城轨车辆蓄电池的检修与维护 本文简介：
城轨车辆蓄电池的检修与维护摘要本毕业设计针对我国铁路车辆所使用的各种蓄电池进行研究，首先概述性介绍蓄电池的结构、种类及发展历史，之后，重点介绍了铁路车辆用蓄电池的检修与维护及维修工作内容及要求。通过对这些方面的学习，使我对蓄电池的使用保养和小故障处理具有了一定的认识，使这些方面的能力得到一定的提升。
城轨车辆蓄电池的检修与维护 本文内容：
城轨车辆蓄电池的检修与维护
摘
要
本毕业设计针对我国铁路车辆所使用的各种蓄电池进行研究，首先概述性介绍蓄电池的结构、种类及发展历史，之后，重点介绍了铁路车辆用蓄电池的检修与维护及维修工作内容及要求。通过对这些方面的学习，使我对蓄电池的使用保养和小故障处理具有了一定的认识，使这些方面的能力得到一定的提升。
另外，本论文也涵盖了对新型蓄电池的部分介绍，让我对蓄电池的新技术有所了解，拓展了蓄电池的认知度及选用范围。关键词：
铁道车辆
蓄电池
检修
Abstract
The
various
batteries
used
in
graduate
design
in
view
of
China"s
railway
vehicle
is
studied,
firstly
generally
introduces
structure,
types
and
the
development
history,
battery,
focuses
on
the
battery
repair
and
maintenance
and
repair
work
contents
and
requirements
for
railway
vehicle.
Based
on
these
aspects
of
learning,
make
me
on
the
battery
maintenance
and
fault
treatment
has
a
certain
understanding,
so
that
the
capacity
of
these
areas
have
been
improved.
In
addition,
this
paper
also
covers
the
battery
part,
let
me
understand
the
new
technology
to
the
battery,
expand
the
awareness
and
the
selection
range
of
battery.
Keywords:
Railway
vehiclebattery
maintenance
目
录
第1章
蓄电池概述
1
1.1蓄电池在电力机车上的应用
2
1.2供电蓄电池
3
1.3起动蓄电池
4
1.4碱性蓄电池与酸性蓄电池比较
5
1.5新型蓄电池
6
第2章
蓄电池的结构
10
2.1
TG型铅蓄电池
10
2.2镉镍碱性蓄电池
12
2.3阀控型铅酸蓄电池
14
2.4阀控式铅酸电池与胶体电池的差异
17
第3章
蓄电池的工作原理
19
3.1阀控式蓄电池的结构原理
19
3.2阀控式蓄电池的工作原理
19
第4章
蓄电池的故障分析
23
4.1影响阀控式蓄电池使用寿命的主要因素
23
4.2常见故障的原因分析
26
第5章
阀控式铅酸蓄电池的维护与检修
29
5.1环境对蓄电池的影响
29
5.2阀控密封铅酸蓄电池常见问题
30
5.3蓄电池的测试
30
5.4阀控密封铅酸蓄电池的维护
32
5.5阀控密封铅酸蓄电池的检修
35
第6章
心得体会
39
参考文献
40第1章
蓄电池概述
蓄电池是化学能与电能相互转换的装置，它能把电能转变为化学能储存起来，使用时再把化学能转变为电能，而且变换的过程是可逆的。以上两个过程，前者称为充电，后者称为发电。根据极板所用的材料和电解液性质的不同，蓄电池一般可分为酸性（铅）蓄电池和碱性蓄电池两大类。碱性蓄电池按其极板活性物质的不同，又可分为铁镍蓄电池和镉镍蓄电池等系列。
