地铁供电系统蓄电池维护探讨

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摘要：本文阐述了地铁供电系统中蓄电池的作用，分析了蓄电池维护与其寿命的关系，对地铁运营中供电系统可靠运行有一定参考价值。

关键词：重要性；维护；寿命

中图分类号：U223文献标识码： A

1天津地铁供电系统蓄电池的重要性

天津地铁供电系统每个变电所配置一组蓄电池，作为交直流二次电源屏的重要部件，在为变电所10kV、750V、综合自动化等重要设备提供控制保护电源的工作中起到关键作用。交直流二次电源屏中的高频整流电源模块为所内直流负荷供电的同时对蓄电池进行充电。直流负荷分为经常性负荷和冲击性负荷，经常性负荷是指控制回路、指示灯回路等经常带有直流电的负荷；冲击性负荷是指断路器分、合闸操作时需要的二次短时大电流负荷，这部分是由电池组储存的电能完成的。也就是说蓄电池的作用有两个，一是为冲击性负荷供电，二是当市电断电的情况下，作为应急电源向所内直流负荷供电。

在变电所无人值守模式下，综合自动化使全所设备能够被远程控制监视、10kV等重要开关在微机保护装置的作用下能够可靠动作，这些电气回路都是由二次电源屏供电，而蓄电池是二次电源屏不间断供电的可靠保证，所以蓄电池在变电所运行中非常重要。

2蓄电池维护

天津地铁供电系统采用的蓄电池为免维护阀控式密封铅酸蓄电池。免维护是针对其密封特性，较之传统蓄电池具有不用补液、无酸雾等优点，但这不等于日常不用进行维护。如果对蓄电池没有维护或维护不当，将直接造成其容量减少、寿命减短，对地铁造成不必要的损失。

对蓄电池的维护我们首先采用高频充电装置对其智能充电，正常情况下进行浮充，在以下三种情况时进行均充：充电中断10分钟及以上，恢复供电后自动均充；浮充达720小时候自动均充；还可以依据现场情况手动进行均充。长期浮充是为了使电池能经常保持在充电满足状态而不致过充电。适时均充是为了使电池组中各个电池的端压、比重平衡，且有利于激活电池的化学特性，合适的均充电压是保证电池长寿命的基础。

但若想准确知道蓄电池寿命，就需要确定蓄电池容量，只有通过全核对性放电实验才能判断蓄电池是否能够继续使用，同时也可以找出蓄电池存在的问题及隐患。根据《DLT724-2000电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》，应每年对蓄电池进行一次全核对性放电。天津地铁蓄电池规格为12V/100AH, 根据规范中公式C = I10t推算，应用10A电流恒流放电10小时，当单节蓄电池电压下降到10.8V时，立即停止放电。隔（1~2）h后，再用10A电流进行均充，若经过3次全核对性放充电，均达不到额定容量的80%以上，可认为此组蓄电池使用年限已到，必须更换。但对于天津地铁来说每个所只有一组蓄电池，不能做全核对性放电，所以只能进行50%容量的核对性放电，即10A电流恒流放电5小时。当单节蓄电池电压下降到12V时，立即停止放电，再用10A电流进行均充，反复放充（2~3）次后蓄电池组容量可得到恢复，但想判断蓄电池是否还能达标使用，只有用备用蓄电池组作临时代用，将运行电池组更换下来后进行离线全核放电。天津地铁每条线都保证至少一组备用蓄电池来应急，不过从长远角度出发，为最大限度保证蓄电池容量、保证地铁可靠运行，已经开始考虑全线电池每年进行一次全核放电。

3蓄电池寿命

对于蓄电池而言，容量就是寿命。蓄电池作为应急设备，容量不能保证就失去应急的意义。蓄电池工作原理是一个可逆化学反应，一般设计寿命为8~10年，但实际上影响蓄电池使用寿命的因素很多，起主要作用的有以下几方面：

