主變冷卻器風機全停PLC回路故障分析

江鴻翔，陳秀蘭，葉心舒

（1.國網(wǎng)福建省電力有限公司超高壓分公司，福建 福州 350000；2.國網(wǎng)福建省電力有限公司物資分公司，福建 福州 350000）

主變冷卻器系統(tǒng)是變電站主變的重要組成部分，是影響主變是否能正常運行的關鍵部件。冷卻器風機全停事故若無法及時地進行應急處置，將嚴重危急電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。本文以某變電站#1主變A相冷卻器風機全停故障為例，進行分析研究，總結出造成故障的主要原因以及設計方面的改進措施，為設計人員在對冷卻器PLC回路進行設計時提供思路。

1 異常描述

2019年4月23日18:27，某變電站監(jiān)控后臺報主變冷卻器風機全停告警信號，值班運維人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)幾處異常現(xiàn)象。

檢查發(fā)現(xiàn)#1 主變A 相冷卻器風機全停，檢查A相冷卻器控制箱，所有指示燈全滅，將#1主變冷卻器控制方式由自動位置切至手動位置，投入兩組主變冷卻器風機，均無法手動啟動，檢查A 相冷卻器控制箱后柜門，PLC 裝置指示燈全滅，PLC 電源開關QM1、交流電源控制開關QM2、Ⅰ直流電源開關QM5、Ⅱ直流電源開關QM6均在合上位置。

2 原因分析

2.1 冷卻器交流電源回路分析

根據(jù)現(xiàn)場冷卻器風機全停的異常現(xiàn)象，運維人員初步判斷可能是冷卻器交流電源回路存在故障，造成風機全停。如圖1 所示為某變電站#1 主變冷卻器交流電源回路。

圖1 冷卻器交流電源回路

由圖1 可知，#1 主變冷卻器交流電源采用雙回線供電方式，分別取自380 V Ⅰ、Ⅱ段低壓配電屏，兩組電源一主一備，由ATS雙電源自動切換裝置控制。根據(jù)交流電源供電方式，對A 相冷卻器交流電源進行逐級排查。

檢查#1 主變A 相冷卻器控制箱，ATS 雙電源自動切換裝置主電源供電運行指示燈亮，備用電源處于備用狀態(tài)，無明顯異常。

檢查第一組風機交流小空開QF1，處于合上位置，檢查上下端電壓分別為393.0 V 和393.4 V，檢查第二組風機交流小空開QF2，處于合上位置，其上下端電壓分別為393.5 V 和393.7 V，由此可知冷卻器交流電源無故障。

檢查第一組風機多功能保護開關BQ1 和第二組風機多功能保護開關BQ2，第一組風機多功能保護開關BQ1上停止指示燈亮，第二組風機多功能保護開關BQ2上指示燈全滅，用萬用表測量BQ1其上下端線電壓分別為393.6 V和4.05 V，測量BQ2其上下端線電壓分別為394.0 V 和0.0 V。按下第一組風機多功能保護開關BQ1 上的“運行按鈕”，可手動啟動第一組風機，按下第二組風機多功能保護開關BQ2上的運行按鈕，無法啟動第二組風機。

綜上所述，初步判斷第一組風機多功能保護開關BQ1處于停止位置，且第二組風機多功能保護開關BQ2存在故障，是導致#1主變A相兩組風機全停的直接原因。但由于第一組風機多功能保護開關BQ1 可通過裝置本身的“運行按鈕”啟動風機，說明整個交流電源回路無故障（除BQ2 外），結合之前檢查情況：A 相冷卻器控制箱所有指示燈全滅，PLC裝置上指示燈全滅且手動/自動模式均無法啟動冷卻器等異常現(xiàn)象，運維人員懷疑PLC 控制回路與多功能保護開關控制回路之間存在一定關系，使得PLC 控制回路故障導致多功能保護開關停止運行，進而導致風機全停。

2.2 冷卻器直流控制回路分析

通過查閱冷卻器直流控制回路圖紙，繼續(xù)分析故障原因。如圖2 所示，冷卻器直流控制回路的供電電源采用主備直流電源供電方式，兩路220 V 直流電源分別取至兩段直流母線，經(jīng)一個220 V轉24 V的電源變送器給PLC 裝置、顯示及控制回路等提供電源。用萬用表測量變送器輸入端口電壓為228.3 V，輸出端口電壓為0 V，初步判斷是由于220 V轉24 V的電源變送器故障導致PLC各控制電路失去作用。

圖2 冷卻器直流控制回路的供電電源

為進一步研究直流控制回路與多功能保護開關之間的關系，查閱多功能保護開關說明書及冷卻器啟動控制回路圖紙，如圖3所示。

圖3 自動模式下第一、二組風機啟動過程

當冷卻器手動/自動切換把手SA1切至自動模式時，K2接點導通，PLC裝置開出端口0.0和0.2分別勵磁KC1、KC3 線圈，KC1、KC3 常開觸點閉合，同時第一、二組風機選擇開關SA2、SA3 處于投入位置，使K6、K7 線圈勵磁，多功能保護開關的啟動控制端口分別接著K6、K7線圈常開觸點，當K6、K7線圈勵磁，則其常開觸點閉合，多功能保護開關啟動，起到控制風機啟停的作用。

當冷卻器手動/自動切換把手SA1切至手動模式時，K4 接點導通，同時第一、二組風機選擇開關SA2、SA3處于投入位置，按下SB1、SB3手動啟動按鈕，使K6、K7線圈勵磁，并聯(lián)在SB1、SB3處的K6、K7常開觸點閉合實現(xiàn)自保持，同時多功能保護開關的啟動控制端口的K6、K7 常開觸點閉合，啟動多功能保護開關。

綜上所述，由于冷卻器手動/自動啟動控制回路電源均取自電源變送器輸出的301 回路，導致當電源變送器故障時，301 回路失電，K6、K7 線圈失電，造成多功能保護開關被關斷，所以第一組風機多功能保護開關BQ1處于停止位置，而第二組風機多功能保護開關BQ2可能由于關斷瞬間沖擊電流過大或本身元器件老化損壞，這是導致#1主變A相冷卻器全停的根本原因。

3 處理措施

造成此次事件的主要原因在于PLC 直流控制電源均取自同一個220 V 轉24 V 的變送器輸出端口，未進行冗余配置，建議設計人員應該采用2 臺變送器進行供電，其中一臺變送器輸入端口電壓分別取至兩段220 V 直流母線電壓，另一臺變送器輸入端口電壓可以分別取至380/220 V 兩段交流母線電壓，經(jīng)整流后供電，保障供電可靠性。

此次事件排查過程中，發(fā)現(xiàn)當直流控制電源消失后，#1主變冷卻器切換至自動和手動模式下都無法對風機進行控制，原因在于風機手動控制回路和風機自動控制回路共用一路直流控制電源，建議設計人員應該將其分開，分別取不同的2 個變送器輸出的直流控制電源或是單獨從交流母線整流出直流控制電源給手動控制回路進行供電。

4 結束語

近些年來，變電站主變冷卻器設計多采用PLC進行控制，PLC 控制的冷卻器回路雖然具有接線簡單、運行方式靈活的特點，但其裝置可靠性也相對較差，由于PLC 裝置故障造成的冷卻器全停事故層出不窮。通過簡單的案例剖析，希望能幫助電氣設計人員重新審查此類設計缺陷，能有效地解決相類似的冷卻器全停事故，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供有力保障。