铅酸蓄电池的发明至今已有一百多年的历史，因其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点使其在化学电源中一直占有绝对优势。到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。然而，开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点：
(1)充电末期水会分解为氢、氧气体析出，需经常加酸、加水，维护工作繁重；
(2)气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境，限制了电池的应用。
铅酸蓄电池是1859年G.plante发明的。自铅酸蓄电池被发明以来，因其价格低廉、原料易得、性能可靠、容易回收和适于大电流放电等特点，目前已成为世界上产量最大、用途最广泛的蓄电池品种。铅酸蓄电池经过一百多年的发展，技术不断更新，现已被广泛应用于汽车、通信、电力、铁路、电动车等各个领域。以产品的结构形式分类，可以分为开口式、富液免维护式、玻璃丝棉隔板吸附式阀控密封型（AGM）、阀控胶体型(GEL)等几大类产品。
国内小型电动车上用的铅酸蓄电池主要是AGM吸附式和胶体两类阀控密封型蓄电池产品，目前AGM吸附式蓄电池在市场上占主导地位。胶体蓄电池因生产难度大、技术水平高、国内胶体材料不稳定、生产成本高等原因，国内只有少数几家蓄电池厂在生产，而且用户反映产品质量并没有明显的提高。据国外权威蓄电池研究机构报道，胶体动力型蓄电池综合技术指标和寿命明显优于普通的AGM吸附式蓄电池，胶体蓄电池是动力型铅酸蓄电池的发展方向。
根据热力学原理，铅酸蓄电池的电动势是2V，同样额定电压也是2V，所以我们日常见到的铅酸蓄电池产品的电压都是2V的倍数。我们常用的6V和12V电池分别是由3个和6个内部串联的2V蓄电池单元组成的。像我们日常见到的其他种类电池一样，铅酸蓄电池的每个单元也分正极和负极。铅酸蓄电池的正极是以结晶细密、疏松多孔的二氧化铅作为储存电能的物质，正常为红褐色，负极是以海绵状的金属铅作为储存电能的物质，正常为灰色。正极和负极储存电能的物质统称为活性物质。铅酸蓄电池用纯净的稀硫酸作为电解液，比重一般在1.2~1.3g/ml之间，电解液的主要作用是参加极板上的化学反应、导通离子和降低电池反应时的温度。蓄电池的正极和负极之间由隔板隔开，吸附式密封蓄电池的隔板是由超细玻璃丝绵制作的，这种隔板可以把电解液吸附在隔板内，吸附式密封蓄电池的名称也是由此而来。胶体蓄电池的隔板种类比较多，而且很多厂家还使用多种材料复合的隔板。
近二十年来，为了解决以上的两个问题，世界各国竞相开发密封铅酸蓄电池，实现电池的密封，获得干净的绿色能源。1969年，美国登月计划实施，阀控式密封铅酸蓄电池和镉镍电池被列入月球车用动力电源，最后镉镍电池被采用，但密封铅酸蓄电池技术从此得到发展。1992
年，经过许多年努力并付出高昂代价的情况下，密封铅酸蓄电池得到了广大用户的认可。其基本特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有
单
向排气阀（也叫安全阀），该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值（通常用气压值表示），即当电池内部气压升高到一定值时，排气阀自动打，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部。
VRIA电池就是阀控式密封铅酸蓄电池。它诞生于20世纪70年代，到1975年时，在一些发达国家已经形成了相当的生产规模，很快就形成了产业化并大量投放市场。这种电池虽然也是铅酸蓄电池，但是它与原来的铅酸蓄电池相比具有很多优点，而倍受用户欢迎，特别是让那些需要将电池配套设备安装在一起(或一个工作间)的用户青睐，例如UPS、电信设备、移动通信设备、计算机、摩托车等。这是因为VRIA电池是全密封的，不会漏酸，而且在充放电时不会象老式铅酸蓄电池那样会有酸雾放出来而腐蚀设备，污染环境，所以从结构特性上人们把VRLA电池又叫做密闭(封)铅酸蓄电池。为了区分，把老式铅酸蓄电池叫做开口铅酸蓄电池。由于VRIA电池从结构上来看，它不但是全密封的，而且还有一个可以控制电池内部气体压力的阀，所以VRLA铅酸蓄电池的全称便成了“阀控式密闭铅酸蓄电池”。
