城轨车辆蓄电池部件故障分析与隐患排查

城轨车辆蓄电池部件故障分析与隐患排查

李义全,邓学文 

（中车株洲电力机车有限公司 湖南 株洲 412000）

一、总体概述

城轨车辆上的蓄电池是辅助系统中的重要设备，列车启动时，需要蓄电池为列车控制系统供电，启动后由充电机为所有110v负载供电，当充电机故障时，蓄电池为紧急负载供电，为车辆控制功能使用。轨道工程车上的蓄电池分为牵引蓄电池与控制蓄电池，牵引蓄电池是在第三轨没有电的情况下，为电力蓄电池工程车提供电源。控制蓄电池为轨道工程车的负载供电，为轨道工程车的控制功能使用。

二、故障分析

蓄电池在下车维护充电时，在充电末期出现一只电池外壳烧蚀；出现了两只单体电池充电末期冒烟的现象；蓄电池箱体内温度64°C，其中一只单体电压近似零伏。

2.1.故障现象

经现场检查，T01车故障电池烧蚀位置在电池中上部，靠近下液面线位置。见图1。

图1  烧蚀位置在电池中上部，靠近下液面线位置

2、T02车故障

经现场检查，故障电池烧蚀位置在电池中上部，靠近下液面线位置，故障现象与T01车相似。见图2。

图2  烧蚀位置在电池中上部，靠近下液面线位置

2.2故障分析

(一)故障电池基本信息

1 退回电池（T01、T02车）信息见表1。

表1

出现故障的电池为2016-2017年生产电池，使用时间5-6年。

三、拆解分析

1  T01、T02车退回电池拆解

现场出现零伏、无电液，见图3、图4。

3.1拆解分析

通过对返厂电池的拆解，发现故障电池烧蚀位置均在电池极板上半部，隔膜干涸、极板无游离态电解液。

1　通过复现试验，退回缺液电池确存在充电末期冒烟现象；

2　通过电池下车后进行电池充放电筛选，可以将有冒烟、烧蚀隐患的电池筛选出来；

3　通过退回正常电池拆解，正常电池隔膜湿润，极板有明显游离态电液。而现场出现零伏、冒烟现象的电池，隔膜干涸，极板无游离态电液。

4　返厂时出现缺液的电池，即使补加了电液，但是在进行循环后仍出现了冒烟、零伏现象。且拆解后发现，电池内部状态与现场出现冒烟现象的电池一致。说明退厂时电池内部已产生损伤，补加电液不能使得电池状态完全恢复。

3.2拆解结论

通过不同车辆故障电池的拆解，确认出现的故障现象相同，原因一致：由于蓄电池内部缺液，造成极板、隔膜干涸，内阻增大。长期使用产生的热积累导致电池短路，引起电池过温及产生烧蚀现象。

电池内部缺液可能是加液不及时，也可能是说明书中给出的加液周期过长，导致在工作人员加液时内部已产生干涸现象。

四、故障排查方案

1、现场电池筛选处理方案

目视检查电池液面，将低于下液面线的电池标记并挑出。

充放电检测：

①　蓄电池加水后浸泡12h（充放电前检查确保每只电池电解液位在上两点位置）；

②　放残余容量：以36A电流，将电池放电至40V/80只；

③　蓄电池以恒流0.1ItA充电12h，停2h后以0.2ItA放电至80V/80只；

④　容量循环：电池以0.2ItA充电6h，5h45min至6h监控充电电压，直至充电结束；停2h后以0.2ItA放电至80V/80只。记录电解液温度、电池电压及电流，并根据现场情况进行标识和记录。

注：充电过程中关注电压或电流变化情况，若充电后期，单只电压出现下降或异常，温度快速升高，将电池挑出，使用备份电池更换。

⑤　上车前蓄电池以0.1ItA充电12h；

⑥　充电停止2h后调整液位，检查电池外观、开路电压，经段方检验最终验收合格并同意装车后方可装车。

2、全程协助蓄电池的维护保养，预防维护不当问题

针对蓄电池维修手册明确年检时进行补液操作，但又明确季检时进行液位检查，检修过程中业主维护人员可能判断不准确，存在加液操作，从而导致蓄电池液位过高。为预防潜在风险，对所涉及的镍镉蓄电池项目进行全面普查，确保蓄电池不再出现加液过多等漏液问题。同时对对蓄电池维修周期相关要求提交澄清函，在业主进行第一次加水时，通知厂家进行现场指导。

3、电池更换方案

为避免新旧电池混用造成蓄电池一致性不佳，现场按照整台份下车筛选处理。