關(guān)于降低變電站內(nèi)蓄電池組火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的探討

范書(shū)豪

摘? ?要：直流系統(tǒng)為變電站內(nèi)的繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)終端以及開(kāi)關(guān)分合等提供可靠的直流電源，對(duì)保證變電站所有一、二次設(shè)備的安全運(yùn)行起著重要作用。然而目前針對(duì)蓄電池組發(fā)生組間短路故障的情況，并無(wú)有效手段隔離故障點(diǎn)，只能任由故障擴(kuò)大直至燒毀蓄電池。本文針對(duì)蓄電池發(fā)生火災(zāi)的幾點(diǎn)原因進(jìn)行探討，并提出了一種針對(duì)蓄電池極間短路的解決方案。

關(guān)鍵詞：蓄電池組? 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)? 組間短路? 熔斷器

中圖分類號(hào)：TM912? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（a）-0081-02

直流系統(tǒng)在變電站內(nèi)應(yīng)為控制回路、信號(hào)回路、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)終端、事故照明回路以及逆變電源等提供可靠的直流電源，對(duì)保證變電站所有一、二次設(shè)備的安全運(yùn)行起著重要作用，可以說(shuō)失去了直流電源，電力系統(tǒng)的三道防線無(wú)異于形同虛設(shè)。在電網(wǎng)出現(xiàn)重大事故時(shí)往往伴隨著站用變低壓脫扣等異?，F(xiàn)象，此時(shí)整流電源裝置將失去交流輸入，蓄電池組成為保證直流供應(yīng)的最后一道防線。正所謂“養(yǎng)兵千日，用兵一時(shí)”，因此做好蓄電池的日常維護(hù)工作，對(duì)直流系統(tǒng)安全可靠供電，防止因開(kāi)關(guān)、保護(hù)拒動(dòng)而擴(kuò)大事故規(guī)模有著重要的意義。本文提出了一種當(dāng)發(fā)生蓄電池組內(nèi)短路及出口正負(fù)極電纜發(fā)生故障產(chǎn)生很大的故障電流時(shí)，蓄電池組能自動(dòng)切除故障電流并發(fā)出信號(hào)至監(jiān)控系統(tǒng)的辦法，防止因故障電流長(zhǎng)期存在而引發(fā)的蓄電池組燒毀爆炸、全站直流失電等惡劣事件的發(fā)生。

1? 原因分析

通過(guò)查閱2009—2019年間發(fā)生的蓄電池組燒毀的事故報(bào)告，將事故原因歸類為以下兩種。

（1）金屬工器具使用不當(dāng)造成蓄電池組內(nèi)短路：變電站內(nèi)蓄電池組是由104塊獨(dú)立的鉛酸閥控蓄電池串聯(lián)組成的，由于其特殊的放置順序，只需較短的導(dǎo)體就可以引發(fā)多塊蓄電池極間短路，最嚴(yán)重時(shí)將發(fā)生104塊蓄電池全部短路的情況（1、104號(hào)蓄電池短路），此時(shí)將產(chǎn)生巨大的短路電流，極易引發(fā)火災(zāi)、爆炸的情況。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前標(biāo)準(zhǔn)蓄電池架內(nèi)單體蓄電池間橫向間距較窄，在檢修過(guò)程中易發(fā)生絕緣工具使用不當(dāng)導(dǎo)致跨多塊蓄電池的短路故障。相關(guān)資料表明，幾乎每年都有發(fā)生此類事故，且一旦短路將產(chǎn)生巨大火花如果現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有適當(dāng)?shù)慕^緣工具很難將導(dǎo)致短路的物件移開(kāi)，因此將其確認(rèn)為主要原因之一。

