一起变电站蓄电池故障造成全站失压的事故原因分析及解决方案

一起变电站蓄电池故障造成全站失压的事故原因分析及解决方案摘要：在变电站中，直流系统是核心，为断路器分、合闸及二次回路中的继电保护、仪表和事故照明等提供能源。而在直流系统中提供能源的主要是蓄电池，它相当于变电站整个二次系统的心脏，为二次系统的正常运行提供动力。因此，蓄电池的稳定性和在放电过程中，能提供给负载的实际容量对确保电力设备的安全运行，具有十分重要的意义。

关键词：变电站;直流系统;蓄电池组

变电站直流系统是变电站内独立的电源，它为继电保护、控制信号、自动装置、计算机控制系统、断路器的操作、通信以及事故照明提供可靠的操作电源。而在变电站直流系统中提供能源的主要是蓄电池，蓄电池相当于变电站整个二次系统的心脏，为二次系统的正常运行提供动力。正常时直流系统中的蓄电池组处于浮充电备用状态，当交流失电时，蓄电池迅速向事故性负荷提供能量。如，各类事故照明、交流不停电电源等，同时也必须可靠提供事故停电时的控制、信号、保护、通信等重要电源，蓄电池组的运行状态，决定了变电站直流系统的稳定性。本文通过一起典型的因单体蓄电池故障造成的全站失压事故的分析，指明了蓄电池组的日常检查、维护的重要性。

1.某110Kv变电站失压案例分析

2012年10月6日10时53分08秒796毫秒，某变电站110Kv卫马线39号杆由于事故车辆碰撞，造成线路两侧零序保护Ⅱ段保护动作，接地距离保护Ⅱ段动作，两侧断路器跳闸，全站失压。直流系统由蓄电池供电，10时53分11秒725毫秒，蓄电池组107号蓄电池故障，导致蓄电池系统开路，造成全站直流系统失压，110Kv进线备自投保护装置失电未动作，某110Kv变电站全站失压。

1.1保护动作情况分析

2012年10月6日10时53分08秒796毫秒，某110kV变电站卫马线112线路保护动作，零序Ⅱ段出口（定值=6.8A0.3S），自产零序电流大小为9.550A，（反映到一次2292A）二次零序电流满足零序Ⅱ段动作条件；10时53分08秒801毫秒，112线路保护动作，接地距离Ⅱ段出口（定值=1.46欧0.3S），测控阻抗为1.038欧，阻抗大小满足接地距离Ⅱ段动作条件，断路器跳闸。

正常运行时，主变高压侧中性点均未直流接地，而经放电间隙接地，在卫马线111线路发生A相接地故障时，1号、2好主变中性点产生过电压，击穿主变中性点放电间隙，构成零序网络通道，造成该110kV变电站卫马线112线路保护零序Ⅱ段出口、接地距离Ⅱ段出口。

1.2110kV进线备自投未动作原因

现场检查110kV进线备自投保护未动作，保护定值中110kV备自投动作跳主供线路卫马线112动作延时4.5秒，合备用电源进线桥马线111动作延时0.3秒。10时53分08秒796毫秒，卫马线112保护跳开112断路器，造成全站失压，直流系统因所用电源消失，全站直流蓄电池组供电。10时53分11秒725毫秒，蓄电池组107号蓄电池故障，导致蓄电池系统开路，造成全站直流系统失压（监控后台报文有直流电池巡检整组电压异常动作信号）。而110kV进线备自投还未满足4.5S的动作延时，全站直流系统已失压，110kV进线备自投保护装置已失电，造成110kV进线备自投保护未动作。

1.3直流系统失压原因

该组蓄电池为2001年出厂阀控式铅酸蓄电池组，至事故发生时年限已超过10年。监控后台及直流系统监控单元报“直流电池巡检整组电压异常动作”，现场检查蓄电池两端电压为16.7V，测量107号蓄电池组两端电压为1.4V，故判断为107号蓄电池内部存在开路，导致蓄电池组回路开路，全站直流系统失压。经判断分析，在直流系统交流进线电源消失后，蓄电池组带全站负荷及112跳闸冲击电流，突然以大电流（约5.1A）放电3S过程中，107号蓄电池老化、内阻大，在大电流作用下突然发生开路，导致直流系统失压。

