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直流电源柜失压导致蓄电池组失效的案例分析
索引：本站原创 发布日期：2018-03-23
一、故障描述
某日一吉林省某110KV变电站发生一起直流屏充电装置交流输入电源失压报警事故，由于监控人员未及时注意并足够重视该信号，直流屏充电装置交流输入电源失压后，该站内直流负荷长时间由蓄电池组供电，蓄电池经历了3天左右的时间一直对直流负荷深度放电，且未及时对蓄电池组进行补充电，导致蓄电池组失效。
二、故障分析原因
1、系统组成及过行方式
该站直流电源系统采用直流双母线接线运行方式，配置1组光宇蓄电池，个数为108只，容量为300AH配置1套许继电源的充电装置，充电装置配1台交流配电输入单元APU控制交流接触器进行双电源切换。
直流电源系统正常运行状态下，直流屏控制母线电压为221V，合闸母线电压为242V，蓄电池组不仅作为直流电源系统备用电源，同时他作为10KV 开关的合闸电源分为10KV I段合闸电源和10KV II段合闸电源（并列点在10KV母分开关柜），控制母线供控制直流I段、控制直流II段、事故照明。
2、故障描述、
1）直流屏外观检查情况，无异常现象
2）试验检测情况，故障半年之后，检查人员根据检修周期对该站直流屏和蓄电池组进行年检，发现如下情况：
a放电5min,观测到智能蓄电池监控系统电池低压报警；51号电池电压；1.859V，低于50%容量核对性试验的电池电压最低保护（1.90V）；79号电池电压；1.931V，该电池电压也偏低
b放电8min时放电回路断路器跳闸，第一次放电结束。为保留电池的剩余容量，对蓄电池组以浮充电方式进行补充充电。
c次日，对51、79号电池进行了更，并进行均衡充电，
均充电约10min时，发现了数十只电池电压异常（单只电池均充电压正常应在2.35±0.03V），但6只电压在2.5V以上，103号电池电压最高；2.539V; 30只电池电压为2.40～2.50V，47号电池电压在2.30V以下
充电后进行第二次放电，放电12min，80号电池电压降压1.887V，放电回路断路器跳闸，放电结束
d再次对蓄电池组进行均衡充电，约充电10min时，测量蓄电池组电压，发现数十只电池电压异常，10只电池电压在2.50V以上，56号电池电压最高；2.577V; 24KW KW JN IBN JN YL 2.40~2.50,51只电池电压在2.3V以下
e动态放电内阻测试；放电电流≥100A
蓄电池内阻测试情况为80号电池内阻；23mΩ为最大；81号电池内阻；22.91mΩ；18只的电池内阻明显高于其他电池（注：蓄电池内阻正常应不大于0.5mΩ）
结论：从上述检测结果分析，因整组蓄电池的内阻普遍增大，电压偏差值大于±0.1V，蓄电池组失效。
3、故障原因分析
该直流屏故障也可归成为一个综合性的责任事故。发生交流失压故障，3天后充电装置恢复正常。运行半年后检修人员按照检修周期对该蓄电池组进行年检，对蓄电池试验检测是报告进行综合分析：
1）事故后对直流屏充电装置检查后发现，该站因1号站用电屏的充电装置I路交流断路器跳闸，充电装置上APU交流切换失败，导致2号站用电屏的充电机I路交流无法向充电机正常供电，是导致蓄电池向直充母线的直接原因。
2）监控人员未严密监视故障告警信号，并对告警信号没有足够的重视是导致蓄电池组长时间供电的重要原因。
3）通过现场事故调查及半年后对蓄电池容量试验，结合试验检测数据综合分析：
a蓄电池经历3天左右的时间均对直流负荷深度放电，反映出蓄电池容量不足或亏电状态长时间浮充运行是造成电池损坏的一大原因，导致蓄电池组直接失效。发生故障后直流屏未能及时对蓄电池组进行容量恢复是导致蓄电池组失效的间接原因。
三、故障处理过程
该站110KV变电站直流电源系统发出充电装置交流失压报警，监控人员未及时注意并足够重视该信号，充电装置交流失压后，变电站内直流负载长时间由蓄电池组供电。
3日后，运行巡视人员到达变电站现场，发现变电站内控制屏上光字牌动作，直流控制母线电压已降至95.3V，经过检修人员检查后发现，1号站用电屏的充电装置I路交流空气断路器跳闸，充电装置屏内的双路交流进线切换装置切换失败，充电装置交流失压，待检修人员检查重新合上充电装置I路交流空气断路器，恢复对充电装置供电，变电站内的直流母线电压也随之恢复正常。
事故恢复运行半年之后，检修人员根据检修周期又对该蓄电池组进行年检，对蓄电池组进行不同阶段的充电放电以及动态放电内阻测试等检测项目，最终结论；整组蓄电池的内阻普遍增大，电压偏差值大于±0.1V。蓄电池组失效。
四、故障处理与防范措施
1、故障处理
1）立即对事故变整组蓄电池进行更换
2）对其他变电站同型号蓄电池进行抽样解体检查，如有发现极板严重腐蚀的情况，立即整组更换
3）进一步加强蓄电池的巡视和检查。定期开展蓄电池动态充放电试验，记录充放电后蓄电池电压和电阻情况。
2、防范措施
110KV变电站直流电源系统典型设计普遍采用单电单充结构，蓄电池开路将导致变电站备用直流电源消失，若此时变电站站用交流电源发生故障，使充电模块车出电压达不到要求，全站继电保护将失去作用，扩大事故影响范围。为解决这一问题，可以通过以下两方面改进措施来避免此类事故的发生。
a加强变电站直流屏蓄电池运行管理，及时发现问题蓄电池，消除安全隐患。
b在条件以许情况下改变变电站直流电源系统运行方式，采用双电双充结构，避免站用交流电源故障造成整站直流母线失压。
以浮充电方式运行了蓄电池由于长时间不放电，负极板上的活性物质容量产生硫化铅结晶，不易还原。阀控式密封铅酸蓄电池为保证放电容量和延长使寿命，必须进行定期充放电和日常的维护工作；
a进一步加强蓄电池巡视和检查，每月应测量一次蓄电池单体及整组电压，定期开展蓄电池动态充放电试验，并记录蓄电池电压和电阻参数。蓄电池内阻值 偏大或单体电池间的电压偏差值较大时应引起重视，对超标的蓄电池应予以更换。
b对运行时间超过3年的电池，应每年进行合核对性放电试验。经过3次试验后，蓄电池容量仍然达不到额定容量的80%以上，可认训蓄电池使用寿命已到，应给予更换。当1组蓄电池中有个别电池容量不足，可个别更换，但更换前必须活化新电池；当1组电池中有较多电池（如占蓄电池组总数量的10%以上）低于80%额定容量，应整组进行更换，
c完善现有蓄电池在线监控测系统功能，当某只蓄电池内阻过大而引起其他蓄电池过充时能适时发生过充告警；只要蓄电池开路达到一定延时，应发出电池开路报警。
d加强蓄电池缺陷管理，蓄电池电压异常的缺陷必须在规定时间内消缺，防止消缺周期过长造成事故安全隐患，消缺结束后严格执行验收及缺陷闭环流程。
