摘要：蓄電池是非常重要的應急電源，對于地鐵供電系統(tǒng)有非常重要的作用，通過對不同類型的閥控式密封鉛酸蓄電池進行全面的了解，對蓄電池的運行維護進行總結，為后續(xù)地鐵項目中供電系統(tǒng)蓄電池的合理性選擇及運行維護提供了重要依據。文章通過分析蓄電池故障的原因，找出了合理性選用及運行維護的對策。

關鍵詞：地鐵供電系統(tǒng)；蓄電池；應急電源；運行維護；鉛酸蓄電池

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）15-0169-02

一、蓄電池的作用

蓄電池是地鐵車站和變電所，以及AFC、屏蔽門、通訊、信號等系統(tǒng)的應急供電電源，每一條地鐵線路都投資了數(shù)千萬元，其中主要使用的為原裝進口的鉛酸免維護的膠體式蓄電池產品。隨著地鐵運行時間的推移，這些蓄電池在運行過程中也出現(xiàn)了一些的故障，綜合對各類故障的分析總結，蓄電池的故障和壽命縮短很大一部分原因是由蓄電池的型號、組數(shù)、個數(shù)沒有合理選擇及運行維護不合理而造成的，本文對蓄電池的選擇及運行維護進行了一些分析和總結。

二、蓄電池的選型

閥控式密封鉛酸蓄電池也稱VRLA電池，英語全稱為：Valve Regulated Lead Acid Battery。它誕生于20世紀70年代，到1975年時，在一些發(fā)達國家已經形成了相當?shù)纳a規(guī)模，很快就形成了產業(yè)化并大量投放市場。在國內，近十年來閥控式密封鉛酸蓄電池也得到了廣泛的應用。它在使用中具有無需添加酸液，不漏液，無酸霧放出來而不會腐蝕設備，自放電電流小，內阻小，壽命長，安裝方便少維護等優(yōu)點。但是VRLA電池有AGM和GEL二大類型，這二大類型的電池所適用的場所不一樣，如果選用不當，會影響其使用壽命，同時蓄電池的組數(shù)和個數(shù)的合理選擇對供電可靠性也會產生很大的影響。

因此，在設計選型方面應注意以下問題：

（一）VRLA電池中吸液式蓄電池（AGM）和膠體式蓄電池（GEL）的選擇

國內地鐵的供電系統(tǒng)中選用的大部份為閥控式密封鉛酸蓄電池，而鉛酸蓄電池現(xiàn)有產品中可分為兩種類別，一種是吸液式蓄電池（AGM），一種是膠體式蓄電池（GEL）。對兩種類型的蓄電池比較如下：

吸液式和膠體式鉛酸蓄電池均能滿足地鐵供電系統(tǒng)變電所用備用電源的性能要求，但是根據地鐵變電所負荷特點，吸液式蓄電池相比膠體式蓄電池更為適合變電所用備用電源長期處于浮充狀態(tài)的性能要求；根據地鐵變電所的環(huán)境特點，地鐵變電所的環(huán)境也能滿足吸液式蓄電池的運行要求。綜合各方面的因素考慮，吸液式鉛酸蓄電池更能滿足地鐵供電系統(tǒng)運行需求。

（二）蓄電池組數(shù)的選擇

《直流設計規(guī)程》已經對各種類型的電力工程有了明確的規(guī)定，其原則是從直流負荷供電可靠性的觀點出發(fā)的，盡量使每組蓄電池直流系統(tǒng)的供電范圍減小和保證功能的獨立性。110kV主變電所是從重要性和滿足繼電保護、斷路器跳閘機構雙重化的供電需求出發(fā)，規(guī)定裝設2組蓄電池。35KV變電所因為直流供電的負荷較小，加上現(xiàn)在高頻電源充電模塊運行也較穩(wěn)定，可以滿足運行需求，一般情況下裝設1組蓄電池組。因此，蓄電池組數(shù)應從供電負荷的需要和可靠性出發(fā)，盡可能的減少供電范圍和從工程的重要性考慮配置情況。

