关于降低变电站内蓄电池组火灾风险的探讨

1、    关于降低变电站内蓄电池组火灾风险的探讨    范书豪摘   要：直流系统为变电站内的继电保护装置、自动调节装置、远动终端以及开关分合等提供可靠的直流电源，对保证变电站所有一、二次设备的安全运行起着重要作用。然而目前针对蓄电池组发生组间短路故障的情况，并无有效手段隔离故障点，只能任由故障扩大直至烧毁蓄电池。本文针对蓄电池发生火灾的几点原因进行探讨，并提出了一种针对蓄电池极间短路的解决方案。关键词：蓄电池组  火灾风险  组间短路  熔断器：tm912      

2、0;                         ：a                        ：1674-098x（2020）03（a）-0081-02直流系统在变电站内应为控制回路、信号回路、继电保护装置、自动调节装置、远动终端、事故照明回路以及逆变电源等提供可靠的直流电源，对保证变电站所有一、二次设备的安全运行起着重要作用，可以说失去了直流电

3、源，电力系统的三道防线无异于形同虚设。在电网出现重大事故时往往伴随着站用变低压脱扣等异常现象，此时整流电源装置将失去交流输入，蓄电池组成为保证直流供应的最后一道防线。正所谓“养兵千日，用兵一时”，因此做好蓄电池的日常维护工作，对直流系统安全可靠供电，防止因开关、保护拒动而扩大事故规模有着重要的意义。本文提出了一种当发生蓄电池组内短路及出口正负极电缆发生故障产生很大的故障电流时，蓄电池组能自动切除故障电流并发出信号至监控系统的办法，防止因故障电流长期存在而引发的蓄电池组烧毁爆炸、全站直流失电等恶劣事件的发生。1  原因分析通过查阅20092019年间发生的蓄电池组烧毁的事故报告，将事故

4、原因归类为以下两种。（1）金属工器具使用不当造成蓄电池组内短路：变电站内蓄电池组是由104块独立的铅酸阀控蓄电池串联组成的，由于其特殊的放置顺序，只需较短的导体就可以引发多块蓄电池极间短路，最严重时将发生104块蓄电池全部短路的情况（1、104号蓄电池短路），此时将产生巨大的短路电流，极易引发火灾、爆炸的情况。经调查发现目前标准蓄电池架内单体蓄电池间横向间距较窄，在检修过程中易发生绝缘工具使用不当导致跨多块蓄电池的短路故障。相关资料表明，几乎每年都有发生此类事故，且一旦短路将产生巨大火花如果现场没有适当的绝缘工具很难将导致短路的物件移开，因此将其确认为主要原因之一。（2）蓄电池组出口电缆绝因为

5、各种原因易发生短路：按照最新版国家电网公司十八项电网重大反事故措施要求，蓄电池出口总电缆应采用阻燃电缆，非阻燃电缆应刷阻燃漆;蓄电池出口总电缆应使用铠装电缆，非铠装电缆应在穿越电缆竖井时加装金属套管。可见蓄电池出口电缆严禁发生短路故障，一旦发生短路将产生巨大的短路电流，目前直流系统中没有任何保护措施可以切断故障电流，故障将最终发展为蓄电池着火爆炸的恶性事故。经过现场勘查全区各220kv及110kv变电站的蓄电池出口电缆情况，发现一些年代较早的变电站由于电缆竖井拥挤等原因出口电缆未更换为铠装电缆或加装金属套管。在拥挤的电缆竖井中部分电缆架、爬梯因锈蚀断裂存在锋利的端口，极易划破电缆绝缘层造成短路

6、事故。同时，在蓄电池出口总电缆的始端和末端电缆头处也存在因检修人员操作失误造成出口电缆短路的可能性，因此将其确认为主要原因之二。2  解决方案（1）使用绝缘挡板，降低误操作的风险：由之前的分析可知，蓄电池间短路主要是由于横向距离过窄。考虑到蓄电池相关工作并不同时涉及蓄电池架两边的电池。所以可以在蓄电池架中间加装一层隔离挡板，这样就完全杜绝了因横向間距短而造成的短路事件。该方案施工成本低，操作简单，只需将定制的隔离挡板由蓄电池架中间的缝隙放进去固定即可，无需退出整组蓄电池或焊接蓄电池架。如图1，在蓄电池架中间加装了绝缘隔离挡板后，完全消除了由蓄电池间横向间距过窄所遗留下的隐患。由于日常

7、维护所使用的工器具长度有限（15cm以内），不可能上下跨接或左右跨接两个以上蓄电池。同时，蓄电池单体电压约2.25v左右，即便检修人员操作失误短接了少数蓄电池时，由于蓄电池及短接部件本身有一定的阻抗，其产生的短路电流不大，可以轻易隔离短路故障，加装隔离挡板后基本上杜绝由于人为操作失误而导致的蓄电池组严重短路的可能性。（2）由加装在52号、53号蓄电池间的熔丝来切断短路电流并向监控系统发出信号：考虑到意外情况下可能发生的蓄电池间短路（例如地震时蓄电池架坍塌）及蓄电池出口电缆短路，此时蓄电池组出口总熔断器熔断，保护直流母线不受故障影响，然而蓄电池组自身的短路故障仍然存在直至蓄电池组烧毁。因此如果在

8、52号和53号蓄电池的连接部分间串入了一个快速熔断器，同时在其上并联了一个小熔断器用以发信号（相当于一个报警的常闭接点，在主站段取反即可）。此时，由于熔断器处于整个蓄电池组包括出口电缆的最中间部位，绝大部分短路情况该点都在短路回路中，同时辅以出口总熔断器的保护，足以切除蓄电池组系统发生的绝大部分短路故障。3  结语由西安南郊变主变失火爆炸造成大面积停电的惨痛教训我们深刻领悟了直流系统的重要性，直流系统是变电站内所有一、二次设备能够正确动作的前提，而蓄电池则为各种意外情况下直流系统能稳定运行提供了根本保障。本文提出的两种方法从预防到事故处理实现了蓄电池组间短路保护从0到1的突破，大大降低了变电站蓄电池组火灾的风险，为保障电力系统安全稳定运行、居民用电的可靠性提供了新的保障。参考文献1 白忠敏，刘百震，於崇干.电力工程直流系统设计手