一次誤操作引發的直流系統事故

孔祥龍 董澤冕 吳遠松

摘 要：某電廠蓄電池放電完成后，誤將放電完成的蓄電池組與正常運行蓄電池組并列運行，造成直流系統設備損壞事故。

關鍵詞：直流；操作；事故

某電廠在一次蓄電池充放電試驗過程中，在一組蓄電池放電試驗完成后進行充電時，操作人員誤將放電完成后的蓄電池組與正常運行的蓄電池組并列運行，導致7組充電模塊燒壞，所幸蓄電池組沒有發生危險。

一、電廠直流系統基本情況

該電廠直流系統包括兩組蓄電池組，型號為GFM-800，一組蓄電池包括104瓶蓄電池，其中#1蓄電池組2012年投入運行，至今已有五年，#2蓄電池組2016年5月投入運行；三套直流充電器，每套直流充電器上有四個高頻開關整流模塊。另外包括兩段直流充電母線，二段直流母線，兩段直流母線間設母聯，具體電路圖見圖1。

此直流系統日常運行方式為兩段直流母線分段運行，Z01開關斷開，#1蓄電池組給直流母線I段供電，由#1充電機進行浮充；#2蓄電池組給直流母線II段供電，由#2充電機進行浮充；#3充電機為備用充電器，可為#1、#2蓄電池組充電。充電機內高頻開關整流模塊型號為許繼ZZG-13-40/220，最大輸出電流為40A，限流模塊保護定值設定為40A，正常運行時為四臺充電模塊并聯均流充電狀態，充電模塊滿足N+1冗余配置要求。

二、故障經過

2016年9月14日10：00，合上直流母線聯絡開關Z01、斷開直流母線II段進線開關Z21及#2充電開關Z22，#2蓄電池組充放電試驗開始。到19：54放電試驗結束，#2蓄電池組單瓶電壓由放電前的2.36V降至2.03V，準備用#2充電器給#2蓄電池組充電。在充電時，操作人員首先合上直流母線II段進線開關Z21，然后合上#2充電機開關Z22，最后斷開直流母線聯絡開關Z01，待操作完成后，檢查發現#1充電器的三個高頻開關整流模塊和#2充電器的四個高頻整流模塊已經燒壞，直流屏出現報警。之后操作人員將#3充電器投入運行，直流系統正常。

三、事故分析

事故發生后，檢修人員檢查充電裝置，發現8臺高頻整流模塊內的限流模塊均處于退出運行狀態，裝置的限流功能未起作用，則整個過程完全按照電阻性回路進行分析。事故錄波電壓曲線見圖2、電流曲線見圖3，由事故發生后的故障錄波分析，在操作人員合上Z21的一瞬間，由于#1蓄電池組和直流I、II段母線電壓均為233V，而#2蓄電池組電壓為208V，兩者之間存在25V的電壓差。查閱蓄電池說明書，GFM-800型蓄電池單瓶內阻為0.2mΩ，則R1=0.2×104=0.0208Ω，參照閥控鉛酸蓄電池內阻研究[1]的結果，R2=1.5R1=1.5×0.0208=00312Ω。蓄電池到直流充電機回路電纜為70銅芯電纜，單回路電纜長度約為70米，計算得回路銅線電阻R3=ρL/S=00175×70/70=0.0175Ω。在合上直流母線II段進線開關Z21的瞬間，相當于#1充電機和#1蓄電池組給#2蓄電池組充電，充電電流為：（233-208）V/（0.0312+0.0208+0.0175×2）Ω=287A，與錄波情況基本吻合；之后合上#2充電機Z22后，#1充電機、#1蓄電池組、#2充電機同時給#2蓄電池組充電，充電電流為：（224-208）V/（0.0312+0.0208+0.0175×2）Ω=184A，與錄波情況基本吻合；隨后，斷開直流母線聯絡開關Z01，此時#1充電機給#1蓄電池組充電，#2充電機給#2蓄電池組充電，#1蓄電池組充電電流：（225-224）V/（0.0208+00175）Ω=26A，與錄波顯示#1蓄電池充電電流基本吻合，#2蓄電池組充電電流則按照充電機內高頻開關電源額定電流進行充電，充電電流約為40×4=160A，與錄波情況吻合。

查閱ZZG-13系列高頻開關整流模塊說明書，原理框圖如圖4 。該高頻開關整流模塊帶有穩壓限流功能，當輸出電流大于限流值時模塊自動進入穩流運行（輸出電流為設定的限流值40A），輸出電流小魚限流值時模塊自動進入穩壓運行。無論何種原因引起過留，整流器都將保護停機，此時輸出為零，過一段時間（約1-2秒）后自動重新啟動，若沒有其他異常情況，模塊即正常運行，否則模塊將處于“啟動-保護停機-再啟動-再保護停機”這樣一種循環狀態[2]。本次事故中，高頻開關整流模塊的限流模塊未啟動，無法限制充電電流，導致回路充電電流遠大于四臺高頻開關整流模塊的最大充電電流，最終7臺整流模塊全部燒毀。

四、結論

本次事故為人為誤操作引起的直流系統事故。按照《DL/T 5044-2004電力工程直流系統設計技術規程》[3]的規定：“2組蓄電池正常時應是分列運行，考慮到定期充、放電試驗要求，為了轉移直流負荷，需要短時并聯運行，2組蓄電池電壓相差不大，而且時間很短，對蓄電池沒有大的危害是允許的?！北敬问鹿手?，操作人員在一組蓄電池剛放完電，兩組蓄電池間電壓差較大的情況下將兩組蓄電池并列運行，導致事故發生，所幸未發生人身事故。

參考文獻：

[1]胡信國，賀勤，童一波.閥控鉛酸蓄電池內阻研究.電源技術，1999，第23卷，第6期，12.

[2]ZZG-13系列高頻開關整流模塊使用說明書.許繼電源有限公司.

[3]DL/T 5044-2004電力工程直流系統設計技術規程.