（三）蓄電池個數(shù)的選擇

蓄電池組的運行必須滿足其正常運行時母線電壓為標稱電壓的105%，在線均衡充電電壓時母線電壓不應超過標稱電壓的110%，事故放電末期的母線電壓為其標稱電壓的85%，即標稱電壓為220V的直流系統(tǒng)的母線電壓允許在187～242V之間波動。這樣浮充電壓為2.23V，均充電壓可以選在2.28～2.33V之間，事故放電末期電壓選擇在1.8V以上，完全滿足了直流母線電壓在允許范圍內波動。根據計算，220V蓄電池組的個數(shù)對于單體2V的蓄電池只能選擇在103或104個。但是大多數(shù)地鐵變電所的220V直流系統(tǒng)的蓄電池均選用200Ah以下蓄電池，大多選用12V的組合體蓄電池，對于12V組合體經常選用18只，這相當于單體2V蓄電池108個。

三、蓄電池的運行維護

（一）閥控式鉛酸蓄電池早期失效原因

1．電池本身的離散性是電池早期失效的根本原因。電極材料的配方制備、安裝化成工藝的非穩(wěn)定因素和不一致因素，導致了電池性能的離散性，這給電池的運行留下了失效的隱患。當性能不一致的電池組成一組電池并投入運行時，各電池的浮充電壓會有很大差異。經長時間運行后，浮充電壓高的電池因長期過充導致失水和極板腐蝕；反之，浮充電壓低的電池因長期欠充導致容量損失和極板硫酸化。電池性能劣化有自加速的趨勢。

2．電池運行環(huán)境將影響電池使用壽命。閥控式鉛酸蓄電池的“貧液”式設計，使得電池對環(huán)境溫度非常敏感（每增加10℃，壽命減少一半），所以良好的運行環(huán)境非常重要。同時對充電機也提出了較高的要求，要求紋波小，并有溫度補償（-3～-6mV/℃）。

（二）閥控式鉛酸蓄電池的運行維護建議

1．做好日常監(jiān)測工作，保證蓄電池組處于正常工作環(huán)境（電壓、電流、溫度），浮充電時單體電池電壓差最大為50mV；均充電時電流不大于0.1C；環(huán)境溫度控制在5℃～25℃之間，通風散熱良好。

2．每三個月作一次活化性放電，0.1C/0.5～1h，可使蓄電池極板有效物質得到活化，容量得到恢復，使用壽命得到延長。

3．每年作一次容量核對性放電，50%～100%。

4．發(fā)現(xiàn)異常電池及時處理，宜采用對單體電池進行處理，活化/補充電/更換。

5．對閥控電池不宜采用整組電池充電的方式對個別電池補充電，以防止其它正常電池被過充。

6． 注意電池間的連接電阻，在0.1C的放電電流下，每二個單體電池極柱間的電壓降應小于8mV。

四、結語

蓄電池是非常重要的應急電源，對于地鐵供電系統(tǒng)有非常重要的作用，通過對不同類型的閥控式密封鉛酸蓄電池進行全面的了解，對蓄電池的運行維護進行總結，為后續(xù)地鐵項目中供電系統(tǒng)蓄電池的合理性選擇及運行維護提供了重要依據。

參考文獻

[1]電力系統(tǒng)蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規(guī)程（DL/T724-2000）[S]．

[2]朱品才，等．閥控式密封鉛酸蓄電池的運行與維護[M]．人民郵電出版社，2006．

[3]李宏偉，等．閥控式密封鉛酸蓄電池實用技術問答[M]．中國電力出版社，2004．

[4]汪海霞，等．電力系統(tǒng)用閥控式密封鉛酸蓄電池的選擇和應用[M]．中國電力出版社，2002．

作者簡介：張寬發(fā)（1980－），男，廣東梅州人，深圳地鐵有限公司助理工程師，研究方向：地鐵供電系統(tǒng)。