几起变电站直流系统蓄电池故障分析.pdf

发输变电几起变电站直流系统蓄电池故障分析王俊强（中海石油化学股份有限公司，57 2 6 0 0，海南东方）直流屏为变电站设备提供控制、操作电源，可靠的直流系统是变电站安全稳定运行的必要条件。直流系统失电，可能导致设备误动作或者无法动作。直流屏的核心部件是整流模块和蓄电池，直流屏整流模块一般都是穴余配置，因此直流系统引发的事故多数是由蓄电池故障引起的。下面总结我公司多年来遇到的几起直流屏蓄电池故障事故，对事故的过程、产生的后果进行分析，并对蓄电池内阻和电压曲线进行分析，对如何避免蓄电池故障提出建议。1事故案例一-1号电池7.5-2号电池7.0-3号电池-4号电池-5号电池6.56号电池7号电池C6.05.55.04.54.0-8号电池9号电池-10号电池11号电池-12号电池-13号电池-14号电池-15号电池16号电池17年T一蓄电池内阻我公司一期合成车间发电机切换盘线圈损图1一期合成车间蓄电池内阻曲线坏导致直流屏失电。1.1事故过程2017年12 月，在市电正常的情况下，我公司一期合成车间发电机切换盘因接触器损坏而切换为发电机供电。事故段电源短暂失电（约11 s），取自事故段的直流电源市电一路失电，又因市电二路未送电，导致直流系统由蓄电池短暂供电。带负荷2 s后，第16 节蓄电池故障开路，造成直流系统失电。1.2事故前蓄电池的运行情况该直流屏蓄电池在历次检修中试验均合格。2 0 14年大修，蓄电池充放电试验放电容量10 0%。2 0 16 年大修，蓄电池充放电试验放电容量8 0%。2 0 17 年2 月装置停车期间，做直流屏切换试验，蓄电池带负荷几分钟，运行正常。事故前18 个月的蓄电池内阻曲线如图1所示，16 号蓄电池内阻从2 0 17 年9 月（事故前3 个月）开始有上升趋势。1.3事故造成仪表DCS无法分闸高压电动机事故段电源失电，导致工艺跳车，仪表DCS发出高压电动机联锁停车信号（脉24148冲5s），在直流系统失电恢复后，停车脉冲已消失，导致高压电动机无法分闸。解决办法：将分闸信号延长到7 5s，以躲过极端情况下的电源故障隐患。1.4事故造成高压电动机误动作合成高压电动机DCS自动停车控制电路简图如图2 所示。图中，K1为仪表DCS控制DC24V继电器，K2为电仪交接柜继电器，Y1为高压电动机分闸线圈。正常运行时，K1、K 2 带电。DCS失电或DCS发出停车信号时，K1、K 2 失电，Y1带电，断路器分闸。根据图2，在DC220V电源失电时，不应引起断路器跳闸。但在本次事故中，DC220V失电导致了断路器跳闸。DCSDC24 V-K1DC220VK2图2 合成高压电动机DCS自动停车控制电路简图K1K2Y1電世界(2 0 2 3-3)发输变电模拟高压电动机DCS自动停车控制电路，2.2事事故造成高压电动机停机使用示波器检测K2的常闭触点。观察DC220综合保护器在直流失电时，正常情况下不V来电瞬间示波器的波形，K2线圈得电到其会导致保护出口跳闸。在本次事故中，蓄电池常闭触点断开需要约2 0 ms，即Y1带电近的电压降低至50 V，高压电动机综合保护器20ms，可能导致电动机跳闸。的说明书显示工作电压的最低阈值也是50 V。为此，修改合成高压电动机DCS自动停经与厂家沟通，在临界工作电压下，可能造成车控制电路，将图2 中K1辅助触点由常开改保护器模拟量板卡工作不稳定，造成保护器逻为常闭，K2辅助触点由常闭改为常开。这样，辑判断模拟量电压失压，造成跳闸。本次故障K2在正常情况下不带电，从而避免了直流电属于极端情况，蓄电池电量耗尽，无法进行调源来电瞬间的高压电动机误动作问题。整处理。1.5事故造成低压电动机误动作3事故案例三本次事故中，所有低压电动机控制中心（M o t o r Co n t r o l Ce n t e r，M CC）柜回路电动机全部停机。其原因是所有低压MCC柜电动机均采用施耐德TeSysTLTM马保控制器（以下简称“马保”）。