一次误操作引发的直流系统事故

孔祥龙 董泽冕 吴远松

摘 要：某电厂蓄电池放电完成后，误将放电完成的蓄电池组与正常运行蓄电池组并列运行，造成直流系统设备损坏事故。

关键词：直流；操作；事故

某电厂在一次蓄电池充放电试验过程中，在一组蓄电池放电试验完成后进行充电时，操作人员误将放电完成后的蓄电池组与正常运行的蓄电池组并列运行，导致7组充电模块烧坏，所幸蓄电池组没有发生危险。

一、电厂直流系统基本情况

该电厂直流系统包括两组蓄电池组，型号为GFM-800，一组蓄电池包括104瓶蓄电池，其中#1蓄电池组2012年投入运行，至今已有五年，#2蓄电池组2016年5月投入运行；三套直流充电器，每套直流充电器上有四个高频开关整流模块。另外包括两段直流充电母线，二段直流母线，两段直流母线间设母联，具体电路图见图1。

此直流系统日常运行方式为两段直流母线分段运行，Z01开关断开，#1蓄电池组给直流母线I段供电，由#1充电机进行浮充；#2蓄电池组给直流母线II段供电，由#2充电机进行浮充；#3充电机为备用充电器，可为#1、#2蓄电池组充电。充电机内高频开关整流模块型号为许继ZZG-13-40/220，最大输出电流为40A，限流模块保护定值设定为40A，正常运行时为四台充电模块并联均流充电状态，充电模块满足N+1冗余配置要求。

二、故障经过

2016年9月14日10：00，合上直流母线联络开关Z01、断开直流母线II段进线开关Z21及#2充电开关Z22，#2蓄电池组充放电试验开始。到19：54放电试验结束，#2蓄电池组单瓶电压由放电前的2.36V降至2.03V，准备用#2充电器给#2蓄电池组充电。在充电时，操作人员首先合上直流母线II段进线开关Z21，然后合上#2充电机开关Z22，最后断开直流母线联络开关Z01，待操作完成后，检查发现#1充电器的三个高频开关整流模块和#2充电器的四个高频整流模块已经烧坏，直流屏出现报警。之后操作人员将#3充电器投入运行，直流系统正常。

三、事故分析

事故发生后，检修人员检查充电装置，发现8台高频整流模块内的限流模块均处于退出运行状态，装置的限流功能未起作用，则整个过程完全按照电阻性回路进行分析。事故录波电压曲线见图2、电流曲线见图3，由事故发生后的故障录波分析，在操作人员合上Z21的一瞬间，由于#1蓄电池组和直流I、II段母线电压均为233V，而#2蓄电池组电压为208V，两者之间存在25V的电压差。查阅蓄电池说明书，GFM-800型蓄电池单瓶内阻为0.2mΩ，则R1=0.2×104=0.0208Ω，参照阀控铅酸蓄电池内阻研究[1]的结果，R2=1.5R1=1.5×0.0208=00312Ω。蓄电池到直流充电机回路电缆为70铜芯电缆，单回路电缆长度约为70米，计算得回路铜线电阻R3=ρL/S=00175×70/70=0.0175Ω。在合上直流母线II段进线开关Z21的瞬间，相当于#1充电机和#1蓄电池组给#2蓄电池组充电，充电电流为：（233-208）V/（0.0312+0.0208+0.0175×2）Ω=287A，與录波情况基本吻合；之后合上#2充电机Z22后，#1充电机、#1蓄电池组、#2充电机同时给#2蓄电池组充电，充电电流为：（224-208）V/（0.0312+0.0208+0.0175×2）Ω=184A，与录波情况基本吻合；随后，断开直流母线联络开关Z01，此时#1充电机给#1蓄电池组充电，#2充电机给#2蓄电池组充电，#1蓄电池组充电电流：（225-224）V/（0.0208+00175）Ω=26A，与录波显示#1蓄电池充电电流基本吻合，#2蓄电池组充电电流则按照充电机内高频开关电源额定电流进行充电，充电电流约为40×4=160A，与录波情况吻合。

查阅ZZG-13系列高频开关整流模块说明书，原理框图如图4 。该高频开关整流模块带有稳压限流功能，当输出电流大于限流值时模块自动进入稳流运行（输出电流为设定的限流值40A），输出电流小鱼限流值时模块自动进入稳压运行。无论何种原因引起过留，整流器都将保护停机，此时输出为零，过一段时间（约1-2秒）后自动重新启动，若没有其他异常情况，模块即正常运行，否则模块将处于“启动-保护停机-再启动-再保护停机”这样一种循环状态[2]。本次事故中，高频开关整流模块的限流模块未启动，无法限制充电电流，导致回路充电电流远大于四台高频开关整流模块的最大充电电流，最终7台整流模块全部烧毁。

四、结论

本次事故为人为误操作引起的直流系统事故。按照《DL/T 5044-2004电力工程直流系统设计技术规程》[3]的规定：“2组蓄电池正常时应是分列运行，考虑到定期充、放电试验要求，为了转移直流负荷，需要短时并联运行，2组蓄电池电压相差不大，而且时间很短，对蓄电池没有大的危害是允许的。”本次事故中，操作人员在一组蓄电池刚放完电，两组蓄电池间电压差较大的情况下将两组蓄电池并列运行，导致事故发生，所幸未发生人身事故。

参考文献：

[1]胡信国，贺勤，童一波.阀控铅酸蓄电池内阻研究.电源技术，1999，第23卷，第6期，12.

[2]ZZG-13系列高频开关整流模块使用说明书.许继电源有限公司.

[3]DL/T 5044-2004电力工程直流系统设计技术规程.