1.1蓄电池在电力机车上的应用
蓄电池作为电力机车的备用电源和启用电源，其作用主要包括：在降弓状态下位机车的控制电路、低温预热电器、辅助压缩机、照明显示等低压电器提供110
V直流电源，保证机车升弓并投入工作，在电力机车运行中110V控制电源发生故障时，给控制电路提供电源来维持机车的短时故障运行；机车在正常运行过程中对控制电源起滤波作用，以降低控制电源的纹波系数，提高控制电源的品质；为机车的低压试验提供控制电源和为机车的故障检查提供照明电源。
从我国首台电力机车问世直至20世纪90年代中期，我国电力机车一直采用普通的镉镍碱性蓄电池（铁壳体）。随着对蓄电池性能要求的提高，原有的蓄电池固有的一些缺陷（如漏液、故障率高、存在记忆效应、每运行半年左右需要换液维护等）与电力机车对蓄电池的运用要求之间的矛盾愈益明显。而阀控式免维护型铅酸蓄电池作为新产品，以其比能量高、常温放电性能平稳、少维护（终生免换液）、无记忆效应、不漏液（塑料外壳）、一次性价格低等特点迅速在电力机车领域得到广泛应用。此后，在20世纪90年代末期，镉镍碱性蓄电池的研发工作取得了较大的发展，研制出具有少维护、寿命长、耐过充过放、应用温度范围宽、不漏液（塑料外壳）等特点的镉镍碱性蓄电池。从此酸碱两种少维护型蓄电池均在电力机车领域获得了应用。
下面是机车车辆用铅、碱性蓄电池的种类如表1-1。
表1-1
机车车辆用铅、碱性蓄电池的种类
种类
型式
极板
主要使用机车车辆
负荷
铅蓄电池
TRA12
TRP15
TRE(密封式）
糊膏式
JR线客车
JR线内燃动车
JR新干线
车内灯
发电机组
启动
车内灯
碱性蓄电池
AE
AM-P
AE-S(密封式）
QFYM（组合式）
QCA-T（密封式）
盒式
JR线电动车组
私铁电动车组
JR新干线
私铁电动车组新交通
国营、私营车内灯
控制
辅助电源1.2供电蓄电池
传统供电电源使用的蓄电池为TG型酸性铅蓄电池或GN型碱性镉镍蓄电池，其主要规格如表1-2所示。
表1-2
供电蓄电池主要规格
型号
生产国
额定容量（A·h）
额定电压（V）
充电
放电电流（A）
电解液比重
蓄电池全重量（kg）
电流（A）
时间（h）
夏季
冬季
酸性铅蓄电池TG-540
TG-450
TG-350
BH-400
BH-400
T4B-390
中国
中国
中国
前苏联
前苏联
德国
540
450
350
400
440
390
2
2
2
2
2
2
60
50
44
60
60
62
7～15
7～15
7～15
54
45
35
70
62
78
1.23
1.23
1.23
1.27
12.8
1.26
1.28
1.28
1.28
1.27
1.28
1.2650
44.5
34
碱性镍镉蓄电池
GN-250
GN-300
TH-350
9156.33
中国
中国
前苏联
德国
250
300
350
375
1.2
1.2
50
60
90
75
8
8
50
60
75
75
1.20
1.20
1.20
1.20
1.28
1.28
1.20
1.27
18.4
21.0
17
15.9
普通客车及德国进口空调客车，采用轴驱式发电机与蓄电池组并联供电。当车辆停站或低速运行时，车辆停止转动或低速转动，轴驱式发电机尚未建立足够电压，车上电灯、电扇，电动水泵以及空调机组，此时，均由蓄电池组供电。普通客车采用48V直流电源，蓄电池组由24只铅蓄电池串联而成;空调客车采用110V直流电源，由56只铅蓄电池或者78只镉镍蓄电池串联成组。