（2）蓄電池組出口電纜絕因?yàn)楦鞣N原因易發(fā)生短路：按照最新版《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》要求，蓄電池出口總電纜應(yīng)采用阻燃電纜，非阻燃電纜應(yīng)刷阻燃漆;蓄電池出口總電纜應(yīng)使用鎧裝電纜，非鎧裝電纜應(yīng)在穿越電纜豎井時(shí)加裝金屬套管?？梢?jiàn)蓄電池出口電纜嚴(yán)禁發(fā)生短路故障，一旦發(fā)生短路將產(chǎn)生巨大的短路電流，目前直流系統(tǒng)中沒(méi)有任何保護(hù)措施可以切斷故障電流，故障將最終發(fā)展為蓄電池著火爆炸的惡性事故。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查全區(qū)各220kV及110kV變電站的蓄電池出口電纜情況，發(fā)現(xiàn)一些年代較早的變電站由于電纜豎井擁擠等原因出口電纜未更換為鎧裝電纜或加裝金屬套管。在擁擠的電纜豎井中部分電纜架、爬梯因銹蝕斷裂存在鋒利的端口，極易劃破電纜絕緣層造成短路事故。同時(shí)，在蓄電池出口總電纜的始端和末端電纜頭處也存在因檢修人員操作失誤造成出口電纜短路的可能性，因此將其確認(rèn)為主要原因之二。

2? 解決方案

（1）使用絕緣擋板，降低誤操作的風(fēng)險(xiǎn)：由之前的分析可知，蓄電池間短路主要是由于橫向距離過(guò)窄?？紤]到蓄電池相關(guān)工作并不同時(shí)涉及蓄電池架兩邊的電池。所以可以在蓄電池架中間加裝一層隔離擋板，這樣就完全杜絕了因橫向間距短而造成的短路事件。該方案施工成本低，操作簡(jiǎn)單，只需將定制的隔離擋板由蓄電池架中間的縫隙放進(jìn)去固定即可，無(wú)需退出整組蓄電池或焊接蓄電池架。

如圖1，在蓄電池架中間加裝了絕緣隔離擋板后，完全消除了由蓄電池間橫向間距過(guò)窄所遺留下的隱患。由于日常維護(hù)所使用的工器具長(zhǎng)度有限（15cm以內(nèi)），不可能上下跨接或左右跨接兩個(gè)以上蓄電池。同時(shí)，蓄電池單體電壓約2.25V左右，即便檢修人員操作失誤短接了少數(shù)蓄電池時(shí)，由于蓄電池及短接部件本身有一定的阻抗，其產(chǎn)生的短路電流不大，可以輕易隔離短路故障，加裝隔離擋板后基本上杜絕由于人為操作失誤而導(dǎo)致的蓄電池組嚴(yán)重短路的可能性。

（2）由加裝在52號(hào)、53號(hào)蓄電池間的熔絲來(lái)切斷短路電流并向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)：考慮到意外情況下可能發(fā)生的蓄電池間短路（例如地震時(shí)蓄電池架坍塌）及蓄電池出口電纜短路，此時(shí)蓄電池組出口總?cè)蹟嗥魅蹟?，保護(hù)直流母線不受故障影響，然而蓄電池組自身的短路故障仍然存在直至蓄電池組燒毀。因此如果在52號(hào)和53號(hào)蓄電池的連接部分間串入了一個(gè)快速熔斷器，同時(shí)在其上并聯(lián)了一個(gè)小熔斷器用以發(fā)信號(hào)（相當(dāng)于一個(gè)報(bào)警的常閉接點(diǎn)，在主站段取反即可）。此時(shí)，由于熔斷器處于整個(gè)蓄電池組包括出口電纜的最中間部位，絕大部分短路情況該點(diǎn)都在短路回路中，同時(shí)輔以出口總?cè)蹟嗥鞯谋Ｗo(hù)，足以切除蓄電池組系統(tǒng)發(fā)生的絕大部分短路故障。

3? 結(jié)語(yǔ)

由西安南郊變主變失火爆炸造成大面積停電的慘痛教訓(xùn)我們深刻領(lǐng)悟了直流系統(tǒng)的重要性，直流系統(tǒng)是變電站內(nèi)所有一、二次設(shè)備能夠正確動(dòng)作的前提，而蓄電池則為各種意外情況下直流系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行提供了根本保障。本文提出的兩種方法從預(yù)防到事故處理實(shí)現(xiàn)了蓄電池組間短路保護(hù)從0到1的突破，大大降低了變電站蓄電池組火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、居民用電的可靠性提供了新的保障。

參考文獻(xiàn)

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