广深电气直流屏技术中心

   某变电站1号站用变低压侧断路器欠压保护动作，使1号站用变压器低压侧断路器先后跳闸，导致站用380V交流电源失压，直流屏充电装置失去电源停止工作，直流屏蓄电池组为直流负荷提供电源；因蓄电池已存在隐患，造成直流母线失压。

二、故障原因分析

   1. 系统组成及运行方式

   该站直流系统操作电压为DC220V，采用单母线接线、分段运行方式，正常运行时，两段直流母线联络断路器在分位。配置2组阀控式铅酸蓄电池，个数108只/每组，容量300Ah；配置2套许继充电装置（配置ZZG22A-2022010共10台）。

   220kV系统：

   该站共有4条220kV母线，Ⅰ、Ⅱ段母线为敞开式设备，××线、  Ⅲ、Ⅳ段为扩建间隔，GIS设备，封闭式母线。   Ⅰ、Ⅲ段母线分段开关合，并列运行；Ⅱ、Ⅳ段母线分段开关合，并列运行；每条母线均配置一台220kV电压互感器。

   66kV系统：

   66kV水泥线、1号主变压器在66kV东母线运行；2号主变压器在66kV西母线运行；1号66kV母联断路器在合位，东、西母线并列运行。

   站用交流系统：

东风变压器共有站用变压器2台，容量均为630kVA。1号站用变压器接入该站66kV母线；2号站用电压器的电源为外接电源，由66kV线路2对侧变送电；母线联络断路器在分位，2台站用变压器分列运行。

 

2. 故障描述

   （1）外观/解体检查情况。对蓄电池外观检查未见漏液、鼓肚、凹陷等异常。选择43、54号电池进行现场解体，发现43号蓄电池正、负极板腐蚀严重，负极极柱出现熔化现象，壳体内部出现熔铅；54号蓄电池负极极柱与汇流排连接处未完全断裂。

   （2）对蓄电池组试验检测情况。

1）再次对第一组电池进行了核对性充放电试验（放电电流为31.5A），放电时43号蓄电池电压迅速下降，随后将其脱离蓄电池组，测量电压为1.85V。将其余107只电池继续进行核容试验，核容结果良好。

2）利用内阻测试仪对第一组蓄电池进行检测，发现43号蓄电池内阻为0mΩ（电压1.633V），54号蓄电池内阻偏大（4.621 mΩ）。

（3）对低压交流系统试验检测情况。1号站用变压器低压交流系统为低压断路器采用JXW1-2000智能型万能式断路器，具备过电流保护盒欠压保护功能。通过对断路器检查，电压设定值为额定相电压的85%，当电压低于187V时，该断路器瞬时动作跳闸。

3. 故障原因分析

经现场检查报告分析，引发本次故障的主要原因如下：

（1）1号站用变压器低压侧断路器脱扣跳闸。1号站用变压器低压侧断路器具有欠压保护功能，在66kV水泥线短路故障时造成66kV母线电压降低，导致1号站用变低压侧母线电压降低，达到欠压保护整定的定值从而欠压保护动作，低压侧断路器正确跳闸。

（2）第一组蓄电池单体电池异常。结合检查及试验过程，其分析原因如下：

1）43号蓄电池由于运行年限较长（该组蓄电池运行近十年），正、负极板腐蚀严重，电池负极极柱与汇流排连接处出现溶化现象，壳体内部出现熔铅，内部汇流条与汇流排连接处接触不良，电压快速下降（1.633V）；54号蓄电池负极极柱与汇流排连接处未完全断裂，54号蓄电池负极稍微用力即断裂，内阻偏大（4.621 mΩ）。

2）在正常运行状态下，直流负荷是由直流屏充电装置提供，蓄电池浮充电流较小（0.3A左右），因此蓄电池不会出现负极极柱与汇流排连接处断裂和熔断故障。但当1号站用变跳闸后1号充电装置失去交流电源停止工作，由该组蓄电池带直流Ⅰ段母线全部直流负荷（负荷电流大约18A），因负荷电流较大，致使电池负极极柱与汇流排连接处部分断裂，大电流无法通过，蓄电池组电压逐步下降，最终降至保护、测控等装置无法运行。

3）现场对蓄电池带载试验检查：

a. 放电电流为6.8A，虽然汇流条可能处在虚接状态，但因电流较小，没有发生断路，使蓄电池组形成回路，得以持续放电。

b. 采用31.5A大电流进行核容放电时，进一步加剧汇流条的熔断，导致汇流条瞬间断裂，电池损坏，停止放电。

即蓄电池因出现负极极柱与汇流排连接处断裂和熔断故障，是直流母线电压异常的主要原因。

（3）存在的问题。

1）该组蓄电池按照规程要求进行了核对性放电、进行了端电压测量均未发现异常，数月后出现异常，暴露出目前对正常运行时处于直流屏系统中浮充电状态蓄电池的内部缺陷、隐患的监测和检测手段缺乏。

2）该组蓄电池已运行9年多，接近寿命后期，运维单位在运维上未对其采取相应的措施强化其日常运维检测工作。

3）该站为变电站运维班所在地，在本次异常情况的处理之中，直流屏运维人员的反应速度较慢，站用交流恢复的时间较长。

三、故障处理与防范措施

1. 故障处理

对存在问题的蓄电池进行更换，并定期进行检测维护。

2.防范措施

（1）立即组织对其他区域变电站站用交直流电源系统进行专项排查，排查直流屏蓄电池整组核对性充放电情况、单体蓄电池是否有鼓肚、变形、漏液情况，开盖检查正负极接线端子是否有严重腐蚀的情况等，对存在的问题组织制定整改措施。

（2）目前阀控式密封铅酸蓄电池使用寿命一般为10年左右(对运行超过10年、连续三次核对性放电容量不足80%的进行更换)，根据运行经验和厂家技术人员反馈，阀控式密封铅酸蓄电池在使用后期可能会出现电解液干涸、极板腐蚀、失水等现象导致容量下降。要求各单位进一步强化对蓄电池的运维管理（特别是运行8年及以上蓄电池），按照要求定期进行核对性充放电和端电压测试，并开展蓄电池内阻测试工作，发现问题立即更换。

（3）组织研究对运行中蓄电池采取技术措施（如加装在线内阻测试装置等），做到早日发现蓄电池缺陷。针对不同运行年限的蓄电池，研究制订采取抽样检查的措施，必要时进行解剖检查。

（4）对于个别落后蓄电池可采用蓄电池活化仪进行活化处理。同时采购直流屏综和特性测试仪，对直流屏充电模块的稳压、稳流、纹波系数等进行测试，对不合格的直流屏充电模块返厂维修。

（5）在条件成熟时，对蓄电池组加装蓄电池综和在线监测装置，实时测量蓄电池的内阻、电压、温度、极化电容、极化内阻等，提前发现蓄电池的潜在问题，实现提前预警，提前防范。对有风险的蓄电池加装防开路跨接装置。