摘要：蓄电池可以作为设备操作和各种应急照明的备用电源，在地铁供电系统发挥着非常重要的作用。合理选择地铁供电系统的蓄电池，需要全面了解不同类型的阀控式密封铅酸蓄电池，加强对蓄电池的运行维护，这样不仅保障了系统的安全、稳定，还为后续地铁供电系统用蓄电池的工作提供了重要依据。文章介绍了加强地铁供电系统用蓄电池的选择和运行维护的措施。
关键词：蓄电池；合理选择；运行维护；地铁；供电系统
中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）29-0077-03
1 概述
由于近年来社会经济的高速发展，人们的生活质量越来越高，用电需求也在急速飙升，给城市带来了巨大的供电压力。蓄电池是重要的电源保障系统，为地铁供电系统的不间断运行提供了可靠的支持。同时它是地铁车站和变电所以及AFC、信号、通讯、屏蔽门等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。要重视蓄电池的选择与维护工作，这样不仅能够充分认识蓄电池的安装与电池串联时发生的问题，还可以加强对蓄电池的管理与控制。
2 地铁供电系统中使用蓄电池的类型
目前，在地铁供电系统中使用蓄电池主要是诞生于20世纪70年代的阀控式密封铅酸蓄电池，也称VRLA电池。它有两类，分别是胶体密封铅酸蓄电池（GEL）和AGM密封铅酸蓄电池（AGM），它们是采用硅凝胶和超细玻璃纤维棉隔板二种不同方式来“固定”电解液。这两种方式在给正极析出的氧气到达负极提供的通道不同，但它们都是利用阴极吸收原理来密封电池的。其中，对于胶体密封铅酸蓄电池，电池内的硅凝胶是一个三维多孔网状结构，以SiO2质点作为骨架构成的，这样能包含电解液。电池灌注的硅溶胶变成凝胶后，骨架要进一步收缩，不仅使凝胶出现裂缝贯穿于正负极板之间，还提供了通道，使得正极析出的氧气到达负极。而对于AGM密封铅酸蓄电池，它的隔膜必须要使10%的隔膜孔隙中不进入电解液，这样才能保持电池的大部分电解液被负极吸收的。
3 地铁供电系统中合理选择蓄电池存在的问题
近年来，阀控式密封铅酸蓄电池得到了广泛的应用，被人们越来越重视。它具有内阻小、寿命长、不漏液等优点，在使用中无需添加酸液，不会腐蚀设备，自放电电流小，安装方便少维护，无酸雾放出来。但是在合理选择时仍然会存在着许多问题，如：（1）蓄电池容量的检测手段欠佳，充电方法不合理。人们在选择时，忽视了这些问题，这就在一定程度上严重制约了蓄电池管理水平的提高。（2）设备的质量不够格，充放电设备的更新速度慢，硬件设施的落后，不仅制约着蓄电池的发展，还不利于直流系统水平的提高，影响蓄电池的寿命。（3）人员责任心不强，忽视对蓄电池的维护，同时还受到了传统观念的束缚，容易受到外界环境的影响，基本素质不高，致使认识不到位，在维护时往往忽视对小体积的二次设备的维护，只加强了对一次设备的维护，不能及时发现蓄电池出现的问题，也不能合理选择蓄电池。
4 加强地铁供电系统中蓄电池的合理性选择
蓄电池的类型、个数、组数、额定容量的合理选择直接决定着供电的可靠性。因此，在设计选型方面，要加强地铁供电系统中蓄电池的合理性选择。
4.1 蓄电池类型的选择
国内地铁的供电系统中选用的主要是阀控式密封铅酸蓄电池，而铅酸蓄电池现有产品有胶体密封铅酸蓄电池（GEL）、AGM密封铅酸蓄电池（AGM）这两种。因此，在合理选择时，要根据两种类型的蓄电池的优缺点，选择合适的蓄电池类型。
4.2 单个蓄电池电压的选择
4.3 蓄电池组电压的选择
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220V和110V两个电压，其中220V直流系统对电缆截面要求低，系统的回路电流小，而110V直流系统的主要优点有两个：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；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。