电动机接触器回路串联了该控制器的保护跳闸触点，当马保发出故障信号时，断开接触器。与施耐德厂家方面沟通，该马保本身故障与继电保护动作出口为同一常开触点。当马保带电自检正常时，该触点从断开到闭合。当马保失电或者继电保护动作时，该触点从闭合到断开并发出故障信号，接触器断开。该设计与其他低压马保不同，其目的是马保可监控跳闸触点的完好性，无法修改。2事故案例二我公司一期循环水系统蓄电池电压降低至电动机综合保护器工作电压临界值，导致高压电动机停机。2.1事故过程巡检发现一期循环水系统6 kV配电室控制母线电压和蓄电池组电压指示为17 0 V，报警页显示“蓄电池电压低”“控制母线电压低”，1号充电模块充电电压为0，充电电流为0。启动备用的2 号充电模块对蓄电池充电和对系统供电，2 号充电模块投用后工作正常。9 h后，该变电站高压电动机停机，电动机综合保护器失电，直流屏控制母线电压在50 V左右，直流屏交流主电源断路器已跳闸。電世男(2 0 2 3-3)全网失电、蓄电池损坏导致我公司二期合成车间直流失电。3.1事故过程2005年，受达维台风影响，海南电网崩溃断电，我公司二期两路供电线路全部失电，柴油发电机起动，但直流屏蓄电池故障，导致直流系统失电，无法正常操作柴油发电机出口断路器，将柴油发电机应急电源送至事故段电动机，进行安全停车。在此紧急情况下，采用了手动应急操作，断开市电断路器，去除发电机出口开关机械联锁，在断路器工作位置手动按压断路器面板上合闸按钮，进行了机械合闸。3.2蓄电池损坏原因该直流屏为进口设备，投运后，发现充电电压低且无法调整，无法将蓄电池充满，只好将蓄电池减少一节（蓄电池标称电压为12V）。这样虽然蓄电池可充电，但是因充电电压高而长时间过充，在本次事故前蓄电池已损坏。4事故案例四我公司二期脱盐水系统直流屏蓄电池损坏导致DCS失电。4.1事故过程该直流屏出厂默认定期进行蓄电池带载试验，持续时间为1min，周期为17 2 h。本次事故中，在直流屏带载试验时，蓄电池损坏，在25149发输变电直流屏切回整流模块供电之前，直流输出有短暂的失电，DCS短暂失电导致电机停运。4.2原因分析该蓄电池型号为德国阳光A412，设计寿命15a，现投人运行6 a。查询蓄电池防伪，该组蓄电池为假冒产品。可见，蓄电池的交接验收工作存在问题。现市面有大量假冒伪劣蓄电池，必须由蓄电池供应商提供蓄电池原产地证明，再向厂家咨询原产地证明真实有效，才能确保蓄电池为正品5二期总变直流屏蓄电池电压和内阻分析2009年8 月，二期总变直流屏蓄电池（德国阳光A412型）投入运行。2 0 17 年2 月，17号蓄电池鼓包明显。在2 0 17 年2 月之前的15个月，蓄电池的电压曲线如图3 所示、内阻曲线如图4所示。由图可见，17 号、18 号蓄电池电压基本正常，内阻有上涨趋势。虽然蓄电池设计寿命为15a，但这是在环境温度20的理想条件下。变电站正常运行温度在2528，蓄电池寿命将下降不少，其实际寿命通常远短于厂家的设计寿命。二期总变直流屏蓄电池已投运近8 a，根据经验，更换了全套蓄电池。电池14.002313.9045号613.807电池号电池13.70电池Z13.6010号电池11号电池12号电池13.5013号电池上14号电池13.4013.3013.201 23456789101112131415时间/月图3 二期总变直流屏蓄电池电压曲线6一期总变直流屏蓄电池电压和内阻分析2009年7 月，一期总变直流屏蓄电池投人运行。2 0 17 年6 月，2 号蓄电池电压降至26150-2号电池10r3号电池4号电池95号电池6号电池7号电池88号电池9号电池u10号电池711号电池12号电池13号电池6-14号电池15号电池16号电池517号电池18号电池412345667 8 9101112131415时间/月图4二期总变直流屏蓄电池内阻曲线11.30V，内阻升至12 0 m，其他蓄电池内阻在10 mQ左右。