电力机车用蓄电池组故障原因分析蔺亮亮--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

电力机车用蓄电池组故障原因分析蔺亮亮

发表时间：2021/4/12 来源：《基层建设》2020年第32期作者：蔺亮亮

[导读] 摘要：电力机车的蓄电池组主要为机车的运行提供后备电源服务，能够作为控制电路进行使用。

        中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头西机务段内蒙古包头 014000
        摘要：电力机车的蓄电池组主要为机车的运行提供后备电源服务，能够作为控制电路进行使用。因此一旦蓄电池组发生故障，如果机车正在正常运行，那么便会对机车的制动以及正常操作产生极为严重的影响。因此全面分析电力机车蓄电池组故障以及产生的原因，并且利用技术手段进行优化升级，不仅是本文论述的重点内容，也是铁路运行安全保障工作落实过程中需要注重的首要任务。
        关键词：电力机车；用蓄电池组；故障原因
        1蓄电池组故障原因分析
        1.1蓄电池组容量不足及原因分析
        1.1.1蓄电池组容量不足事例
        对一组使用2年2个月的退返蓄电池，按恒压（2.40V/只×电池数量）限流17A完全充电24h，静止24h后测量各蓄电池开路电压，然后进行10小时率放电。以17A放电8h，蓄电池电压不低于1.80V为合格。退返的蓄电池中，有22只蓄电池放电8h的电压低于1.80V，而且其中有6只蓄电池放电6h的电压低于1.80V。蓄电池组8h放电终止电压为78.316V，低于86.40V（即1.80V×48），因此故障原因属于蓄电池组容量不足。
        1.1.2原因分析
        1.1.2.1正板铅膏不同程度泥化
        电池放电时，极板外层铅膏的离子交换及物相的反应转化相对容易。如果电池深放电或过放电，正极板表面的β-PbO2转化量不足，α-PbO2也会参与反应。深度放电会引起电池内部温度升高，尤其在温度较高的夏季，而α-PbO2的热稳定性比β-PbO2的热稳定性差。α-PbO2一旦参与放电反应，在充电过程中只能生成β-PbO2，导致正极板中的α-PbO2含量越来越低，即骨架越来越少，表层铅膏逐渐出现不同程度的泥化。表层泥化的铅膏堵塞铅膏微孔，影响电解液渗透和离子的迁移，导致正极板参与反应的真实比表面积下降，从而造成电池容量下降。随着蓄电池组充、放电循环次数的不断增加，电池组内单体电池的不一致现象越来越严重，导致整组电池容量不足。
        1.1.2.2负极板收缩、龟裂
        电力机车在夏季温度较高的环境下运行时，由于机车电池箱的设计空间有限，电池之间排列相对紧密。尤其是对于HX2车型，由于电池箱空间紧凑，蓄电池几乎是面贴面安装，导致散热较差。夏季太阳暴晒的情况下，电池箱的温度较高，会使蓄电池温升较高。在蓄电池内温和环境温度均较高的情况下，极群两边的边负板与蓄电池槽直接接触，受到高温电池槽的直接烘烤，失水严重。
        1.2蓄电池鼓胀及原因分析
        1.2.1蓄电池鼓胀现象
        电力机车蓄电池存在整组蓄电池鼓胀和个别蓄电池鼓胀幅度超标现象。整组蓄电池鼓胀表现为：几乎每只蓄电池都存有不同程度的鼓胀；单侧鼓胀3～8mm不等；蓄电池外观严重变形；相邻蓄电池贴在一起，导致从蓄电池架中取出蓄电池非常困难。有的蓄电池组只有个别蓄电池存在鼓胀超标现象。
        1.2.2原因分析
        1.2.2.1整组蓄电池鼓胀
        和谐型电力机车上蓄电池充电系统分为快速充电（均充）阶段和浮充电阶段。最早的电力机车充电系统设定快速充电为，在恒压(1±1%)×115.2V（2.40V/单体×48单体）下，限流35A±1A充电。当电流减小到3.5A±0.5A时，转为浮充电。蓄电池组鼓胀故障在夏季高温时节发生尤为频繁。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        为了解决和减少蓄电池鼓胀问题，铁路系统对电力机车的充电曲线进行了优化，调整为：在恒压（1±1%）×112.8V（2.35V/单体×48单体）下，限流25.5A±1A充电；当蓄电池充电电流减小到2.5A±0.5A时，充电机转换到浮充电状态，且浮充充电电压为（1±1%）×108.0V（2.25V/单体×48单体）。充电系统改进后蓄电池整组鼓胀现象有了很大改观。
