500kV 主變壓器跳閘事故分析

羅茵

(云南電網有限責任公司文山供電局，云南 文山 663000)

0 前言

某主變壓器冷卻器全停保護動作，該主變冷卻器控制系統使用可以編程邏輯控制器(PLCProgrammable Logic Controller)為核心，采用溫度傳感器將采集到的電阻信號，送入到PLC 的模擬量輸入模塊，由PLC 進行A/D 轉換和標度變換等處理得到主變實際溫度。另外采用溫度開關采集主變的溫度信號，并將信號送入PLC 的開關量輸入模塊參與邏輯控制。電動機運行狀態的檢測，利用接觸器及熱斷路器輔助接點輸出的運行、故障等信號，引入PLC 的開關量輸入模塊，在程序中實現故障電動機的自動切換和報警。系統對電機配置完成的控制、保護、測量功能，主要保護功能包括:短路保護、過流保護、失壓保護、缺相保護、相序保護、過載保護以及聯鎖保護。在設備運行過程中出現故障及系統異常等情況，系統采用指示燈的形式報警，在運行過程中，若工作冷卻器故障，PLC 自動停止故障冷卻器的運行，自動投入備用冷卻器，并繼續完成主變冷卻器的控制。PLC 軟件具有故障自診斷功能，對PLC 模塊故障、測量檢測回路斷線等故障能及時判斷，通過PLC 及時報警。

1 事故情況及分析

事故前運行方式:500 kV 系統:500 kVⅠ、Ⅱ組母線運行，#2 主變運行，硯崇甲線、紅硯甲線、紅硯乙線運行，5711、5712、5713、5721、5722、5752、5753 斷路器運行;#1 主變檢修，5731、5732 斷路器冷備用(如圖1 所示)。

圖1 事故前運行方式

主變跳閘后，調取了主變保護的動作報告和故障錄波數據，根據保護動作報告和故障錄波數據分析，變壓器保護僅有冷控失電保護出口跳閘而兩套變壓器電氣量保護均沒有動作，同時電流電壓量均正常沒有突變，沒有故障電流、電壓，變壓器本體亦沒有發現異常，表明變壓器沒有發生故障。故障及跳閘過程情況分析如下:

1)風冷控制柜未按定值要求寫入正確邏輯程序，造成主變繞溫過高(115℃)或油面溫度過高(95℃)啟動冷卻器跳閘回路(05)。

2)設計圖紙已明確主變非電量跳閘開入由冷卻器控制柜經主變保護C 柜實現主變跳閘，且各自回路一一對應。其中冷卻器控制柜接入“05跳閘回路”為“冷卻器全停跳閘”，并未將“繞溫高跳閘”接入該回路。

3)2 號主變非電量保護定值單上明確要求“變壓器繞組溫度控制器100℃發信、115℃跳閘(暫不投入)”，而冷卻器控制裝置程序錯誤的將“繞溫高跳閘、油溫高跳閘”均接入跳閘回路。

4)2 號主變繞組溫度傳感器故障，導致溫度傳送偏差較大，主變本體繞組溫度指示在72℃時，冷卻器控制裝置顯示為110℃ (達到繞溫高跳閘定值)。

2 故障分析

造成本次冷卻器全停保護誤動的原因是變壓器風冷控制系統PLC 控制器程序邏輯存在問題，變壓器風冷控制系統廠家對PLC 控制器的動作邏輯設計不符合規范要求，將“油溫高、繞組溫度高和冷卻器全停”三種非電量保護的出口均啟動同一只出口繼電器KA11。另外，由于變壓器風冷控制系統采集的變壓器繞組溫度誤差較大，變壓器實際繞組溫度僅為78℃，但變壓器風冷控制系統采集到的溫度卻為115℃，達到了動作值，致使“繞組溫度高”保護通過KA11 繼電器出口開入到變壓器非電量保護的“冷卻器全停”保護開入端，造成變壓器“冷卻器全停”非電量保護動作跳閘。

3 暴露問題

1)變壓器PLC 控制器廠家對PLC 控制器的動作邏輯設計不符合規范要求，將“油溫高、繞組溫度高和冷卻器全停”三種非電量保護的出口均啟動同一只出口繼電器，致使現場運行時沒有辦法對上述三種非電量保護分別進行投退，繼電器出口動作也不便于判斷是哪種非電量保護動作。

2)設計單位在對變壓器的非電量保護二次回路設計時，沒有理解和掌握變壓器PLC 控制器的控制原理和邏輯，只是簡單地將PLC 控制器的開出接點設計引入到變壓器非電量保護裝置“冷卻器全停”的開入端。在設計階段沒有發現PLC控制器動作邏輯的缺陷。

3)現場安裝調試和投產驗收時，沒有對變壓器PLC 控制器的動作邏輯進行相關的試驗驗證，僅通過在PLC 控制器上短接出口接點的方法驗證二次回路的正確性。在投產驗收階段也沒有發現PLC 控制器動作邏輯的缺陷。

4)變壓器在投運后進行的各次檢驗中，均沒有對變壓器PLC 控制器的動作邏輯進行相關的試驗驗證，也是通過在PLC 控制器上短接出口接點的方法驗證二次回路的正確性。在投運后的各次檢驗中還是沒有發現PLC 控制器動作邏輯的缺陷

4 結束語

局內已規范變壓器非電量保護PLC 控制裝置的設計技術規范，對變壓器風冷控制系統PLC 控制裝置根據每一種非電量保護設計一只對應的出口繼電器，不會讓各種非電量保護去啟動同一只出口繼電器，也就不會給設計和運行帶來不便。

通過以上技術改造，杜絕了由于主變壓器風冷控制系統PLC 邏輯程序設計錯誤導致的異常和事故，提高了500 kV 主變壓器運行的可靠性。

［1］常州東芝變壓器有限公司.強油風冷PLC 控制柜安裝使用說明書.常州.2008 年1 月.

［2］戴憲濱.變電站二次回路及其故障處理典型實例.北京:中國電力出版社.2012 年5 月.