10kV高配用户直流系统故障的事故分析与对策

【摘 要】本文通过对一起10kV高配用户由于直流系统故障导致无法送电的事故原因进行查找和分析，提出10kV高配用户直流系统特别是蓄电池组日常运行维护的一些具体措施，并对直流系统的接线方式提出一些改进和优化意见。

【关键词】直流系统；蓄电池组；故障；分析

一、引言

近年来，江苏吴江市内大容量10kV高配用户一般采用KYN28-12型铠装移开式交流金属封闭开关柜，开关柜配置10kV真空断路器加微机保护装置，其控制、信号、保护电源采用220V直流电源，由直流屏供电，直流屏内装设高频开关电源和阀控密封型铅酸蓄电池组（以下简称阀控蓄电池组）。

由于直流电源给10kV高压柜提供控制、信号、保护电源，所以它的运行状况直接影响到10kV高配用户的安全运行。因此，10kV高配用户的直流系统故障必须引起值班运行人员的高度重视。

二、故障经过

2010年8月XX日下午四点左右，接到95598故障报修通知，某10kV高配用户预付费表欠费导致进线总开关跳闸，待用户值班电工将充值电量输入预付费表之后，进线总开关却无法进行合闸。接到通知后，笔者与该片区用电检查员立即赶往现场。

三、事故处理

该高配用户2006年6月投运，装接容量为4800kVA，设置1600kVA干式变压器3台，10kV系统为单母线接线方式，高压柜采用江苏省吴江市通用电力电器设备有限公司生产的KYN28-12型开关柜，高压开关采用上海市天灵开关厂有限公司生产的VS1-12手车式真空断路器，保护装置采用北京四方立德保护控制设备有限公司生产的LDS-2003M系列微机保护装置，直流屏采用苏州市思其电气有限责任公司生产的GZD11-20/220型产品，蓄电池组采用阀控蓄电池组，生产厂家为德国阳光，电池额定电压为12V，额定容量（10小时率容量）为20AH，一共18节。该用户的高压一次主接线图如下：

到达现场后，首先检查计量柜，计量手车在工作位置，预付费表电量输入正确，拆除计量柜封印，检查跳闸中间继电器已复归，所以初步排除预付费表计及回路故障。

然后，检查整组高压柜，所有手车均在工作位置，但高压柜面手车位置指示灯、开关分合闸、储能指示灯均不亮，微机保护装置无显示。这样一来，可以确定是控制、信号、保护的直流电源失电导致的进线总开关无法合闸送电。

进一步检查发现，高压柜内控制、信号、保护电源空开均在合闸位置，所以将检查的重点转移到直流屏。直流屏供高压柜的各馈线回路均在合闸位置，但合母电压表、控母电压表以及蓄电池组电压表均指示为零。打开直流屏柜，发现蓄电池极柱严重腐蚀，极柱和安全阀周围有渗液痕迹，用万用表测量单节电池电压为零。询问值班电工后，得知跳闸前高压开关柜面各个指示灯均正常点亮，判断高频开关电源模块应该没有故障，于是立刻调用小型移动发电机到现场，用6mm2四芯电缆将交流380V电源接入直流屏内“充电电源2”接线桩头，合母电压表、控母电压表立刻显示电压正常，进线总开关可以恢复送电，工厂立刻恢复生产。我们当即开具缺陷整改通知单，要求用户尽快对蓄电池故障进行处理，用户吸取了此次事故教训，立刻联系设备厂家预约时间处理。直流系统一次接线图如下：

四、原因分析

事后，蓄电池厂家到现场对整组蓄电池进行了检查，发现蓄电池内部已经干枯，整组电池报废。笔者对此项事故得出如下结论：由于值班电工粗心大意，预付费表电量用尽后引起进线总开关跳闸、#1主变失电，而直流屏充电电源取自#1主变低压侧，所以直流屏失去充电电源，此时加上蓄电池组自身故障，在事故状态下放不出电，导致高压柜失去控制、信号、保护电源，进线总开关无法进行合闸。

