阀控式密封铅酸蓄电池在城市轨道交通中的运用及维护

阀控式密封铅酸蓄电池在城市轨道交通中的运用及维护

李雄

昆明地铁运营有限公司云南昆明650000

【摘要】文章介绍了阀控式密封铅酸蓄电池的作用、结构、原理，在城市轨道交通系统中的运用情况，并结合地铁实际运营维护管理经验，阐述阀控式密封铅酸蓄电池运行过程中存在的问题以及维护管理注意事项。

【关键词】城市轨道交通阀控式密封铅酸蓄电池运用维护

蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置，是城市轨道交通直流供电系统的重要组成部分。蓄电池可以输出直流电压承担直流负荷用电，或者通过转换器变成交流电承担交流负荷用电，有效地解决了城市轨道交通系统中一些重要负荷不能掉电的问题，为设备提供了安全、稳定、可靠的电力保障。

与普通蓄电池相比，阀控式密封铅酸蓄电池具有电解液损耗少、体积小、电压稳定、放电性能好、无污染等优点，被广泛地运用于城市轨道交通系统中。

一、阀控式密封铅酸蓄电池的结构、原理

1.电池的结构

阀控式密封铅酸蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液、排气栓、极柱、电池壳体等部件组成。

正负极板由活性物质（二氧化铅和铅）、板格构成，具有传导电流，使电流分布均匀的作用。

隔板位于正负极板之间，由绝缘材料制成，可以防止正负极板短路，使电解液中离子顺利通过，缓解正负极活性物质的脱落，防止正负极板因振动而破裂、掉块。

电解液由浓硫酸和蒸馏水配制而成，用于传导电流，参加电化学反应，进行能量转换。

排气栓对蓄电池有密封作用，阻止外部空气进入，防止内部极板氧化，并保证蓄电池内部产生的气体顺利逸出，防止蓄电池内部压力过大而鼓包。

2.阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理

将正极二氧化铅(PbO2)和负极铅（Pb）同时浸泡到电解液中，正负极间发生如下氧化还原反应。

放电过程的变化：蓄电池正负极连接用电电路，内部电解液与正负极板上的二氧化铅及铅反应生成硫酸铅及水，并释放出电能，硫酸浓度逐渐被稀释。

充电过程的原理：充电时，硫酸铅分解还原成硫酸、二氧化铅及铅，电解液的浓度逐渐增加。

二、阀控式密封铅酸蓄电池在城市轨道交通系统中的运用现状

阀控式密封铅酸蓄电池在城市轨道交通系统中运用较广，涉及供电、机电、信号、通信、车辆多个专业，主要运用于直流屏、应急照明（EPS）、不间断电源（UPS）、备用电源等多个方面。

1．直流屏蓄电池

变电所直流屏蓄电池组作为备用电源，在变电所直流屏进线电源失电情况下，由蓄电池承担供电系统中继电保护装置、自动化装置、断路器分合闸机构的控制电源。

2．应急照明（EPS）蓄电池

在地铁车站事故停电的情况下，EPS蓄电池组保证车站备用照明和疏散标志照明等负荷用电。

3．信号专业UPS蓄电池

信号专业UPS负荷承担了列车自动控制系统（ATC）、列车自动监控系统（ATS）、数据通信系统（DCS）、联锁、集中监测设备等重要负荷用电，在UPS进线电源失电后，蓄电池能够承担2-3小时设备用电。

4．通信专业UPS蓄电池

通信专业UPS承担电话、传输系统、AFC、门禁系统等负荷用电，在UPS进线电源故障情况下，由蓄电池短时承担负荷用电。

5.机电专业UPS蓄电池

机电专业UPS用于FAS（火灾报警）、BAS（环境监控）、ISCS（综合监控）、门禁中央控制器等设备供电，蓄电池装设在UPS机柜内，保障以上系统供电具有足够的可靠性。