在2 0 17 年6 月之前的18 个月，蓄电池的电压曲线如图5所示、内阻曲线如图6 所示。由图可见，2 号蓄电池电压在3个月前开始有下降趋势，内阻在最近1个月突然上升。一期总变直流屏蓄电池情况与二期总变情况类似，同理更换了该组蓄电池。一！电池13.9二2 号电池-3号电池13.84号电池/一5号电池13.76号电池-7号电池13.68号电池9号电池13.5-10号电池S13.413.313.213.113.0123图5一期总变直流屏蓄电池电压曲线17 号电池16号电池一18 号電池1号池-12号电池-13号电池-14号电池-15号电池-16号电池-17号电池-18号电池101112131415161718时间/月7结语当直流屏交流电源失压，由蓄电池带载时，若蓄电池故障，变电站设备将失去控制、操作直流电源，可能造成设备误动作或无法动作，带来意想不到的严重后果。这就需要蓄电池保持在良好状态。然而，直流屏蓄电池工作在浮充电压时，即使蓄电池有内部故障，也很难暴露出来。電世界（2 0 2 3-3)发输变电高压断路器合闸回路故障原因分析及整改措施孙洪石（中油电能电力生产保障公司，16 30 0 0，黑龙江大庆）具体介绍，供同行参考。1故障现象2合闸线圈烧毁现象分析近年来，某油田电网SF。高压断路器合闸故障时有发生，造成断路器合闸线圈或合闸接触器烧毁。线圈、接触器烧毁后只能停电进行更换处理，维修成本高，且费时费力，对供电质量和用户满意度造成负面影响。据统计，某区域电网所辖高压断路器在2020年合闸操作150 0 次以上，处理断路器拒合故障38 次。其中，因合闸线圈或合闸接触器损坏而需停电处理的故障有2 9次，更换合闸线圈13个、合闸接触器16 个。分析造成这29次故障的原因，误操作占16 次，断路器机械故障占9次，其他故障占4次。可见，误操作与断路器机械故障是造成合闸线圈或合闸接触器损坏的主要原因。2020年，保护专业人员对这个问题进行了技术上的研究，提出了解决方法并修改了部分变电站高压断路器合闸回路接线。此次改进虽降低了合闸线圈的烧毁率，但在实际运行中发现，改动后的合闸回路会使得合闸接触器长时间带电，进而导致其烧毁。为此，进行了第二次改进，杜绝了此类事件的发生。下面进行一1号电池15电池4号电池电池电压和内阻，并制作趋势曲线的方法来观145号电池6号电池13号重池8号电池129号电池C1110号电池三11号电池1012号电池13号电池9-14号电池15号电池8-16号电池717号电池18号电池6112131415161718时间/月图6 一期总变直流屏蓄电池内阻曲线愛世界(2 0 2 3-3)断路器控制电路原接线图（部分）如图1所示。正常运行时，控制母线+KM、-K M和合闸母线+HM、H M电源均接通。当断路器在分位时，断路器常闭辅助触点DL1在闭合状态，绿灯LD亮，表示合闸回路可以合闸。操作转换开关KK，合闸线圈HQ得电。若弹簧机构已经储能完毕，则断路器可直接合闸。断路器合闸后，DL1断开，合闸回路失电；同时，断路器常开辅助触点DL2闭合，红灯HD亮，表示高压断路器合闸成功。在合闸过程中若断路器弹簧未储能，则高压断路器无法合闸成功。然而，此时断路器合闸指令已发出，KK导通，且DL1闭合，HQ就会一直处于动作状态，HQ将可能因长时间带电而烧毁。在操作高压断路器合闸前，应检查高压断路器位置和储能情况。若只依据LD亮、高压断路器在分位，不检查高压断路器储能情况就直接操作合闸，则很容易造成HQ长时间带电而烧毁。在现有技术下，可采取定期测量直流屏蓄察蓄电池的状态。当单节蓄电池电压出现下降趋势或内阻出现上升趋势时，考虑到直流系统的重要性，并结合蓄电池的投入运行时间和寿命，可更换整组蓄电池。另外，应提高直流屏切换试验频率，只要装置停车，就做一次直流屏交流失电、直流带载切换试验，并进行蓄电池组的充放电特性试验，以验证整组蓄电池的完好性。(编辑志皓）151127