经过分析，不难看出，此次直流系统故障的主要原因是阀控蓄电池组故障。另外，笔者认为直流系统接线方式的优化也应引起我们的重视。

1、阀控蓄电池组故障原因：

（1）运行环境温度过高。该高配用户直流屏与高压柜、#1主变（干式变）以及低压柜布置在同一室内，且配电室临近车间布置，既无有效通风措施，也无降温设备。事故当天正值夏季，配电室温度高达40℃以上。按照有关规程：阀控蓄电池运行温度宜保持在5～30℃，最高不应超过35℃。环境温度过高对蓄电池使用寿命的影响很大。温度升高时，蓄电池的极板腐蚀将加剧，同时将消耗更多的水，从而使电池寿命缩短。蓄电池在25℃的环境下可获得较长的寿命，长期运行温度若升高10℃，使用寿命约降低一半。

（2）蓄电池组的日常巡视维护不到位。阀控密封型铅酸蓄电池又称“免维护蓄电池”，但“免维护”不是不维护，它是相对于原有开放型富液铅酸蓄电池维护量少而言。在实际运行中由于对免维护的误解和一些维护不到位的因素，造成电池使用寿命大大短于理论寿命。

（3）蓄电池组未做核对性充放电试验。该用户自2006年6月投运以来到2010年8月事故发生时，四年多时间内未对蓄电池组做过一次核对性充放电试验。如果按照相关规程规定进行试验，就能提前发现蓄电池组的故障，避免事故发生。因此，未按规定对蓄电池组进行试验、维护，是导致此次事故的主要原因。

2、直流系统接线方式存在缺陷：

从图2中可以发现，该户的直流屏充电电源只接了一路，并且引自#1主变的低压侧，存在着接线缺陷。如果该户#1主变故障或者#1主变开关误跳，都将使直流屏失去充电电源，而此时如果蓄电池组存在故障，将同样导致高压柜失去控制、信号、保护电源，从而使用户无法恢复送电，造成严重的经济损失。

五、经验与教训

1、加强直流系统的日常运行维护：

（1）严格控制蓄电池室的运行温度，将温度保持在5～30℃，最高不应超过35℃，有条件的可以加装降温设备。这样可以提高蓄电池组的使用寿命。

（2）阀控蓄电池组正常应以浮充电方式运行，浮充电压值应控制为（2.23～2.28）V×N，一般宜控制在2.25V×N（25℃时）。额定电压为12V的电池，在25℃时，浮充电压应控制为13.38～13.68V，一般宜控制在13.5V。

（3）值班电工应加强充电装置和蓄电池组的巡视检查。充电装置巡视检查项目：交流输入电压、直流输出电压、直流输出电流等各表计显示是否正确，运行噪声有无异常，各保护信号是否正常，绝缘状态是否良好。蓄电池组巡视检查项目：蓄电池组的端电压值、浮充电流值、蓄电池单体电压值等是否正常，连接片有无松动和腐蚀现象，壳体有无渗漏和变形，极柱与安全阀周围是否有酸雾溢出等。

（4）定期清洁蓄电池外壳，改善运行环境，也能提高蓄电池的使用寿命。

（5）定期做好蓄电池组的核对性充放电试验，此项措施十分重要。按照规程：新安装的阀控蓄电池在验收时应进行核对性充放电，以后每2～3年应进行一次核对性充放电，运行了六年以后的阀控蓄电池，宜每年进行一次核对性充放电。通过核对性充放电试验，能够及时发现蓄电池的容量缺陷以及内部是否失水或干枯，便于用户提前对蓄电池进行维护处理，预防事故发生。

2、直流系统接线方式的优化和改进：

按照江苏省工程建设标准DGJ32/J14-2005《35kV及以下客户端变电所建设标准》规定，重要或规模较大的变电所，宜在电源进线断路器之前装设所用变压器。该用户主要生产电子类元器件，为世界知名品牌做配套加工，对供电可靠性要求较高，并且用电负荷较大，符合装设所用变的要求。装设所用变后，从所用变低压和#1变低压分别引一路380V电源供给直流屏充电，这样一来，即使进线总开关故障跳闸或#1主变故障，直流屏都不会失去充电电源，大大提高了直流系统的可靠性。优化后的高压一次主接线图和直流系统接线图如下：

参考文献

[1]《变电运行现场操作技术》.天津市供电公司编,中国电力出版社,2004

[2]江苏省工程建设标准DGJ32/J14-2005《35kV及以下客户端变电所建设标准》

[3]电力行业标准DL/T 724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》

[4]国家电网生技[2005]172号文件,附件十一《直流电源系统运行规程》