地铁列车蓄电池组车下深度充放电试验研究.pdf
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1、58D0I:10.14032issn.1007-6034.2023.04.016文章编号:10 0 7-6 0 34(2 0 2 3)0 4-0 0 58-0 3机车车辆工艺第4期2 0 2 3年8 月现场经验地铁列车蓄电池组车下深度充放电试验研究邓举明1,逢顺勇,李世骏(1.青岛地铁运营有限公司,山东青岛2 6 6 0 41;2.青岛青铁物业管理发展有限公司,山东青岛2 6 6 0 0 0)摘要:在地铁运营过程中,由于列车蓄电池组长期浮充供电,浅充浅放,产生“记忆效应”,使得蓄电池组容量变小,出现明显充放电失效情况。当发生上述情况后,可通过深度充放电试验对蓄电池组容量进行恢复。因此,需定期将
2、蓄电池组从地铁列车上拆下,利用恒流充放电机对其进行深度充放电试验。文章重点研究地铁列车蓄电池组车下充放电试验方案。关键词:地铁列车;蓄电池组;浅充浅放;深度充放电中图分类号:U270.38*1文献标识码:B蓄电池组作为地铁列车控制系统和应急照明的备用电源,在列车电气系统中起着重要作用。蓄电池组能够在列车主供电系统接通前为列车激活控制系统,同时为辅助逆变器提供控制电源。当电网无高压或车辆辅助逆变器发生故障时,蓄电池组可为列车应急照明、紧急通风、网络控制、乘客信息及车门控制等系统提供电源,保证应急负载可持续运行一定时间,满足乘客安全逃生与供电需求 2 。但地铁列车在运营过程中,由于蓄电池组长期浅充
3、浅放,导致蓄电池组容量变小。为了恢复蓄电池容量,需要对蓄电池组深度充放电,激活蓄电池容量。1蓄电池结构与化学原理1.1蓄电池结构组成地铁列车两端各配置1组镉镍碱性蓄电池,标称电压为DC110V,正常供电电压范围为6 7 132V,在此范围内蓄电池组负载均可正常工作。3 青岛地铁3号线列车蓄电池组为镉镍碱性蓄电池,每组蓄电池由7 8 节单体电池串联组成,单体蓄电池结构如图1所示。蓄电池组额定容量16 0 Ah,型号为LPH-M-160A,每节蓄电池标称电压:DC1.2V,使用温度范围:-2 5 45。正极板、负极板、电解液、隔膜组装在蓄电池壳体内。其中,正极板是将镍粉末高温烧结而成的多孔导电板,
4、其活性物质为氢氧化镍。负极板是一块膏涂敷多孔性的极板,其活性物质为氢氧化镉。蓄电池内部电解液为氢氧化钾溶液,电解液起导电作用,使蓄电池内部形成通收稿日期:2 0 2 1-12-10作者简介:邓举明(198 5一),男,高级工程师,本科。路。当环境温度为2 0 时,正常蓄电池的电解液密度为1.18 1.30 g/cm。蓄电池内部隔膜由耐碱性合成树脂纤维与合成树脂薄膜组成,用于将正负极板隔离,防止短路。注液孔负极板壳体隔膜正极板图1蓄电池单体结构1.2蓄电池化学原理及充放电特性蓄电池充电时是将电能转化为化学能,放电时将化学能转化为电能,通过可逆的化学反应实现电能与化学能转换和存储。1.2.1蓄电池
5、化学原理蓄电池充电过程化学式见图2,电解液中的氢氧化钾不参与充放电的化学反应。充电时,放电状态的负极活性物质氢氧化镉失掉羟基还原为镉,正极活性物质氢氧化镍被氧化为羟基氧化镍,并生成水。充电完毕,正极的活性物质变为饱和充电状态后,若再继续充电(即过充电),电解液中的水将被分解为氢气与氧气。放电过程与充电过程相反,放电时负极活性物质镉氧化为氢氧化镉,正极活性性物质羟基氧化镍还原为氢氧化镍59邓举明,逢顺勇,李世骏地铁列车蓄电池组车下深度充放电试验研究放电2Ni00H+2H20+zCd2Ni(OH)2+Cd(OH)2充电图2充放电过程中的化学反应公式1.2.2蓄电池的自放电特性蓄电池满电态储存时,内
6、部会发生缓慢化学反应,使蓄电池电能慢慢流失。电解液的成分和环境温度均对蓄电池自放电产生影响。地铁列车蓄电池组如图3所示图3地铁列车蓄电池组1.2.3蓄电池的记忆效应记忆效应是镉镍蓄电池特性之一,当蓄电池长期在浅充浅放状态下使用,会产生明显的充电和放电性能下降的情况。蓄电池的记忆效应是由于长时间积累导致,可通过定期进行容量循环(即深度充放电)试验来消除,恢复正常容量。若蓄电池组超过3年时间未进行维护,则蓄电池记忆效应会较为严重。2蓄电池组恒电流充放电要求2.1作业环境要求蓄电池间温度需尽量保持(2 0 5)范围内。蓄电池组充电作业时,有氢气释放。故蓄电池组充放电作业时及结束后3h内,须保证蓄电池
7、间通风正常,否则可能引起爆炸。蓄电池间内禁止烟火。蓄电池间的照明和开关设备均应采用防爆设计。2.2充放电电气要求蓄电池常用参数C,A 表示(蓄电池满容量时,恒流放电5h,可以完全放电,这个电流值即为C,A)。LPH-M-16 0 A 型蓄电池C,A为16 0 A。为了保护在充电过程中,蓄电池不会发生过热或过流情况,需恒流充电。恒流充电是指在蓄电池充放电过程中,充电电流恒定不变,充放电电流一般以倍率表示。LPH-M-160A型蓄电池恒流充电标准:用0.2 CsA电流连续充电8 h,充人额定容量16 0%(0.2 C,A 表示0.2 倍率的充(放)电电流,即0.2 160A=32A电流),电池可处
8、于全充电状态,这种方法通常用于电池初充电、容量恢复或容量检查。2.3电解液密度要求LPH-M-160A型蓄电池电解液为氢氧化钾溶液,密度正常应在1.18 1.30 g/cm32.4纯水要求纯水电导率应小于10 S/cm,纯水PH值应在5.88.6。3工艺方案研究3.1蓄电池外观检查对连接线、端子损坏、温度开关、腐蚀等进行点检,确认蓄电池单体有无漏液现象3.2单体蓄电池电压测量使用万用表测量蓄电池单体开路电压,并记录。此时单体蓄电池正常电压应在1.2 3 1.38 V。3.3蓄电池电解液密度检测与液位调整打开蓄电池液口栓盖,使用吸人式密度计(密度计量程:1.10 1.30 g/cm),检测电解液
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