铁磁谐振引起的变电站事故.docx

铁磁谐振引起的变电站事故目前，我国电力网的母线电压互感器绝大部分是电磁感应型的，等效电路为可变电感与一中值电阻串联。110 kV 以上的断路器大部分都带有均压电容。母线对地自然形成一电容，母线对地电容与母线电压互感器并联。断路器均压电容与电压互感器的联接与设备的运行方式有关，它们串、并联后可能导致母线系统发生铁磁谐振。 过电压将损坏设备， 造成电网事故。1 某变电站的事故过程某变电站有 150 MVA 的三圈变压器 2 台，220 kV 出线 3 回，110 kV 出线 9 回，110 kV 电气主接线为双母线。1997 年某日，该站的 2 条 110 kV 新出线投产及 1 条 110 kV 出线大修完毕欲试运行。启动前的运行方式如图 1 所示。空出 110 kV段母线及 2 号主变准备对 3 条 110 kV 线路充电， 母联开关处于冷备用， 1 号主变接于段母线上带其余 110 kV 出线供电。充电操作过程如下：电源通过 2 号主变对 110 kV段母线、12PT、线路 WL1、WL2、WL3 充电；充电完成后，断开 3 条线路及 2 号主变的断路器 102、105、108、109，以上 4 台断路器均处于热备用状态，12PT 刀闸没有拉开。1450，对侧 110 kV 甲站给 WL1充电，准备用 12PT 与段母线的 11PT 核对相序。此时发现段母线电压表指针大幅摆动，AB、BC 间电压达 150kV 以上，12PT A 相的金属膨胀器盖弹出。切断 WL1 对侧 110 kV 甲站开关后，决定停止其它启动操作，将 2 号主变的开关 102 转接至段母线备用，操作顺序是先合 1021 刀闸后断 1022 刀闸。1530，合上 1021 刀闸时发现段母线电压表指针剧烈摆动，12PT A 相爆炸起火，立即手动切断 1 号变 3 侧开关，事故消除。此次事故使 6 个 110 kV 变电站失电。事故后检查发现：12PT A 相内部线圈有短路，B、C 两相内部线圈的绝缘局部受损；12PT 上方架空线 B 相和 C 相有短路痕迹，烧了几只绝缘子；段母线避雷器的 B 相和 C 相计数器各动作 1 次；1 号主变 110kV 侧中性点接地软铜线熔断；1 号主变的 101 断路器 B 相和 C 相油色变为碳黑，1 号主变的零序过流保护和相间过流保护动作；故障录波仪动作；录取到过电压和故障电流。同时 6 个失电变电站的 7 台主变另序过流保护也动作。2 事故分析图 2 等效电路图2.1 由对侧 110 kV 甲站给全长仅 8 km 的 WL1 充电，本站 105 处于热备用状态，段母线电压表指示值为 1.4 倍额定电压，12PT A 相膨胀器盖弹出，可以证实有铁磁谐振过电压产生且 12PT A 相已损坏。其等效电路如图 2。图中：E 为 2 号变 110 kV 侧相电势，E为 110 kV 甲站电源相电势；C2、C5、C8、C9 为 SW4-110/1250 开关的均压电容 900PF；Co 为段母线对地电容，大约 500PF；L 为 12PT 的电感，额定电压时 XL2.5M 健*由于线路对地的电容远大于 900PF，因此与 900PF 串联后仍约为 900PF。WL1 的对测 110kV 甲站开关未合时，等值电路如图 2(a)。所以电路不会谐振。WL1 的对侧 110 kV 甲站开关合上时，在 2 号主变 110 kV 侧与甲站供电的 WL1 同相位时，开关 102、105 的母线侧可视为等电位，如图 2(b)。电路极易谐振，实际发生谐振且损坏了 12PTA 相。2.2 由于 12PT A 相已损坏，用 1021 刀闸对段母线充电时，12PT A 相发生爆炸，A 相接地产生强大的单相短路电流，将 1 号主变 110 kV 侧中性点接地软铜线烧断。110 kV 系统中性点不接地，1 号主变不向接地点供短路电流，A 相接地使 B、C 两相对地电压升高为线电压。与该站 110 kV 相连的其它 6 个变电站 7 台主变的中性点接地。7 台变压器的 B、C 相绕组承受线电压，其电压向量及磁通向量如图 3。外站 7 台主变向本站 12PT A 相接地点供短路电流的流向如图 4。由于外站各主变的 A 相外部单相短路，过电流使本站段母线的 B、C 相电压也严重下降，B、C 两相绕组的电压值并没有升高，铁芯没有发生过饱和现象，受 A 相爆炸火球引起的 B、C 相架空线短路自行熄弧，因而只烧了几只绝缘子。最后由主变相间过流保护动作跳断路器 101。1 号主变 110 kV 侧中性点引线烧断，使起动的零序电流保护返回。在烧断过程中，间歇电弧引起非故障相对地过电压，使 B、C相避雷器放电间隙动作，计数器计数。3 结束语3.1 认识产生母线铁磁谐振的条件，测