3.1温度

蓄电池最合理的工作温度是25 ℃。温度过高，蓄电池的极板腐蚀将加剧，并会消耗掉更多的水，造成蓄电池寿命缩短，如果蓄电池长期运行温度升高10 ℃，其寿命将缩短一半。

3.2过度充电

蓄电池经常长期处于过充电状态下，因此蓄电池的正极因析氧反应，水被大量消耗，H+增加，从而导致正极附近的酸度增加，板栅因腐蚀变薄，导致电池的腐蚀加剧，电池的容量随之降低，同时水的大量消耗，使蓄电池有干涸的危险，从而影响了蓄电池的寿命。

3.3过度放电

当蓄电池被过度放电到其电压超出允许值后，会导致电池内部，大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面，在阴极造成“硫酸盐化”。在阴极上形成的硫酸盐越多，蓄电池内阻就越大，电池充放电性能就越差，使用寿命就会缩短。

3.4小电流放电

蓄电池在小电流放电条件下形成的硫酸铅的尺寸，远比大电流放电条件下的尺寸大，也就是说在大电流条件下，晶体形成的速度要比小电流条件下慢，晶体来不及生长，就很快被氧化还原了，因而颗粒比较小。而在小电流下，较大的硫酸铅晶体不容易被还原，使化学反应受阻，从而影响蓄电池寿命。

3.5不对电池进行放电

只充电而不放电，必然造成蓄电池阳极极板钝化，蓄电池内阻增大，容量大幅度下降。

所以，若对蓄电池日常维护不当将直接导致蓄电池寿命减短，从而说明维护是保证蓄电池寿命的重要途径。

我们在维护实践中还有这样一个经验，在单节蓄电池容量不达标需要更换时，最好一次性整组更换，这是因为新蓄电池内的化学反应物质较多，端电压较高，内阻较小，12V新蓄电池内阻只有0.015-0.018Ω。而旧蓄电池的内阻一般在0.085Ω以上。如果将新、旧蓄电池串联混用，那么在充电状态下，旧蓄电池两端的充电电压将高于新蓄电池两端的充电电压，结果造成新蓄电池充电尚未充足而旧蓄电池充电早已过高；在放电状态下，由于新蓄电池的电荷容量比旧蓄电池的电荷容量大，结果造成旧蓄电池过量放电，这些都将直接影响整组蓄电池寿命，更甚者将造成旧蓄电池反极，反极会使蓄电池电压急剧下降。

我们曾经在为一个牵引混合降压变电所的蓄电池组进行核对性放电时，刚一关闭充电模块，所内开关柜保护装置就瞬间断电。分析这个故障时考虑到即使容量不足无法保证应急供电时间，也不至于瞬间带不起直流负荷，所以我们测量了关闭充电模块瞬间时蓄电池组电压，发现蓄电池组电压是瞬间骤降，并且降低到直流负荷电源电压范围以外。我们在逐个检测单节蓄电池电压时发现有一节蓄电池反极并且其他电池单节电压都较低，这就说明蓄电池在新旧混用时降低了整组电池的性能。考虑单节电池不达标就要更换整组电池的损失，我们目前采取的方法是在更换下来的电池中测量单节开路电压，将电压接近的单节电池保留下来拼组作为备用电池。

总结

在多年运行维护经验中得知，蓄电池的多数问题都是有一个时间积累或循序加深的过程，所以每日巡视蓄电池绝不能忽视。天津地铁蓄电池每日巡视项目有检测电池单体电压及电池组电压；检查充电设备各个运行参数是否在合格范围之内，有无故障告警信号；查看蓄电池外观有无异常变形和发热。早发现问题，及时处理，可以有效避免一些蓄电池常见故障，对延长蓄电池寿命意义重大。

参考文献：

［1］DLT724-2000电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规

［2］冷述文，苗军.山东电力技术——阀控式密封铅酸蓄电池的运行与维护.