地铁供电系统蓄电池的合理性选择及维护分析

施鹏远

（上海市工程设备监理有限公司，上海 200120）

地铁供电系统蓄电池的合理性选择及维护分析

施鹏远

（上海市工程设备监理有限公司，上海 200120）

文章对地铁供电系统蓄电池的合理性选择及维护进行了分析，将蓄电池作为地铁供电系统的备用电源，可以在地铁供电系统出现故障时，提供应急供电电源，保障了地铁供电系统的持续和稳定运行，有效避免了地铁运行意外事故的发生。

地铁供电系统；蓄电池；故障与维护

地铁供电系统中主要使用阀控式密封铅酸蓄电池，根据密封形式的不同，又可细分为GEL密封铅酸蓄电池和AGM密封铅酸蓄电池。在实际选择时，需要综合考虑多方面的因素，例如蓄电池所提供的最大电压、供电持续时间、蓄电池使用寿命等，随后在综合衡量利弊的基础上，进行合理性选择。此外，由于蓄电池工作环境的特殊性，在使用一段时间后也需要进行定期维护，以保证在地铁供电系统出现紧急状况时能够发挥正常作用。

1 地铁供电系统蓄电池的类型

铅酸蓄电池根据结构形式的不同，分为吸液式蓄电池和胶体式蓄电池两类，两种铅酸蓄电池虽然在工作原理上并无差异，但是适用的环境不同（见表1），因此需要进行合理选择。

表1 两种蓄电池性能比较

对比来看，两种蓄电池均能够满足地铁供电系统的使用需求，但是由于地铁蓄电池长期处于浮冲状态，因此不需要考虑蓄电池电量不足或供电时间不长的问题；同时，地铁变电所环境满足AGM蓄电池的运行要求，不需要考虑环境温度对蓄电池带来干扰。综合衡量多方面因素后，AGM蓄电池更适合作为地铁供电系统的蓄电池。

2 蓄电池的合理性选择

2.1 单个蓄电池的电压选择

为了保证直流系统的正常工作，对于单个蓄电池电压2 V，4 V，6 V，12 V的最佳数量值有所规定，如表2所示。

2.2 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85%，即标称电压为220 V的直流系统的母线电压允许在187～242 V之间波动。根据计算，大多数地铁变电所的220 V直流系统的蓄电池均选用200 Ah以下的蓄电池，一般选用18只12 V的组合体蓄电池，这相当于108只2 V单体蓄电池。

2.3 蓄电池组的电压选择

蓄电池组电压取决于直流系统的电压。由于直流系统的电压等级相同，常见的有220 V和110 V两个电压，其中220 V直流系统对电缆截面要求低，系统的回路电流小，而110 V直流系统的主要优点有两个：（1）系统的绝缘水平提高，减小了中间继电器断线和接地故障的发生概率；（2）蓄电池个数减少一半，节省了投资和安装维护工作量。因此，在蓄电池组电压的选择时，从工程的重要性考虑配置情况，充分考虑供电负荷的需要和可靠性，减少供电范围。

2.4 蓄电池额定容量的选择

额定容量决定了蓄电池充放电时间的长短，如果额定容量不符合地铁供电系统的需要，容易出现电压输出不稳定现象，影响地铁用电设备的正常运行。蓄电池额定容量的选择应遵循4个原则：（1）具有一定的备用容量；（2）满足冲击负荷出现时直流母线压降不超过10%；（3）满足停电状态下的冲击放电；（4）满足停电状态下的持续放电。管理人员在实际选择时，应当注意综合考虑上述几方面的影响因素，保证蓄电池额定容量满足实际的使用需求。