DC600V/380V兼容集中供电空调客车，为了保证照明、通风及控制电器使用不间断电源，采用DC110V供电装置。这种装置由充电器、蓄电池组等部件组成。其中，蓄电池组采用78节中倍率碱性蓄电池，200km/h电力动车组采用德国产镉镍免维护电池额定电压为93.6V，容量为100A·h，额定充电电压为115V，最大允许充电电池为25A。充电器将DC600V直流电变换成DC110V直流电，向蓄电池充电的同时，向DC110V用电负载供电。当摘挂机车或停电时，由蓄电池供给照明、通风及控制电器等用电。
1.3起动蓄电池
发电车和带有空调装置的软卧车或公务车中的柴油发电机组，用起动蓄电池驱动直流电动机起动柴油机，使柴油机转速达100r/min以上。
起动蓄电池具有大电流（400～1000A)放电、蒸馏水消耗多、充放电频繁的工作特点。常用的铅蓄起动蓄电池型号和规格如表1-3。
表1-3铅蓄起动蓄电池型号和规格
型号
额定电压（V）
计量标准（kV·A·h）
净重（kg）
+30℃起动放电
经常充电
第一阶段
第二阶段
电流（A）
时间（min）
容量（A·h）
电流（A）
时间（h）
电流（A）
时间（h）
6-Q-126
6-Q-140
12
12
1.512
1.680
46
50
380
420
5.5
5.5
35
38.6
12.6
14.0
8～10
8～106.3
7.06～8
6～81.4碱性蓄电池与酸性蓄电池比较
现在国内铁路客车常用的蓄电池为铅酸蓄电池和镍镉碱性蓄电池，下面是这两者的区别。
1.4.1铅酸蓄电池特点
（1）铅蓄电池单只初置成本较低。
（2）酸性蓄电池可以用测电解液密度的方法来了解容量，碱性蓄电池则无此项简单方法。
（3）单位重量的容量较小、寿命小于1000次充放电循环（约3～4年）。
（4）静置1个月的自放电损失电能达30%左右。
（5）应用和维护保养工作中有氢气和硫酸污水产生，制造过程要防止工人铅中毒。
（6）铅蓄电池使用H2SO4作为电解液，腐蚀蓄电池池箱，容易造成车体漏电。1.4.2镉镍碱性蓄电池的特点
（1）理论重量比能量K大于铅酸蓄电池
（2）镉镍碱性蓄电池自放电较铅酸蓄电池笑，常温下贮存1个月，自放电为10%。
（3）镉镍碱性蓄电池在-40℃环境下工作容量降低至65%，铅酸电池则为30%左右。
（4）寿命长。全充电放电达1000～2000次循环，浮充电（指蓄电池与恒压直流电源一直并联在一起，使其保持全充电状态的一种充电方式）状态使用寿命可达15年左右。
（5）结构牢固，耐高温及大电流充电。
镉镍碱性蓄电池虽具有上述优点，但加工较复杂加之原材料昂贵，故初置成本较高，而且镉也会造成环境污染和工业中毒问题。此外季节不同，使用的电解液成分也不同。
1.5新型蓄电池
下面就是国内新型蓄电池——阀控式密封铅酸（VRIA）蓄电池和胶体电池的介绍。
1.5.1阀控式密封铅酸蓄电池
目前国内外生产的VRLA蓄电池主要采用两种技术：AGM技术和GEL技术。
AGM技术是贫液式设计，电池内部没有流动的电解液，它采用超细玻璃棉隔板，隔板吸收了足够的电解液后仍保持10%左右的孔隙作为氧气的复合通道，正极析出的氧到负极复合，以实现氧的循环。它具有自放电小、充电效率高的优点，极群采用紧装配，内阻小，适合大电流放电，气体复合效率高，酸雾逸出少，初期容量较高，有较好的低温放电性能。
GEL技术即生产胶体电池的技术。胶体电池中氧的复合通道是胶体收缩时所产生的裂纹，由于采用富液式设计，深放电的恢复特性较好，能防止电解液干涸，胶体的固定作用使电解液几乎不存在分层现象，在较高的环境温度下，胶体电池有较长的寿命。但胶体电池在使用初期，裂纹少，复合效率低，控制阀经常打开排放酸雾，无法充分体现密封蓄电池在环保方面的优越性。经过一段时间，裂纹增多，这个缺点自然而然就会被克服。
1.5.2胶体电池
胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类，最简单的做法，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。
