電能表時鐘電池爆炸故障分析

梁 捷，梁廣明

(1.廣西電網(wǎng)有限責任公司計量中心，廣西 南寧 530023；2.南寧百會藥業(yè)集團有限公司，廣西 南寧 530003)

0 引言

隨著廣西電網(wǎng)計量自動化系統(tǒng)“兩覆蓋”建設(shè)的開展和指標管理的深入，對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)場電能表長時間的運行和惡劣的環(huán)境，對電能表的時鐘電池等元器件的質(zhì)量造成嚴峻考驗[2]。據(jù)統(tǒng)計，廣西各地市公司2019 年上報的7 千多例電表現(xiàn)場故障中，由時鐘電池問題引發(fā)的時鐘混亂故障占比較大，約為40 %。該問題可能會導致電量數(shù)據(jù)采集或存儲異常，影響電費結(jié)算和電力公司的采集指標工作質(zhì)量提升[3]。以下分析了一起在到貨驗收時發(fā)生的電能表爆炸事件，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查和開蓋檢查、確認故障的原因，并給出該類問題的防范建議。

1 故障情況

2020 年4 月，廣西電網(wǎng)某地市計量檢定機構(gòu)在對某廠家一批2 000 只新到貨電能表進行驗收檢定時發(fā)生爆炸事故，發(fā)生爆炸的是某只單相電子式費控電能表。該表掛在檢定裝置上進行基本誤差檢定時突然冒黑煙并發(fā)生爆炸，爆裂后電能表表殼嚴重損壞。因此將同批次未爆炸的新表和故障表進行分析檢查。

2 故障原因分析

爆炸是在對該故障表進行基本誤差試驗，施加最大電流，即60 A 電流時發(fā)生的。由于試驗室內(nèi)該測試裝置經(jīng)凈化電源供電，實測電壓諧波成分小于2 %，由電壓監(jiān)測設(shè)備記錄的該時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。

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

3 問題處理

該檢測機構(gòu)對該問題的處理方式為，對該批次已經(jīng)到貨的電能表全部退貨，同時要求對未到貨的電能表更改電路板設(shè)計。具體要求為，首先，加大時鐘電池兩極與電路板其余電源點的間距，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收檢測以及在現(xiàn)場安裝后經(jīng)過2個多月的運行考驗，至今未再發(fā)生爆炸燒壞的情況，驗證了電路板設(shè)計整改的有效性。

4 結(jié)束語

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