效措施及处理办法。
(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。根据季节变化制订针对性的
事故预想，提高运行人员事故状态下的应变能力。
6 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
于瞬变过程电源波会引起某种变化，非正弦的电源
波含有一系列的谐波，当电路中的某一自振频率与
电源谐波频率相等时，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，往往会造成严
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胜点装一只消谐器，以有
效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. 北京: 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. 北京: 水利电力出版社，1996
(收稿日期: 2005- 10- 18)

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