轨道电力工程车动力铅酸蓄电池的维护保养与修复

轨道电力工程车动力铅酸蓄电池的维护保养与修复

郝永刚

中车株洲电力机车有限公司 湖南省株洲市 412000

摘要：随着我国人民生活总体达到小康社会，从而促进城市轨道交通迅速发展，同时也对城市轨道交通提出了更高的要求，绿色、智能、低碳等网络热词也逐渐和城市轨道交通联系在了一起。在国家“双碳”战略下，各地政府为实现碳达峰，采用电能源的城市轨道交通产品将成为未来城市轨道交通发展的必然趋势。基于此，本文以城市轨道电力工程车为载体，结合其常用的动力铅酸蓄电池的特性和实际运用过程中的经验，总结归纳出轨道工程车动力铅酸蓄电池的维护保养和修复的方法，以确保轨道电力工程车动力铅酸蓄电池优良性的充分发挥。

关键词：轨道电力工程车，动力铅酸蓄电池，维护保养，修复

0引言

轨道电力工程车担任城市轨道交通段内调车作业、线路维护、牵引轨道平板车运输物资、牵引检测车、正线救援等重要工作，其采用第三轨或接触网和动力铅酸蓄电池双能源供电系统，并且具备噪音低、绿色、低碳、环保等优点，将在国内外城市轨道交通领域具有很大市场潜力。动力铅酸蓄电池作为整车牵引动力的输出，在第三轨或接触网无电的情况下，为轨道电力工程车提供牵引动力。但目前动力铅酸蓄电池在实际使用过程中，因维护保养不当，造成蓄电池的使用寿命大打折扣，无法充分发挥其优良性能，并且动力铅酸蓄电池更换成本较高，使用方短期内无法承担如此高昂的更换费用。本文通过实际运用过程中的经验，针对性提出建议的动力铅酸蓄电池使用维护保养和修复方案，从而延长动力铅酸蓄电池的使用寿命，降低维护成本。

1轨道电力工程车动力铅酸蓄电池的整体情况概述

1.1轨道电力工程车动力铅酸蓄电池运用

目前，轨道电力工程车普遍采用规格型号为400AH、440AH和480AH的动力铅酸蓄电池组， 由额定电压为2V的350-400个蓄电池单体组成，通常平均分布于8个蓄电池箱内，安装在轨道电力工程车车体内。通过接触网和库内380V电源经充电机为蓄电池充电，也可通过移动式充放电机为蓄电池充电；部分可由柴油发电机组经过充电机为蓄电池充电。根据轨道电力工程车的使用工况，选用不同规格型号的动力铅酸蓄电池组作为牵引动力能源储备载体，在第三轨或接触网无电的情况下，为轨道电力工程车提供牵引动力。

1.2动力铅酸蓄电池的特性

动力铅酸蓄电池是将化学能转化为电能的装置，在充电时，将电能转换为化学能贮存在蓄电池单体内，在放电时，蓄电池单体将化学能转化为电能通过负载释放出来。该蓄电池单体属于免维护阀控式胶体电池，无需加水维护，可深度放电，且采用高性能和高可靠性的管式极板技术制造，具有使用寿命长、自放电率低、储存周期长、密封反应效率高、充电能力强、析气速率极低、不污染环境、使用安全可靠、维护简单等特点，并且可在-15℃～45℃温度范围内，相对湿度小于95%。环境通风良好，海拔高度在3000米以内的环境使用。动力铅酸蓄电池装有安全阀，具有防爆功能，同时使用集成端子（系统）连接件，既有抗腐蚀，也能避免在安装过程中防止短路现象的发生。

2轨道电力工程车动力铅酸蓄电池的维护保养

轨道电力工程车动力铅酸蓄电池在正常的维护使用下，单节蓄电池的可充放次数不少于1200次，蓄电池的使用寿命不少于5年，5年后蓄电池应保留其额定容量的80%以上。但是，由于轨道电力工程车在实际使用过程中受到温度环境、充电不及时、过度放电、日常检查维护工作不规范等诸多因素的影响，部分区域轨道电力工程车动力铅酸蓄电池仅使用2年左右，蓄电池的容量便低于额定容量的80%。针对以上影响因素提出动力铅酸蓄电池维护保养建议，以延长动力铅酸蓄电池有效使用寿命，降低轨道工程车全寿命周期成本。

2.1使用环境

动力铅酸蓄电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，并要避免受到阳光、加热器或其它辐射热源的影响，让蓄电池有一个良好的工作环境。蓄电池最好在0～30℃环境中工作，25℃时效率最高。因此在冬夏季一定要注意监控蓄电池的工作环境温度。温度较高将会缩短蓄电池的使用寿命，温度较低将会降低蓄电池有效容量。

