蓄电池组在线均衡系统在电力行业的应用

蓄电池组在线均衡系统在电力行业的应用

一、电力系统直流系统蓄电池典型事故案例分析

直流电源在发电厂和变电站就相当于人身上的血液一样重要，所有开关的分、合闸、微机保护、自动控制都依赖于直流电源。据中国电力网不完全统计：变电站及电厂直流电源事故中，由蓄电池问题而引起的占83%以上：

1、2013年4月29日14时52分32秒220KV滥坝变110KV II母、I母相续发生三相故障，110KV母差保护动作，因直流电源损坏，只跳开5个110KV开关，其余10个开关未跳开，随后主变保护动作，1、2号主变三侧开关仍未跳开。后由滥坝站5回220KV线路的对侧保护动作跳闸，滥坝变全站失压。此次事件共造成2个220KV变电站全站失压，5个110KV变电站全站失压，1个220KV变电站110KV母线失压，2个110KV变电站部分失压。

事故暴露的问题：220KV滥坝变电站双套蓄电池故障（直接原因），在220滥坝变电站发生110KV母线三相故障引起站用间交流电压降低，10KV电压下降到68%Ue,导致两套充电机退出运行时，因220KV滥坝变电站双套蓄电池失效率，

造成开关未完全跳开，故障无法隔离，需由滥坝变对侧220KV线路后备保护动作切除故障。

蓄电池失效原因分析（直接原因）：蓄电池组为惠州海志电池有限公司产品，两组300Ah，2006年12月投运。检测结果显示，三个蓄电池的内阻达到欧姆级(分别是1组81号和2组68号、104号)，对蓄电池组的正常供电形成极大阻碍。解体检测表明该批蓄电池故障状况为部分电池内部出现不可逆硫酸盐化，同时硫酸盐化引起的极耳严重腐蚀现象。事故时，在冲击负荷的影响下，一组蓄电池组中81号电池、二组蓄电池组中68、104号电池损坏，两组电池输出电压大幅度下降，致使全站大部分开关、保护和自动装置不能正常工作。

2、2010年5月17日19时18分，大唐淮北发电厂D号机负荷300MW，机组厂用电源640开关跳闸，机组解列，汽轮机跳闸， D号机ETS系统发“DEH 故障”首出信号、发变组保护C柜发“热工保护动作”信号机组跳闸。

原因分析：故障录波显示640开关跳闸时，机组运行信号正常，640开关跳闸为首出;发变组保护无故障信号，无保护动作记录;电网系统电压正常，母差、失灵保护、高周切机联切无任何信号，无保护动作记录。跳闸后，检查640开关控制回路绝缘，跳闸线圈、跳闸中间继电器动作电压正常。根据上述情况，结合现场设备实际分析：

测为2W);回路中的控制电缆长度超过了400m，长电缆存在对地电容效应，在蓄电池组存在漏液造成直流系统正对地电压偏低(实测52V)时，当直流系统发生某个较大的干扰时(如大功率负载启动、或某个瞬间接地)，造成直流系统电压瞬时较大波动或冲击，并在控制长电缆中的电容回路中产生冲击电流，进而导致跳闸继电器TJ动作。

3、郑州热电厂发电机定子接地保护动作跳闸分析。

郑州热电厂 3号发电机为典型的发电机变压器组(发变组)单元接线，发电机为东方电机厂生产的QFSN-200-2型，机组于1992年投运，现处于稳定运行期。2001-11-18，3号发电机处于正常运行状态，当时机组带有功负荷125 MW，无功负荷25 Mvar，对外供热量160 t/h。事故经过:凌晨01：35，3号机集控室铃响，中央信号盘发出“保护回路故障”和“故障录波器动作”光字，随即喇叭叫，中央信号盘又出“发电机定子接地”、“主汽门关闭”、“断水保护动作”、“远方跳闸

动作”、“6kV配电装置故障”光字，发变组表计无明显冲击，发变组控制盘发电机出线开关Ⅲ建石1、灭磁开关Q7、励磁调节柜输出开关Q 4绿灯闪光，除副励电压表外，发变组其它表计均无指示。

