李真有++梁绍昌++邓智明

摘 要：蓄电池广泛应用于变电站直流系统，蓄电池的稳定运行一直是备用电池领域重点关注研究的内容，蓄电池属于直流系统可靠性依赖的最后一个环节，也是最薄弱的一个环节。蓄电池是一种易损材料，运行环境温度和自身生产日期都会影响其使用性能。通过对广州地铁广州地铁四号线蓄电池性能进行详细分析，制定改进的措施。

关键词：蓄电池 直流系统 健康状态 异损材料 运行

中图分类号：U270.381；TM912 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（b）-0034-02

1 设备概况

广州地铁四号线变电所使用的蓄电池，除广州地铁四号线金州、黄阁汽车城站两站使用的是德国荷贝克蓄电池外（型号为：power.com SB12 V100，12 V，94.8 Ah），其他的都是德国阳光生产的A600系列，型號主要有A612/100，12 V，91Ah 、A602/280，2 V，280 AH两种。蓄电池安放置在每一个地铁站变电所控制室蓄电池柜内。

2 相应规定

国家标准/行业标准：

（1）在没有备用蓄电池组情况下，对蓄电池容量核定时，可按50%容量来核定，核定的标准是在放电过程中蓄电池端电压不能低于108 V。

（2）在有备用蓄电池组的情况下，对蓄电池容量核定时，可进行全核定放电，如果蓄电池组容量达不到80%，即认为阀控式蓄电池已到年限。

（3）同一组阀控蓄电池中，运行电压偏差值不能超过0.3 V，开端电压最电压差值不允许超过0.6 V[1]。

3 广州地铁四号线蓄电池系统运行情况

3.1 部件故障率情况

自广州地铁四号线蓄电池投入使用以来，我们严格按照规范的要求对设备进行维护，对性能较差的设备进行了处理。

3.2 目前设备运行性能参数分析

广州地铁四号线蓄电池组性能呈现下降趋向。广州地铁四号线以黄阁站为例：2006年、2010年、2016年蓄电池充放电曲线图如图1所示，蓄电池组端电压基本相同的情况下恒流放电，放电电流为0.1C。2006年放电120 min，蓄电池组端电压下降到109.65 V；10年放电96 min，蓄电池组端电压下降到109.22 V；2016年放电74 min，蓄电池组端电压下降到109.07 V；以此计算，2010年的只有2006年的80%，2016年的只有2006年的61.6%。

据统计四号线80%以上的蓄电池组其容量大约只有开通时蓄电池容量的65%。

4 运行存在问题及需解决问题

目前广州地铁四号线蓄电池蓄电池组浮充电压及内阻不均匀、蓄电池漏液、极柱端子处爬酸较多及运行环境较高，经长时间的运行积累，蓄电池组的容量已大幅度下降，它已对直流系统可靠性的构成了隐患，已不能承担变电所直流系统最后屏障的作用，如遇上紧急情况，已无法供应变电所站直流系统二次回路DC110V所需的容量，将造成全所直流电机、电磁机构、控制保护装置、仪表、自动化系统的失电，全所使全所供电设备失去保护，无法监控，直流小车跳闸，无法正常提供电客车的供电，直接影响地铁的运营。

4.1 蓄电池组浮充电压及内阻不均等

电池机能的离散性给蓄电池运行带来了隐患。性能各异电池构成一组电池投入运行时，就呈现了不同的浮充电压，在长时间的运行后，浮充电压高的电池因长久过充导致失水和极板腐蚀。而浮充电压低的电池则因长久欠充导致容量减少和极板硫酸盐化，电池性能加快劣化。如果蓄电池经常处于充电不够或过分放电，负极就会逐渐形成一种粗大坚硬不溶解的硫酸铅，常规充电方法很难使它转换成活性物质。硫酸铅逐渐积累，减少了电池容量，渐渐地蓄电池失去性能。

4.2 蓄电池液

广州地铁四号线蓄电池采用的是贫液技术，这必须要保证所需电解液完全吸附在隔板中，而且一些气体通道，使正极产生的氧气通过电池内循环在负极获得复合轮回吸收，以此完成电池内部气体的再化合，维护电解液中的水平衡，从而使电池密封。如果电池内部气化再化合的通道受阻，很容易在电池密封缺陷处如电池槽盖处、安全阀处，极柱处产生漏液。在极柱表面行成一层Pbo，Pbo很容易与H2SO4反应，加速腐蚀速度，加剧漏液程度，造成电池电解液量减少及电解液中水的平衡失调。一旦电池失水，就会引起电池正负极板跟隔板中电解液脱离接触，引起电池放不出电，造成阀控式密封铅酸蓄电池组容量下降，当水分损失到3.5mL/Ah时，电池容量会降至初始容量的75%以下；当水分损失到25%时，电池将会作废。同时极柱端子漏液处，将会引起电池端子腐蚀氧化生锈，严重时会引起短路起火，造成严重的安全事故。

5 优化措施

由于蓄电池浮充电压、内阻的差异，容量的下降趋向及生产年限综合考虑，建议按照《GD01广州地铁变电设备维修规程（3.0）》[2]中规定，对广州地铁四号线蓄电池进行大修。可以从以下几点进行优化。

（1）继续注重蓄电池的日常维护和保养，将每次测量蓄电池的电压和内阻，作为原始资料保存，并进行相关比较，如发现异常情况及时处理。

（2）核查蓄电池的有效使用期，更换逾期的蓄电池。

（3）增加对设备所环境的监控，严格将环境温度保持在25 ℃左右，减少环境温度对蓄电池的损伤。

（4）根据环境温度变化，运用电压调节系数-4 mV/℃来调整浮充电压的数值。

（5）引进蓄电池在线监控维护系统，对蓄电池进行在线监护，能起到预警防护作用。

6 结语

广州地铁四号线变电所环境温度限制了蓄电池的使用寿命，而且同一组蓄电池性能的离散性，导致蓄电池运行中的浮充电压不一致。经长期的运行积累，如今蓄电池的容量已大幅度降低，性能很难达到设计初始水平，建议对广州地铁四号线生产年限超过7年，性能不合格的蓄电池进行更换，并在日常巡视注意维护和保养，引进有效的在线监控维护系统。

参考文献

[1] 国家标准.DLT_724-2000，电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术[S].

[2] 广州地铁.GD01广州地铁变电设备维修规程（3.0）[Z].