2.事故案例主要原因分析

本起事故，由一起简单的双回互为备投线路跳闸事故演变为一起全站失压的重大事故，其主要原因在于当主供线路卫马线112线路于10时53分08秒796毫秒故障跳闸后，按照定制单投入要求，备用电源进线桥马线111线路应在延时4.5S后投入运行，但当故障跳闸到备用电源等待4.5S延时动作期间，10时53分11秒725毫秒，蓄电池组107号蓄电池故障，导致蓄电池系统开路，造成全站直流系统失压，此时等待4.5S延时的备用电源进线桥马线111线路备自投装置失电，备自投延时时限4.5S到时，备自投未动作，造成全站失压。事故发生后，对110kV变电站107号蓄电池进行解体检查，打开蓄电池的安全阀，发现蓄电池在正极汇流排存在裂缝，负极汇流排正常。

打开蓄电池的密封盖体，发现蓄电池的正极汇流排已经变形，负极汇流排形体正常。在正极汇流排靠近正极柱体的部位呈现下凹形体，该处汇流排存在断裂迹象。在进一步的检查中，发现蓄电池正极柱体与汇流排已经处在虚接状态。正常时蓄电池正极柱体与汇流排为同体一次成型后在电池壳体外与正极接线柱连接后胶注密封，不应存在连接或焊接部件，从现状分析可能是在蓄电池正极汇流排在组装过程中，受力下凹变形，在10年的运行过程中，经历了多次核对性充放电、均充等大电流运行，电池正极汇流排逐渐老化，原来变形的部位在多次电流的作用下逐步发生变形，由于柱体部位与壳体胶注在一起，当汇流排下凹变形加重时，造成汇流排与正极柱体不能一同向下位移，于是，在蓄电池正极柱体与汇流排处出现裂缝并逐步劣化加重。在10月6日，电池突然由浮充状态转变到大电流放电时，正极汇流排发生断裂，造成电池开路整组蓄电池失压。

3蓄电池运行常见故障

a.蓄电池组工作时容量达不到标称容量，严重的出现个别电池放电起始就达到下限。蓄电池组容量不足和问题完全可以通过容量测试或内阻在线测试等方法及时发现。

b.蓄电池组无容量输出，个别电池出现开路状态。变电站系统故障造成交流电源故障后，这时如果蓄电池组失效，变电站内保护直流消失，高频保护或电流差动保护可能误动，后果十分严重。

c.长期浮充状态下的蓄电池出现短路现象，出现短路现象的电池，往往可能会产生热失控现象。

4其加强维护的几点措施

（1）环境温度对蓄电池的放电容量、寿命、自放电、内阻等方面都有较大影响。虽然开关电源有温度补偿功能，但其灵敏度和调整幅度毕竟有限，因此环境温度极其重要。运行维护人员每天须检查蓄电池室环境温度并做记录，同时，蓄电池室温应控制在22～25℃之间，这不仅可延长蓄电池的寿命，还能使蓄电池具有最佳的容量。此外，为成套充电电源的温度补偿功能而装设的温度感应探头，也应定期检测其准确度。

（2）每天检查蓄电池的浮充电流是否在合格范围内并做记录。当蓄电池的浮充电流突变时，应查明原因并及时处理。

（3）每月应测一次电池单体电压及终端电压。如发现个别电池(2V系列)浮充电压低于2.18v/单体时，应对电池组进行人工转换均衡充电，充电方法为:25℃时2.30V/单体，需24h;或25℃时2.35V/单体，需12h，均充后若仍不能恢复正常的电池应尽快联系厂家处理。端电压是反映电池工作状况的重要参数，所以测量电池端电压不能只在浮充状态，还应在放电状态下进行。

（4）为保证电池有足够的容量，每年要进行一次容量恢复试验(即大充大放)，让电池内的活化物质活化，恢复电池的容量。

（5）在蓄电池不均衡性较大、较深度地放电后，或运行三个月时，都应采用均衡的方式对电池进行补充充电。

（6）电池运行期间，每星期须检查一次蓄电池的接线螺栓有无发热现象，每月须检查一次蓄电池的外观有无异常变形，每半年须检查一次连接导线、螺栓是否松动或腐蚀污染，松动的螺栓必须及时拧紧，腐蚀污染的接头应及时清洁处理。

（7）对蓄电池的检查测试记录数据应妥善保存，每运行半年，需将运行的数据与原始数据进行比较，如发现异常情况应及时处理。

参考文献

[1]赵舂华.防止蓄电池