        阀控式蓄电池在充放电循环中会产生热，但只要过充电流适中，充电和再化合反应就能保持平衡，且没有多少净气体产生。正极板的浮充电流主要消耗于氧气析出和板栅腐蚀，并通过负极板上的氢气析出的消耗保持平衡。生成的热会通过蓄电池槽的表面散出，使蓄电池处于相对合适的温度下。电力机车蓄电池组正常运行时，均能在充电电流降低至2.5～3.5A时转为浮充电。但是，随着蓄电池组使用时间的推移，蓄电池性能出现差异，个别蓄电池失水严重，性能下降。
        1.2.2.2个别蓄电池鼓胀
        蓄电池组中个别蓄电池鼓胀多是由于存在如微短路等异常的蓄电池。由于其充电电压较低，致使蓄电池组的其他个别蓄电池充电电压过高，造成蓄电池热失控，壳体变形鼓胀。
        2电力机车蓄电池组故障优化办法
        2.1基础处理方式
        首先，要缓解机车的制动缸压力，即将空气制動阀的把手转换至缓解位，压下手柄，其次将调压阀调整至53左右，将列车管的定压调整为500-600kpa，且需要在整体的故障期间都要将制动机定位在空气位。
        其次，当机车处于接触网范围时，要检查蓄电池的闭合开关是否处于跳开状态，若跳开则人为进行恢复。并且检查主断路器的状态，若处于断开状态时，则需要进行人为合闸。将门联锁保护阀进行人为关闭，并且针对电子预备柜的运行状态进行检测，可以根据显示屏的显示信息进行操作。
        如果机车已经在站内的侧线停车后，需要根据相关操作规定进行机车防护，首先要及时的断开蓄电池的保险装置，在下车前要关好总风缸阀门。利用试灯检测机车的蓄电池箱是否存在开路故障，主要方式为：将试灯与蓄电池两侧的引线进行对接，若灯亮则表示内部的运行状态正常，若灯不亮，则检查接触状况，若接触状况和接触手法完好，则表示蓄电池箱内部存在开路情况。
        2.2智能化系统开发
        电力机车的蓄电池组运行状况与交通的安全管制有着极强的联系，因此结合当前的现代化技术，积极的制定智能化系统开发方案，对于优化蓄电池故障处理体系有着极强的促进作用。
        当前我国已经形成了在线监测系统，主要在线监测蓄电池组的电压、运行温度、主处理器运行状态、内阻值等，由蓄电池监护系统、传感器、控制模块以及隔离电路等结构组成。
        在选择在线监控系统的相关构件时，主要的主机处理器利用了ARM-coreX3，不仅能够保存相关的运行数据，也有极为丰富的储存容量，能够实时准确的接收监护模块所监测的电池温度、运行状态以及电压等数据，并且结合相关的数据来判断电池组的基本状态信息。另外具备实时监测系统的处理器也能够进行自检，进一步保障系统本身的质量，才能够提供蓄电池组的实时监控。
        另外维持智能化监测系统运行的主要以控制模块为主。控制模块的主要运行原理为IGBT通断技术，该技术能够实时监测蓄电池组的电量，并且当电量达到了一定限值时，控制模块便会启动驱动系统，断开供电回路，从而进一步降低蓄电池组亏电现象的发生。
        另外为了进一步提升系统监测运行的稳定性，还需要不断利用预防的手段来调整电压度芯片产生的冲击力，通常在信号输入端并联5V的稳压管，不仅能够进一步提升信号的精度和强度，也能够有效减轻外部滤波器对信号传输的影响，不仅能够降低信号传输的噪声，也能够进一步起到抗干扰的作用。
        结束语
        综上所述，蓄电池组对于电力机车来讲是极为重要的，控制电源也是影响电力机车安全运行的关键部分。综合管理手段以及智能化的监控体系进行优化升级，也希望在未来的电力机车蓄电池组维修工作中，能够加强养护，制定新型的技术和措施，不断降低故障发生的几率，从而进一步丰富电力机车是电池组的维护运营体系。
        参考文献
        [1]吴晓燕.电力机车用蓄电池充电机充电特性与故障分析[J].技术与市场，2017，24（09）：5-9.
        [2]程建.蓄电池电力工程车牵引蓄电池故障分析[J].电力机车与城轨车辆，2017，40（01）：76-78.