4.4 蓄电池额定容量的选择
蓄电池额定容量的选择应遵循四个原则，分别是：具有一定的备用容量；满足冲击负荷出现时直流母线压降不超过10%；满足停电状态下的冲击放电；满足停电状态下的持续放电。
5 地铁供电系统蓄电池的运行维护中存在的问题
蓄电池在使用过程中，由于长期处于浮充状态，其温度难以保证在适当的范围内，因此就出现许多现象，例如电解液干涸、活性物质脱落、极板变形、栅板腐蚀及硫化等，这些都将影响到电池内部的硫酸饱和度，导致蓄电池容量降低甚至失效，影响电池浮充时氧气的再化合。在对蓄电池进行运行维护时，人们往往忽视了一些问题，致使运行维护力度不够，例如人们忽视对蓄电池的维护，既不重视充电机设备质量，也没有及时更新放电设备，没有选择良好的蓄电池充放电方法。
6 加强地铁供电系统蓄电池的运行维护
6.1 加强对蓄电池运行环境的管理
随着科技的不断发展，蓄电池的性能越来越好，整机的可靠性越来越高，平均无故障时间越来越长。蓄电池运行环境的管理将影响电池使用寿命。由于阀控式铅酸蓄电池的“贫液”式设计，而充电机也要求纹波小，并有温度补偿，这样就使得电池对环境温度非常敏感，电池要避免受到阳光、加热或辐射热源的影响，尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，并让电池有一个良好的工作、储存环境，因此良好的运行环境是非常
重要。
6.2 加强对蓄电池的日常监测
为了保证蓄电池组处于正常工作环境，满足电流、电压、温度的要求，具体要求是均充电时电流不大于0.1C；浮充电时单体电池电压差最大为50mV；环境温度控制在5℃～25℃之间，通风散热良好。因此，要加强蓄电池的日常监测工作。此外，还要注意电池间的连接电阻，在0.1C的放电电流下，每两个单体电池极柱间的电压降应小于8mv。由于蓄电池长期闲置不用或使蓄电池长期处于浮充状态而不放电，会导致内阻增大、活性下降，导致电池中大量的硫酸铅吸附到电池的阴极表面，大大缩短蓄电池的使用寿命。这样在日常监测工作中，我们需要比较分析电池性能状况，每隔3个月进行电池带载放电、再充电操作，即一次“治疗性”放、充电过程，并记录相关数据，保证整体维护检查电池组，有效保护负载安全。
6.3 加强对蓄电池的离散性控制
电极材料的配方及其制备电池制造工艺的不稳定，给电池的运行留下了失效的隐患，导致蓄电池性能的离散性不够好。蓄电池经长时间运行后，因长期过充导致失水和极板腐蚀，使得浮充电压会有很大差异，导致电池性能劣化。
6.4 加强对蓄电池系统结构的设计
蓄电池系统结构要向模块化、标准化的方向发展，这样才能提高蓄电池在应用中的可用性、适应性、设备利用率。这种系统结构可以通过增加或减少模块的数量来改变系统的总容量，使得供电系统重新布置更为方便，方便了用户可根据负荷的需求进行蓄电池系统容量扩展的需要，降低了传统不间断电源扩容、升级的风险。对于容量较大、体积较大的蓄电池统设备来说，模块化、标准化的蓄电池系统结构，不仅提高了设备在安装时对空间的适应性，还增加了设备空间布局的灵活性，方便人们对蓄电池进行扩容和维护，可以大大降低成本，节省投资。
7 结语
蓄电池是地铁供电系统中的重要组成部分，在选择和维护时，要科学地使用与维护蓄电池，这样才能保障用电设备正常工作，使地铁供电系统经常处于良好的状态，延长蓄电池的使用年限，提高运行质量，降低投资成本，大大提高了企业效益和用户满意度。
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作者简介：胡伊男（1983-），男，贵州都匀人，深圳市地铁集团有限公司助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。
（责任编辑：周加转）