地铁供电系统蓄电池的合理性选择及运行维护

1、地铁供电系统蓄电池的合理性选择及运行维护 摘要：蓄电池是非常重要的应急电源，对于地铁供电 系统有非常重要的作用，通过对不同类型的阀控式密封铅酸 蓄电池进行全面的了解，对蓄电池的运行维护进行总结，为 后续地铁项目中供电系统蓄电池的合理性选择及运行维护 提供了重要依据。文章通过分析蓄电池故障的原因，找出了 合理性选用及运行维护的对策。 关键词： 地铁供电系统； 蓄电池； 应急电源； 运行维护； 铅酸蓄电池 中图分类号： U231 文献标识码： A 文章编号： 1009-2374 （2009）15-0169-02 一、蓄电池的作用 蓄电池是地铁车站和变电所， 以及 AFC 、屏蔽门、 通讯、 信号等

2、系统的应急供电电源，每一条地铁线路都投资了数千 万元，其中主要使用的为原装进口的铅酸免维护的胶体式蓄 电池产品。随着地铁运行时间的推移，这些蓄电池在运行过 程中也出现了一些的故障，综合对各类故障的分析总结，蓄 电池的故障和寿命缩短很大一部分原因是由蓄电池的型号、 组数、个数没有合理选择及运行维护不合理而造成的，本文 对蓄电池的选择及运行维护进行了一些分析和总结。 二、蓄电池的选型 阀控式密封铅酸蓄电池也称 VRLA 电池，英语全称为： Valve Regulated Lead Acid Battery 。它诞生于 20 世纪 70 年代， 到 1975 年时，在一些发达国家已经形成了相当的生产

3、规模， 很快就形成了产业化并大量投放市场。在国内，近十年来阀 控式密封铅酸蓄电池也得到了广泛的应用。它在使用中具有 无需添加酸液，不漏液，无酸雾放出来而不会腐蚀设备，自 放电电流小，内阻小，寿命长，安装方便少维护等优点。但 是 VRLA 电池有 AGM 和 GEL 二大类型，这二大类型的电 池所适用的场所不一样， 如果选用不当， 会影响其使用寿命， 同时蓄电池的组数和个数的合理选择对供电可靠性也会产 生很大的影响。 因此，在设计选型方面应注意以下问题： （一）VRLA 电池中吸液式蓄电池（ AGM ）和胶体式蓄 电池（ GEL ）的选择 国内地铁的供电系统中选用的大部份为阀控式密封铅 酸蓄电池

4、，而铅酸蓄电池现有产品中可分为两种类别，一种 是吸液式蓄电池（ AGM ），一种是胶体式蓄电池（ GEL ）。对 两种类型的蓄电池比较如下： 吸液式和胶体式铅酸蓄电池均能满足地铁供电系统变 电所用备用电源的性能要求，但是根据地铁变电所负荷特 点，吸液式蓄电池相比胶体式蓄电池更为适合变电所用备用 电源长期处于浮充状态的性能要求；根据地铁变电所的环境 特点，地铁变电所的环境也能满足吸液式蓄电池的运行要 求。综合各方面的因素考虑，吸液式铅酸蓄电池更能满足地 铁供电系统运行需求。 （二）蓄电池组数的选择 直流设计规程已经对各种类型的电力工程有了明确 的规定，其原则是从直流负荷供电可靠性的观点出发的，尽

5、 量使每组蓄电池直流系统的供电范围减小和保证功能的独 立性。 110kV 主变电所是从重要性和满足继电保护、断路器 跳闸机构双重化的供电需求出发，规定装设 2 组蓄电池。 35KV 变电所因为直流供电的负荷较小，加上现在高频电源 充电模块运行也较稳定，可以满足运行需求，一般情况下装 设 1 组蓄电池组。因此，蓄电池组数应从供电负荷的需要和 可靠性出发，尽可能的减少供电范围和从工程的重要性考虑 配置情况。 （三）蓄电池个数的选择 蓄电池组的运行必须满足其正常运行时母线电压为标 称电压的 105% ，在线均衡充电电压时母线电压不应超过标 称电压的 110%，事故放电末期的母线电压为其标称电压的 8

6、5% ，即标称电压为 220V 的直流系统的母线电压允许在 187242V之间波动。这样浮充电压为2.23V，均充电压可 以选在2.282.33V之间，事故放电末期电压选择在 1.8V以 上，完全满足了直流母线电压在允许范围内波动。 根据计算， 220V 蓄电池组的个数对于单体 2V 的蓄电池只能选择在 103 或 104 个。但是大多数地铁变电所的 220V 直流系统的蓄电 池均选用 200Ah 以下蓄电池， 大多选用 12V 的组合体蓄电池， 对于 12V 组合体经常选用 18 只，这相当于单体 2V 蓄电池 108 个。 三、蓄电池的运行维护 （一）阀控式铅酸蓄电池早期失效原因 1 电池

7、本身的离散性是电池早期失效的根本原因。电 极材料的配方制备、安装化成工艺的非稳定因素和不一致因 素，导致了电池性能的离散性，这给电池的运行留下了失效 的隐患。当性能不一致的电池组成一组电池并投入运行时， 各电池的浮充电压会有很大差异。经长时间运行后，浮充电 压高的电池因长期过充导致失水和极板腐蚀；反之，浮充电 压低的电池因长期欠充导致容量损失和极板硫酸化。电池性 能劣化有自加速的趋势。 2电池运行环境将影响电池使用寿命。阀控式铅酸蓄 电池的“贫液”式设计，使得电池对环境温度非常敏感（每 增加10C,寿命减少一半），所以良好的运行环境非常重要。 同时对充电机也提出了较高的要求，要求纹波小，并有温

8、度 补偿（-3-6mV/ C）。 （二）阀控式铅酸蓄电池的运行维护建议 1 做好日常监测工作，保证蓄电池组处于正常工作环 境（电压、电流、温度） ，浮充电时单体电池电压差最大为 50mV ;均充电时电流不大于 0.1C ;环境温度控制在 5C 25C之间，通风散热良好。 2.每三个月作一次活化性放电，0.1C/0.51h,可使蓄 电池极板有效物质得到活化，容量得到恢复，使用寿命得到 延长。 3每年作一次容量核对性放电，50%100%。 4发现异常电池及时处理，宜采用对单体电池进行处 理，活化 /补充电 /更换。 5对阀控电池不宜采用整组电池充电的方式对个别电 池补充电，以防止其它正常电池被过充。 6 注意电池间的连接电阻， 在 0.1C 的放电电流下， 每 二个单体电池极柱间的电压降应小于 8mV。 四、结语 蓄电池是非常重要的应急电源，对于地铁供电系统有非 常重要的作用，通过对不同类型的阀控式密封铅酸蓄电池进 行全面的了解，对蓄电池的运行维护进行总结，为后续地铁 项目中供电系统蓄电池的合理性选择及运行维护提供了重 要依据。 参考文献 1 电力系统蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程 (DL/T724-2000 )S 2 朱品才，等阀控式密封铅酸蓄电池的运行与维护 M 人民邮电出版社， 200