对一起由直流故障引起的全站失压事件的分析

湖南省电力公司 湘潭电业局 李 明

对一起由直流故障引起的全站失压事件的分析

湖南省电力公司 湘潭电业局 李 明

一、变电站直流负荷供给情况

某110 kV变电站直流系统由4台充电机和1个蓄电池组（由18节12 V 容量为200 A·h的直流蓄电池组成）组成。每台直流充电机最大输出电流为10 A，整个充电机组最大输出直流电流为40 A。正常情况下，该站直流由直流充电机和蓄电池组同时向直流母线供电。正常运行时由充电机供全站直流负荷，全站直流负荷约为4.3 A。充电机交流失压或者故障时，改由蓄电池供电。该站10 kV断路器机构为电磁式机构，合闸电流较大，约为97 A。故该站10 kV断路器合闸电流必须由直流蓄电池供给。由于该站10 kV断路器操作频繁，对蓄电池组冲击较大，故直流蓄电池组运行情况不佳。

二、事件经过

某日天气突变，该站先后有多条线路遭雷击跳闸，站内直流系统故障，站外一条线路断线，导致县城及附近乡镇大面积停电。该站10 kV线路多次跳闸与重合，最终10 kV线路保护和1#主变低后备保护装置相继拒动，造成保护越级由进线侧线路距离保护Ⅲ段动作，切除故障，从而导致该站全站交流失压。

三、调查情况及分析

1. 现场保护动作情况。见表1。

表 1 现场保护动作情况

2. 原因分析。由于13时36分03秒890毫秒（即13：36：03：890）时，312断路器电流三段跳闸、13时36分05秒954毫秒312断路器重合、13时36分06秒160毫秒312断路器再次跳开，综合自动化主站自13时39分50秒209毫秒起陆续收到保护装置直流消失及复位信号，保护装置直流消失及复位信号见表2。

表 2 保护装置直流消失及复位信号

由表2可以得出，在312断路器重合到再次跳开之前，该站存在一次全站直流失压的现象。分析认为，在312断路器重合闸时，蓄电池组受到大电流冲击，内部有单个蓄电池已经开路，蓄电池组无法正常工作。312线路断路器重合于近距离永久故障，造成10 kV母线电压畸变，站内直流充电机三相输入故障，充电机无输出，故该站全站保护装置短时失电一次。

312断路器由于重合闸后加速再次跳开之后，切除了近区短路故障点，10 kV母线电压恢复正常，380 V站用交流电随即恢复。充电机工作正常，直流输出恢复。但蓄电池组内部开路，已失去供电作用。

13时49分37秒001毫秒时，304保护装置电流三段跳闸，由于充电机输出电流不够，断路器未重合。14时04分17秒290毫秒时，314线路保护在变电站外大约30 m的地方断线，接地短路。由于故障点距离10 kV母线较近，导致母线电压畸变，造成站内直流充电机三相输入故障，导致充电机无输出。由于此时全站直流负荷仅由直流充电机供给，故此时全站再次直流失压。

314断路器跳开之后，由于314线路与322线路缠绕在一起，近区短路依然存在，充电机依旧由于站用电畸变无法正常工作，导致全站直流电压未恢复，造成322线路保护和1#主变低后备保护装置相继拒动，而由该站进线对侧线路保护距离Ⅲ段动作，切除故障，进而导致该站全站交流失压。

四、蓄电池解体检查情况

将该站变蓄电池进行解体后，发现2#、9#蓄电池内部极板间的连片因过热已经严重粉化，其中2#蓄电池有一处连片已经断开。证明当时蓄电池组确已开路无输出。其余蓄电池内部极板连片也存在不同程度的粉化现象。

五、故障原因分析

根据以上分析可知，该站全站直流失压是由于蓄电池开路无输出，而故障时由于故障点距离10 kV母线较近，导致母线电压畸变，引起站用380 V交流电源不正常，造成站内直流充电机三相输入故障，导致充电机无输出而引起。线路保护和1#主变保护装置因失去直流相继拒动，造成保护越级由进线侧线路距离保护三段动作切除故障，从而导致该站全站交流失压。

六、加强蓄电池的维护

一般变电站蓄电池多为密封阀控式铅酸蓄电池，按照《直流电源系统运行规范》的要求，可从以下几方面加强阀控蓄电池的运行及维护。

1. 蓄电池室的温度宜保持在5～30 ℃，应通风良好，照明充足，并应使用防爆灯；凡安装在台架上的蓄电池组，应有防震措施。

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2.23～2.28V×N（N为蓄电池组中蓄电池的个数），一般宜控制在2.25 V×N（25 ℃时）；均衡充电电压宜控制为2.30～2.35V×N。此电压应该是从电池组正负极输出端子上测定的电压，而不是直流电源控制屏上的设定电压。

3. 对运行中的阀控蓄电池组，要监视蓄电池组的端电压值、浮充电流值。应定期检查蓄电池室调温设备、蓄电池室通风、照明及消防设施，应定期对阀控蓄电池组进行外壳清洁工作。

4. 对阀控蓄电池进行合理核对性放电。长期处于限压限流的浮充电运行方式或只限压不限流的运行方式，无法判断蓄电池的现有容量、内部是否失水或干枯。通过核对性放电，可以发现蓄电池容量缺陷。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1次核对性充放电，运行了6年以后的阀控蓄电池，宜每年进行1次核对性充放电。