6.电客列车蓄电池

电客列车蓄电池作为列车的应急备用电源，当接触轨（网）意外停电时，蓄电池承担了列车应急疏散照明、列车开关门及控制系统的电源。

三、阀控式密封铅酸蓄电池在运用中存在的问题

在城市轨道交通系统设备中运行中，阀控式密封铅酸蓄电池发挥了重要的作用，同时也存在很多安全隐患。

1.蓄电池爬酸现象

蓄电池爬酸现象比较常见，运行过程中硫酸溶液会顺着极柱爬出，若不及时擦拭干净，硫酸会腐蚀蓄电池极柱螺栓、蓄电池壳体及导线，严重时造成蓄电池损坏。

2.蓄电池鼓包、漏液现象

蓄电池在运输过程中产生碰撞、安装过程中野蛮施工、充电参数设置错误等原因，容易造成蓄电池出现鼓包、漏液等现象，严重影响整组蓄电池的安全运行。

3.蓄电池内部故障

蓄电池内部因活性物质脱落、板栅腐蚀或极板变形、金属路径变窄、极柱焊接不良、正负极板间短路等内部故障容易造成蓄电池局部发热，甚至引起蓄电池自燃，造成重大影响。

4.维护使用经验不足，蓄电池使用寿命缩短

蓄电池使用管理方法不当，日常巡视检查、维护不到位，造成蓄电池过早损坏，运行3-4年蓄电池就失效，造成每年大量的运营成本损失。

四、阀控式密封铅酸蓄电池维护注意事项

针对阀控式密封铅酸蓄电池运行中存在的问题，维护使用时应注意以下事项：

1.做好蓄电池日常巡检工作

日常巡检工作是发现蓄电池问题的重要方式，日常巡检中发现蓄电池问题应及时通知检修人员现场处理。日常巡检应注意以下事项：

（1）检查蓄电池室的环境情况

检查蓄电池室无易燃易爆物品；蓄电池室温度正常、空调、通风正常；蓄电池屏无报警信息，无异常性气味。

（2）注意检查蓄电池本体

检查壳体清洁、无爬酸现象，保持蓄电池室通风和干燥；检查壳体应无裂痕、漏液、变形、鼓胀现象，极柱螺栓应无锈蚀现象;并检查蓄电池是否存在短路或过充电等情况。

（3）检查蓄电池电压

蓄电池单体电压的上限电压不超过额定电压的1.3倍，下限电压不低于额定电压的0.9倍；若超过限值应连续观察一段时间，电池电压仍未恢复，应进行单独充放电试验或更换蓄电池；

2.定期进行蓄电池承载负荷能力测试

日常巡检及电压测量不能有效地发现蓄电池内部存在的问题，在常用电源失电时，因蓄电池内部存在故障，蓄电池端电压迅速拉低，造成重要负荷失电，若这种情况出现在地铁运营期间，可能会造成较大影响。

定期对蓄电池进行承载负荷能力测试，可以检测蓄电池的供电能力是否正常。试验一般安排在地铁运营结束，以避免试验对供电系统的影响波及到运营行车安全，检查周期一般为2-3个月。试验时，人为切断负荷常用电源，靠蓄电池承载负荷的用电，维持5-6分钟，测量蓄电池组端电压，若蓄电池能够维持负荷用电，且蓄电池端电压在正常的范围之内，则判断该组蓄电池满足使用要求；若蓄电池不能维持负荷用电，则检查蓄电池组端电压及单节电池电压，找出有问题的电池，更换故障蓄电池，恢复蓄电池组的正常运行状态。

3.定期进行蓄电池核容试验

蓄电池经过一定时间的使用后，常因活性物质脱落、硫化、内部失水等因素，造成蓄电池容量逐渐降低直至失效。通过对蓄电池核对性放电，可以发现蓄电池内部是否失、容量缺陷。

4.蓄电池寿命管理

建立蓄电池管理台账，记录蓄电池型号、容量、使用年限，不同型号、使用年限、容量的蓄电池不进行混用。当蓄电池组使用达到一定寿命时，若出现单节蓄电池故障，应尽量使用同批次的备用电池进行更换，或对整组蓄电池进行更换，更换的蓄电池按年限配对组成蓄电池组使用。如果仅用新生产的蓄电池对损坏的蓄电池进行更换，更换的蓄电池与其他蓄电池内阻不一致，当蓄电池组处于浮充的状态时，部分蓄电池出现过充现象，部分出现欠充现象，时间久了，必然会造成容量衰退，加速整组蓄电池的损坏。

五、结束语

阀控铅酸蓄电池在城市轨道交通系统中运用范围广、用量大，为城市轨道交通设备供电提供了有力保障，应加强蓄电池的维护管理，积累经验，不断改进维护方法，才能保障蓄电池设备安全运行，延长蓄电池的使用年限，节省运营成本。

参考文献

[1]变电站直流电源系统运行管理规范，QG/YW-SC-08-2009云南电网公司发布

[2]阀控铅酸蓄电池运行和维护导则，Q/GDW-11-123-2008浙江省电力公司发布

[3]昆明地铁运营有限公司编.变电检修［M］.西南交通大学出版社，2015.