原因分析：此次事故原因通过电气检修做交、直流耐压试验及更换发电机出线电压互感器2YHA后，发电机重新零起升压正常的情况看，可以确认为是发电机出线电压互感器2YHA相对地绝缘降低，造成发电机定子接地保护动作引起。

(1)建备1开关未联动；由于建备1开关为老式多油开关，开关机构动作慢，合闸时间长，6kV厂用电电源开关为真空开关，开关机构动作快，合闸时间短，而BZT装置一次自投回路原设计是在6kV厂用电开关合上后合闸命令即消失，由于两开关动作时间不同，造成建备1开关在机构未合到位时就返回。(2)UPS直流电源未联动，原因为UPS直流蓄电池组连接线出厂时由于压接质量不好，致使多股导线在线鼻子处断线，再加蓄电池组运行中由于长期充放电，使其中一极连接线剩下的几股导线也被烧断，造成蓄电池组正负极回路开路，在UPS交流电源失电时，蓄电池组投不上，UPS装置对外供电中断，使机、炉用热工监视仪表无指示。

4、电力行业直流系统蓄电池的运行隐患

蓄电池组构成的直流控制电源系统，有很高的可靠性，整个蓄电池组故障造成停止供电的可能性极小。因为蓄电池组的故障，总是首先在个别电池中发生，而且其发展过程缓慢，这时及时发现和消除蓄电池故障成了重中之重，而不至波及整个蓄电池组可靠的、不间断的供电。特别现国网、南网110KV及以上的站几乎都采用智能一体化电源系统，智能一体化电源系统是为全站交直流设备提供可靠的工作电源，所以其输出包括380V/220V 交流电源、220V/110V 直流电源、48V 通信用直流电源。其中通信电源不单独设置48V 蓄电池及充电装置，而是使用DC/DC 电源模块直接挂接于直流母线。同样地，逆变电源也是挂接于直流母线，对重要交流负荷（如计算机监控设备、事故照明等）供电。一体化电源系统就只配置了一套蓄电池组，所以要保证蓄电池组构成的直流控制电源系统能可靠的、不间断的供电，蓄电池的正确使用和维护是个关键。

过去，开口式蓄电池维护起来比较麻烦，因为蓄电池在使用的时候要分解电解液中的水，所以要定期检测电解液的比重，蓄电池的电压等参数，消耗的电解

液，要定期加水来补充。而后又有密封式的蓄电池出现，主要以阀控式铅酸蓄电池为主，由于不需加水，所以阀控式铅酸蓄电池从一开始便被称为免维护电池，而生产厂家又承诺该电池的使用寿命为10~20年（最少为8年），这样就给国内的技术和维护人员一种误解，似乎这种电池既耐用又完全不需要维护，许多用户从装上电池后就基本没有进行过维护和管理，因而在90年代初国内使用的VRLA 电池出现了很多以前未遇到的新问题，例如，电池壳变形、电解液渗漏、容量不足、电池端电压不均匀等。这些现象不单在国内，就是在比我国早采用VRLA电池的国外也同样存在。

实践证明，VRLA电池端电压与放电能力无相关性，VRLA电池和电池组在运行过程中，随着使用时间的增加必然会有个别或部分电池因内阻变大，呈退行性老化现象，实践证明，蓄电池组的性能取决于该电池组中性能最差那节电池的性能（木桶效应），而不是以平均值或额定值（初始值）为准，当电池的实际容量下降到其本身额定容量的90% 以下时，电池便进入衰退期，当电池容量下降到原来的80%以下时，电池便进入急剧的衰退状况，衰退期很短，而且蓄电池组都是串连起来，如果有一节发生问题，则整组都将失效，这时电池组已存在极大的事故隐患。

二、蓄电池运行与维护的电力行业标准

1、根据中华人民共和国电力行业标准，《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》的6.34节：

“6.3.4 阀控蓄电池的运行维护

a)阀控蓄电池在运行中电压偏差值及放电终止电压值应符合表1 的规定。

表1 阀控蓄电池在运行中电压偏差值及放电终止电压值的规定V。