一起500 kV 主变压器跳闸事故分析

罗茵

(云南电网有限责任公司文山供电局，云南 文山 663000)

1 故障情况

某500kV 变2 号主变压器断路器跳闸，主变压器停运，经检查为主变压器冷却器全停保护动作。主变冷却器控制系统以可以编程逻辑控制器(PLC－Programmable Logic Controller)为核心，采用温度传感器将采集到的电阻信号，送入到PLC的模拟量输入模块，由PLC 进行A/D 转换和标度变换等处理得到主变实际温度。另外采用温度开关采集主变的温度信号，并将信号送入PLC 的开关量输入模块参与逻辑控制。

电动机运行状态的检测，利用接触器及热断路器辅助接点输出的运行、故障等信号，引入PLC 的开关量输入模块，在程序中实现故障电动机的自动切换和报警。系统对电机配置完成的控制、保护、测量功能，在设备运行过程中出现故障及系统异常等情况，系统采用指示灯的形式报警，在运行过程中，若工作冷却器故障，PLC 自动停止故障冷却器的运行，自动投入备用冷却器，并继续完成主变冷却器的控制。PLC 软件具有故障自诊断功能，对PLC 模块故障、测量检测回路断线等故障能及时判断，通过PLC 及时报警。

2 事故情况

事故前运行方式:500 kV 系统:500 kVⅠ、Ⅱ组母线运行，#2 主变运行，砚崇甲线、红砚甲线、红砚乙线运行，5711、5712、5713、5721、5722、5752、5753 断路器运行;#1 主变检修，5731、5732 断路器冷备用(如图1 所示)。

根据保护动作报告和故障录波数据分析，变压器保护仅有冷控失电保护出口跳闸，而两套变压器电气量保护均没有动作，同时电流电压量均正常没有突变，没有故障电流、电压，主变“冷控失电保护”是收到了“冷却器全停跳闸信号”的开入后才出口跳闸的，检查变压器本体亦没有发现异常，表明变压器没有发生故障。对#2 变压器非电量保护进行了全面检查，情况如下:

图1 事故前运行方式

1)对主变冷却器控制箱上的PLC 控制器检查时发现，在面板显示发“绕组温度高跳闸”信号，与后台核对发现PLC 时间有29 分30 秒的误差，发“绕组温度高跳闸”的时间正是主变跳闸的时间。

2)#2 主变跳闸时所带负荷为520 MW，跳闸后5 分钟记录的#2 主变本体温度计上的油温为70℃，绕组温度为78℃，PLC 显示的油温为72℃，绕组温度为115℃，绕组温度有37℃的较大误差。

3)在检查冷却器控制箱时发现交流电源切换装置未动作，主电源开关仍然在合位，未切换到备用电源开关，检查后发现该切换装置的控制模块已损坏，不能切换。

4)对冷却器全停的跳闸回路和保护定值进行了检查，没有发现异常，回路与图纸一致，保护和冷却器PLC 控制器设置的定值与定值单一致，其中冷却器全停跳闸的时间定值整定在PLC控制器上。

5)从厂家提供的图纸资料反映出，PLC 控制器“油温高跳闸和冷却器全停跳闸”共用一个跳闸出口继电器。

从当时跳闸后现场主变记录的温度情况看，本体温度计显示为78℃，PLC 装置采集到温度为115℃，虽然有较大误差，但PLC 控制器显示的绕温已达到动作值，所以发出“绕组温度高跳闸”信号(设置定值为“跳闸绕温115℃”)。

6)经过检查发现，保护装置及整定值正确，二次回路(根据图纸)正确但风冷控制系统PLC逻辑程序与外部回路不对应。

3 事故分析

造成本次误动的原因是:变压器风冷控制系统PLC 控制器程序逻辑存在问题，变压器风冷控制系统厂家对PLC 控制器的动作逻辑设计不符合规范要求，将“油温高、绕组温度高和冷却器全停”三种非电量保护的出口均启动同一只出口继电器。另外，由于变压器风冷控制系统采集的变压器绕组温度误差较大，变压器实际绕组温度仅为78℃，但变压器风冷控制系统采集到的温度却为115℃，达到了动作值，致使“绕组温度高”保护通过KA11 继电器出口开入到变压器非电量保护的“冷却器全停”保护开入端，造成变压器“冷却器全停”非电量保护动作跳闸。

1)变压器PLC 控制器厂家对PLC 控制器的动作逻辑设计不符合规范要求，将“油温高、绕组温度高和冷却器全停”三种非电量保护的出口均启动同一只出口继电器，致使现场运行时没有办法对上述三种非电量保护分别进行投退，继电器出口动作也不便于判断是哪种非电量保护动作。

2)设计单位简单地将PLC 控制器的开出接点设计引入到变压器非电量保护装置“冷却器全停”的开入端。在设计阶段没有发现PLC 控制器动作逻辑的缺陷。

3)现场安装调试和投产验收时，没有对变压器PLC 控制器的动作逻辑进行相关的试验验证，仅通过在PLC 控制器上短接出口接点的方法验证二次回路的正确性。在投产验收阶段也没有发现PLC 控制器动作逻辑的缺陷。

4)变压器在投运后进行的各次检验中，均没有对变压器PLC 控制器的动作逻辑进行相关的试验验证，也是通过在PLC 控制器上短接出口接点的方法验证二次回路的正确性。在投运后的各次检验中还是没有发现PLC 控制器动作逻辑的缺陷。

5)防范措施:规范变压器非电量保护PLC控制装置的设计技术规范，对变压器风冷控制系统PLC 控制装置根据每一种非电量保护设计一只对应的出口继电器，不让非电量保护去启动同一只出口继电器，便不会给设计和运行带来不便。

图2 变压器PLC 动作逻辑框图

4 结束语

通过以上技术改造，杜绝了由于主变压器风冷控制系统PLC 逻辑程序设计错误导致的异常和事故，已达到风冷控制系统PLC 逻辑程序设计技改的目的，提高了500 kV 主变压器运行的可靠性。

［1］常州东芝变压器有限公司.强油风冷PLC 控制柜安装使用说明书.常州.2008 年1 月.

［2］戴宪滨.变电站二次回路及其故障处理典型实例.北京:中国电力出版社.2012 年5 月.