一起500 kV 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)

1 故障情況

某500kV 變2 號主變壓器斷路器跳閘，主變壓器停運，經檢查為主變壓器冷卻器全停保護動作。主變冷卻器控制系統以可以編程邏輯控制器(PLC－Programmable 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，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。

2 事故情況

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)。

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，主變“冷控失電保護”是收到了“冷卻器全停跳閘信號”的開入后才出口跳閘的，檢查變壓器本體亦沒有發現異常，表明變壓器沒有發生故障。對#2 變壓器非電量保護進行了全面檢查，情況如下:

圖1 事故前運行方式

1)對主變冷卻器控制箱上的PLC 控制器檢查時發現，在面板顯示發“繞組溫度高跳閘”信號，與后臺核對發現PLC 時間有29 分30 秒的誤差，發“繞組溫度高跳閘”的時間正是主變跳閘的時間。

2)#2 主變跳閘時所帶負荷為520 MW，跳閘后5 分鐘記錄的#2 主變本體溫度計上的油溫為70℃，繞組溫度為78℃，PLC 顯示的油溫為72℃，繞組溫度為115℃，繞組溫度有37℃的較大誤差。

3)在檢查冷卻器控制箱時發現交流電源切換裝置未動作，主電源開關仍然在合位，未切換到備用電源開關，檢查后發現該切換裝置的控制模塊已損壞，不能切換。

4)對冷卻器全停的跳閘回路和保護定值進行了檢查，沒有發現異常，回路與圖紙一致，保護和冷卻器PLC 控制器設置的定值與定值單一致，其中冷卻器全停跳閘的時間定值整定在PLC控制器上。

5)從廠家提供的圖紙資料反映出，PLC 控制器“油溫高跳閘和冷卻器全停跳閘”共用一個跳閘出口繼電器。

從當時跳閘后現場主變記錄的溫度情況看，本體溫度計顯示為78℃，PLC 裝置采集到溫度為115℃，雖然有較大誤差，但PLC 控制器顯示的繞溫已達到動作值，所以發出“繞組溫度高跳閘”信號(設置定值為“跳閘繞溫115℃”)。

6)經過檢查發現，保護裝置及整定值正確，二次回路(根據圖紙)正確但風冷控制系統PLC邏輯程序與外部回路不對應。

3 事故分析

造成本次誤動的原因是: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。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。

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。

5)防范措施: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，不讓非電量保護去啟動同一只出口繼電器，便不會給設計和運行帶來不便。

圖2 變壓器PLC 動作邏輯框圖

4 結束語

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，已達到風冷控制系統PLC 邏輯程序設計技改的目的，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.