表2 蓄电池电压规定

3 地铁供电系统蓄电池常见问题

在蓄电池实际使用过程中，随着使用时间的增加，不可避免会出现一些运行问题，需要管理人员及时分析问题成因，进而采取有效的维护措施，保证蓄电池正常使用。其中常见的问题主要有：（1）蓄电池过早失效，由于蓄电池制造采用的生产工艺、电极材料等方面存在差异，导致在同一个蓄电池组内，单个电池的浮充电压存在明显的差异，当蓄电池组对外供电时，浮充电压较低的电池会因为长期电压过低而出现电容量下降，电池性能也会受到影响；（2）蓄电池充放电故障，管理人员的责任心不强，没有按照相关规定进行蓄电池充放电操作，导致蓄电池内电压偏高或偏低。此外，蓄电池充放电时还会产生静电，在静电吸附作用下，蓄电池表面会黏附许多灰尘，如果没有定期进行清洁，导致蓄电池运行环境变差，也会增加蓄电池出现故障的概率。

4 地铁供电系统蓄电池的维护措施

4.1 优化蓄电池运行环境

蓄电池运行环境对蓄电池的工作效率和使用寿命有着重要影响，通过对以往地铁供电系统蓄电池的故障原因分析，其中多数故障都与恶劣的工作环境有关。因此，管理人员在进行日常的蓄电池维护和保养时，要着重做好环境的清理工作。首先，考虑到AGM蓄电池对于环境温度较为明暗，因此应当将蓄电池远离热源，避免受到阳光直射。其次，保持周边具有良好通风、干燥环境，定期清理灰尘。由于运行环境不会对蓄电池带来直接的影响，容易被管理人员所忽视，相关管理部门还需要制定严格的检查制度，明确工作人员的管理责任，保证蓄电池始终处于良好工作环境。

4.2 做好蓄电池日常监测

通过开展日常监测，能够及时发现蓄电池存在的故障隐患，进而通过采取及时有效的维护措施消除故障隐患，既能够保证蓄电池的正常工作，又避免了因运行故障带来的直接经济损失。日常监测的主要内容有：（1）在蓄电池正常使用条件下，单次充电的平均电流不得超过0.1 C；（2）蓄电池浮充时同一个电池组中单个电池的电压差最大不得超过50 mV；（3）蓄电池运行环境温度应控制在10～25℃之间，并有良好的通风条件；（4）长期闲置的蓄电池重新投入使用后，还要对充放电过程中电池电压的稳定性进行检测；（5）以季度为单位，每季度进行一次蓄电池带载放电操作，保证蓄电池的负载安全。除此之外，地铁供电系统蓄电池的日常监测工作还有多种，需要管理人员根据具体的监测项目和监测要求，按部就班地完成日常监测工作，保障蓄电池的运行安全。

4.3 优化蓄电池结构设计

蓄电池自发明至今，其内部结构发生了很大改变，近年来，为了满足不断增加的使用需求，蓄电池内部结构也逐渐向集成化、模块化方向发展，不仅蓄电量有了很大的提升，而且环境适应能力也得到了改善。例如，以往的AGM蓄电池采用的是不可扩展结构，即蓄电池的容量是恒定的，如果地铁供电系统需要更高的供电电压，就必须直接更换蓄电池。

5 结语

蓄电池作为地铁供电系统中的组成部分，在地铁应急供电中发挥了重要作用。在选择地铁供电系统所用蓄电池时，既要考虑地铁供电系统的实际需要，又要关注各种蓄电池的适用条件。在蓄电池运行过程中，也要定期做好检修和维护工作，及时发现问题，采取解决措施，保证蓄电池正常适用，维护地铁运行安全。

[1]刘辉，刘哲.不停电倒闸纵联有载装置在地铁供电系统的试运行分析[J].现代城市轨道交通，2015（3）：1-4.

[2]杨振宇，刘佳明.试析地铁供电系统设备选择与全寿命周期费用的关系[J].电子世界，2017（3）：82.

Rational selection and maintenance analysis of storage battery in subway power supply system

Shi Pengyuan
（Shanghai Municipal Engineering Equipment Supervision Co., Ltd., Shanghai 200120, China）

This paper analyzes the rational selection and maintenance of storage battery in subway power supply system. Uses the storage battery as the backup power supply of the subway power supply system, it can provide emergency power supply and ensure the continuous and stable operation of the subway power supply system when the subway power supply system fails, which effectively avoid the occurrence of subway accident.

subway power supply system; storage battery; failure and maintenance

施鹏远（1988— ），男，江苏无锡。