2.2放电后及时充电

动力铅酸蓄电池在放电后，在蓄电池内会产生反应产物硫酸铅。新产生的硫酸铅活性比表面积较大，活性很高。若该硫酸铅长期处于这种放电状态，小颗粒的活性硫酸铅会变成大颗粒的惰性硫酸铅。硫酸铅活性会慢慢丧失，即通常所说的硫酸盐化。随着硫酸盐化的发生，蓄电池的容量会逐渐降低，电池逐渐失效。因此，建议轨道电力工程车每次使用动力铅酸蓄电池放电后，应及时、充分充电。

2.3避免深度放电或过度放电

动力铅酸蓄电池的使用寿命与其放电深度密切相关。当蓄电池放电深度为100％，电池的实际使用寿命约为600～800次，如果放电深度为50％时，其充放电次数可增加到1500～2000次，当蓄电池的放电深度为30％时，其使用寿命可达4000次以上。因此，为了延长蓄电池的使用寿命，除非迫不得已，不要让电池处于深度放电状态。在配置蓄电池时，蓄电池的容量要合理，尽量避免小马拉大车的情况。

2.4尽量避免超大电流放电

控制好放电电流，尽量避免大电流放电是延长蓄电池寿命的重要因素。当放电电流很大时，电极反应很剧烈，其活性物质转化不充分，电池的放电容量将会降低。当放电电流超过2C时，它不仅会缩短电池电压稳定工作的时间，而且在接通负载的瞬间，电池输出电压迅速跌落，稍长的放电时间很可能造成蓄电池的永久性损坏。因此，建议轨道电力工程车使用动力铅酸蓄电池放电时，应尽量避免超大电流放电。

2.5定期校检仪器仪表

所有与动力铅酸蓄电池充电仪表要定期校验，确保显示数字的准确性与有效性，防止因仪表显示值有误而影响蓄电池正常运行的使用寿命。

2.6日常检查和维护工作

1）维护保养工作必须由受过专业培训的人员执行。

2）建议日常出入库进行例行检查，每次入库前检查电池的荷电状态，若处于未满状态，及时给电池进行充电，确保电池处于满电状态。

3）建议每周目视检查蓄电池外观、检查电池电压和电池温度是否正常。电池充电时是否有异常发热现象。记录蓄电池的环境温度，电池总电压。

4）建议每季度电池完成充电后，静置 5 小时后测量电池组电压和单个电池电压。如果测量出的整组电池电压偏差或单只电池电压同早期测量值偏差较大，进行均衡充电或与相关专业技术服务人员联系安排进行进一步检测。

5）建议每半年在非拆卸状态下，全面外观检查，确认各部件基本功能是否良好，并进行必要的维护，清洁连接线，进行绝缘电阻试验。

6）建议每年对蓄电池的绝缘阻抗依照 EN 62854-3 标准进行一次检查；每年必须检查所有电池单体电压、测量所有电池单体表面温度和电池室温度；并目测检查螺拴连接是否牢固、蓄电池安装状况和蓄电池室的通风情况。

3轨道电力工程车动力铅酸蓄电池的修复

轨道电力工程车动力铅酸蓄电池在长期使用过程中，未充分充足电，造成的电池长期欠充电，电池内部的活性物质未完全转化，内部有非活性的硫酸铅积累，造成蓄电池组的容量降低，部分蓄电池单体容量不合格，需要更换蓄电池单体。

此时，可采取措施对动力铅酸蓄电池容量进行修复，预计可恢复部分蓄电池容量，延长蓄电池使用寿命。一般先对动力铅酸蓄电池采用均衡充电2-4次进行处理，若仍不能解决， 需将牵引蓄电池箱中的不合格的蓄电池单体单独拆下来集中在一起，采用专用的充放电机对蓄电池进行2-3次维护性充电和充放电检测， 可将部分蓄电池单体容量恢复至合格，若仍不合格，需更换蓄电池单体。根据前期实践恢复经验：使用4-5年的蓄电池，修复率为40%，使用2-3年的蓄电池修复率为80%。

4结语

为响应国家节能减排的号召，轨道电力工程车将逐步取代传统的内燃机工程车，动力铅酸蓄电池作为轨道电力工程车的关键部件，其维护成本将直接影响其市场，在无取代铅酸蓄电池的新型电源之前，通过科学、合理的维护保养方法和修复措施，延长蓄电池的使用寿命，将降低轨道电力工程全寿命周期成本。

参考文献：

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