電能表時(shí)鐘電池爆炸故障分析

梁 捷，梁廣明

(1.廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司計(jì)量中心，廣西 南寧 530023；2.南寧百會(huì)藥業(yè)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530003)

0 引言

隨著廣西電網(wǎng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)“兩覆蓋”建設(shè)的開展和指標(biāo)管理的深入，對(duì)電子式電能表用電數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和穩(wěn)定性提出了更高的要求[1]。而現(xiàn)場(chǎng)電能表長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行和惡劣的環(huán)境，對(duì)電能表的時(shí)鐘電池等元器件的質(zhì)量造成嚴(yán)峻考驗(yàn)[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣西各地市公司2019 年上報(bào)的7 千多例電表現(xiàn)場(chǎng)故障中，由時(shí)鐘電池問(wèn)題引發(fā)的時(shí)鐘混亂故障占比較大，約為40 %。該問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致電量數(shù)據(jù)采集或存儲(chǔ)異常，影響電費(fèi)結(jié)算和電力公司的采集指標(biāo)工作質(zhì)量提升[3]。以下分析了一起在到貨驗(yàn)收時(shí)發(fā)生的電能表爆炸事件，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和開蓋檢查、確認(rèn)故障的原因，并給出該類問(wèn)題的防范建議。

1 故障情況

2020 年4 月，廣西電網(wǎng)某地市計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)在對(duì)某廠家一批2 000 只新到貨電能表進(jìn)行驗(yàn)收檢定時(shí)發(fā)生爆炸事故，發(fā)生爆炸的是某只單相電子式費(fèi)控電能表。該表掛在檢定裝置上進(jìn)行基本誤差檢定時(shí)突然冒黑煙并發(fā)生爆炸，爆裂后電能表表殼嚴(yán)重?fù)p壞。因此將同批次未爆炸的新表和故障表進(jìn)行分析檢查。

2 故障原因分析

爆炸是在對(duì)該故障表進(jìn)行基本誤差試驗(yàn)，施加最大電流，即60 A 電流時(shí)發(fā)生的。由于試驗(yàn)室內(nèi)該測(cè)試裝置經(jīng)凈化電源供電，實(shí)測(cè)電壓諧波成分小于2 %，由電壓監(jiān)測(cè)設(shè)備記錄的該時(shí)期施加的電壓值范圍在219～228 V 之間，因而外部電壓和諧波引起干擾的可能性基本可排除。

對(duì)故障表觀察發(fā)現(xiàn)，爆炸中心位于電能表電路板的時(shí)鐘電池安裝位置附近。對(duì)同批次電能表進(jìn)行開蓋分析，發(fā)現(xiàn)由于該供應(yīng)商設(shè)計(jì)的電能表內(nèi)時(shí)鐘電池正極與外置繼電器線圈電源距離很近，約為2 mm，且時(shí)鐘電池焊接片有一定彈性，在受到震動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生一定位移，一旦生產(chǎn)過(guò)程中工藝控制不到位或在運(yùn)輸過(guò)程中受到震動(dòng)，將導(dǎo)致這兩點(diǎn)接觸，使得電源給電池充電。該廠家所用的時(shí)鐘電池是標(biāo)稱電壓為3.6 V 的鋰電池，該電池在施加過(guò)電壓時(shí)，其電池內(nèi)部的能量無(wú)處宣泄時(shí)會(huì)逐步匯聚至電解液，電解液本身就是一種不太穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)[4]，承受太多能量后，會(huì)產(chǎn)生高溫高壓，如果不能及時(shí)釋放將起火爆炸。

3 問(wèn)題處理

該檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)該問(wèn)題的處理方式為，對(duì)該批次已經(jīng)到貨的電能表全部退貨，同時(shí)要求對(duì)未到貨的電能表更改電路板設(shè)計(jì)。具體要求為，首先，加大時(shí)鐘電池兩極與電路板其余電源點(diǎn)的間距，防止異常充電；其次，提高電池的防爆性能，防止電池在異常充電情況下發(fā)生爆炸；再次，提高表殼的防爆性能，降低電池在異常情況下爆炸的危害性。經(jīng)整改后的電能表在驗(yàn)收檢測(cè)以及在現(xiàn)場(chǎng)安裝后經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的運(yùn)行考驗(yàn)，至今未再發(fā)生爆炸燒壞的情況，驗(yàn)證了電路板設(shè)計(jì)整改的有效性。

4 結(jié)束語(yǔ)

電力企業(yè)在電能表元器件選型時(shí)，建議應(yīng)先建立對(duì)電子式電能表內(nèi)部線路的初步認(rèn)識(shí)。元器件宜選用具有較高耐壓保護(hù)水平的產(chǎn)品。例如，由于鋰電池易受到過(guò)電壓和短路的影響，故使用時(shí)需對(duì)鋰電池的充電電壓有嚴(yán)格限制。鎳氫電池與之相比雖然成本高、重量重、容量小，但在對(duì)電能表時(shí)鐘電池安全性要求較高的場(chǎng)合，仍建議使用鎳氫電池，這樣即使出現(xiàn)故障也不易導(dǎo)致爆炸事故。此故障處理過(guò)程可供相關(guān)單位參考。