电能表时钟电池爆炸故障分析

梁 捷，梁广明

(1.广西电网有限责任公司计量中心，广西 南宁 530023；2.南宁百会药业集团有限公司，广西 南宁 530003)

0 引言

随着广西电网计量自动化系统“两覆盖”建设的开展和指标管理的深入，对电子式电能表用电数据采集的质量和稳定性提出了更高的要求[1]。而现场电能表长时间的运行和恶劣的环境，对电能表的时钟电池等元器件的质量造成严峻考验[2]。据统计，广西各地市公司2019 年上报的7 千多例电表现场故障中，由时钟电池问题引发的时钟混乱故障占比较大，约为40 %。该问题可能会导致电量数据采集或存储异常，影响电费结算和电力公司的采集指标工作质量提升[3]。以下分析了一起在到货验收时发生的电能表爆炸事件，结合现场调查和开盖检查、确认故障的原因，并给出该类问题的防范建议。

1 故障情况

2020 年4 月，广西电网某地市计量检定机构在对某厂家一批2 000 只新到货电能表进行验收检定时发生爆炸事故，发生爆炸的是某只单相电子式费控电能表。该表挂在检定装置上进行基本误差检定时突然冒黑烟并发生爆炸，爆裂后电能表表壳严重损坏。因此将同批次未爆炸的新表和故障表进行分析检查。

2 故障原因分析

爆炸是在对该故障表进行基本误差试验，施加最大电流，即60 A 电流时发生的。由于试验室内该测试装置经净化电源供电，实测电压谐波成分小于2 %，由电压监测设备记录的该时期施加的电压值范围在219～228 V 之间，因而外部电压和谐波引起干扰的可能性基本可排除。

对故障表观察发现，爆炸中心位于电能表电路板的时钟电池安装位置附近。对同批次电能表进行开盖分析，发现由于该供应商设计的电能表内时钟电池正极与外置继电器线圈电源距离很近，约为2 mm，且时钟电池焊接片有一定弹性，在受到震动时会发生一定位移，一旦生产过程中工艺控制不到位或在运输过程中受到震动，将导致这两点接触，使得电源给电池充电。该厂家所用的时钟电池是标称电压为3.6 V 的锂电池，该电池在施加过电压时，其电池内部的能量无处宣泄时会逐步汇聚至电解液，电解液本身就是一种不太稳定的化学物质[4]，承受太多能量后，会产生高温高压，如果不能及时释放将起火爆炸。

3 问题处理

该检测机构对该问题的处理方式为，对该批次已经到货的电能表全部退货，同时要求对未到货的电能表更改电路板设计。具体要求为，首先，加大时钟电池两极与电路板其余电源点的间距，防止异常充电；其次，提高电池的防爆性能，防止电池在异常充电情况下发生爆炸；再次，提高表壳的防爆性能，降低电池在异常情况下爆炸的危害性。经整改后的电能表在验收检测以及在现场安装后经过2个多月的运行考验，至今未再发生爆炸烧坏的情况，验证了电路板设计整改的有效性。

4 结束语

电力企业在电能表元器件选型时，建议应先建立对电子式电能表内部线路的初步认识。元器件宜选用具有较高耐压保护水平的产品。例如，由于锂电池易受到过电压和短路的影响，故使用时需对锂电池的充电电压有严格限制。镍氢电池与之相比虽然成本高、重量重、容量小，但在对电能表时钟电池安全性要求较高的场合，仍建议使用镍氢电池，这样即使出现故障也不易导致爆炸事故。此故障处理过程可供相关单位参考。