广义而言，胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体，从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料，俗称陶瓷板栅，亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂，大大提高了极板活性物质的反应利用率，据非公开资料表明可达到70wh/kg的重量比能量水平，这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。
胶体电池与常规铅酸电池的区别，从最初理解的电解质胶凝，进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究，以及在板栅和活性物质中的应用推广。其最重要的特点为：用较小的工业代价，沿已有150年历史的铅酸电池工业路子制造出更优质的电池，其放电曲线平直，拐点高，比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大20%以上，寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右，高温及低温特性要好得多。
胶体电池是目前世界上各项性能最优越的阀控式铅酸免维护蓄电池，它在使用时性能稳定,可靠性高,使用寿命长,具有以下的技术特点:
（1）采用固体凝胶电解质。在同等体积下，电解质容量大，热容量大，热消散能力强，能避免一般蓄电池易产生的热失控现象。对环境温度的适应能力（高、低温）强。
（2）内部无游离的液体存在,无内部短路的可能。
（3）电解质浓度低,对极板腐蚀弱;浓度均匀,不存在酸分层的现象。
（4）采用无锑合金电池极板,电池自放电率极低.在20摄氏度下电池存放两年不需补充电.
（5）超强的承受深放电及大电流放电能力,有过充电及过放电自我保护.电池在100%放电后仍可继续接在负载上,在四周内充电可恢复至原容量。
（6）长时间放电能力及循环放电能力强。
（7）采用高灵敏度低压伞式气阀(德国阳光公司专利),无渗液\鼓胀现象。
（8）采用滑动密闭技术(德国阳光公司专利),即允许由电化学反应必然产生的电池使用后期的的极柱生长,又能保证其极高的密封性能。
（9）大容量电池采用正极管式极板,电池单体最大可做到2V
3000AH;浮充使用寿命最长可达20年。
1.5.3两种新型电池的对比
我们从热失控、使用寿命和复合效率来进行比较。首先我们先了解下热失控和复合效率的定义。
热失控指的是：电池在充电后期(或浮充状态)由于没有及时调整充电电压，使电池的充电电流和温度发生一种累积性的相互增强作用，此时电池的温度急剧上升，从而导致电池槽膨胀变形，失水速度加大，甚至电池损坏
复合效率指的是：充电时正极产生的氧气被负极吸收复合的比率。充电电流、电池温度、负极特性和氧气到达负极的速度等因素，均会影响密封电池的气体复合效率。
当AGM密封铅蓄电池在使用不当时.
而出现的一种具有很大破坏性的现象。这是由于AGM密封铅蓄电池采用了贫液式紧装配设计，隔板中必须保持10%的孔隙不准电解液进入，因而电池内部的导热性差，热容量小。充电时正极产生的氧到达负极和负极铅反应时会产生热量，如不及时导走，则会使电池温度升高；如若没有及时降低充电电压，则充电电流就会加大，析氧速度增大，又反过来使电池温度升高。如此恶性循环下去，就会引起热失控现象。
对于开口式铅蓄电池而言，由于不存在阴极吸收氧气现象，再加上其电解液量比较大，电池散热容易，热容量也大，当然不会出现热失控现象。胶体密封铅蓄电池的电解液量用得和开口式铅蓄电池相当，极群周围及与槽体之间充满凝胶电解质，有较大的热容量和散热性，不会产生热量积累现象。
影响阀控式密封铅蓄电池使用寿命的因素很多，既有电池设计和制造方面的因素，又有用户使用和维护条件方面的因素。就前者而言，正极板栅耐腐蚀性能和电池的水损耗速度乃是两个最主要的因素。由于正板栅的厚度加大，采用Pb—Ca—Sn--A1四元耐蚀合金，则根据板栅腐蚀速度推算，电池的使用寿命可达10～15年。然而从电池使用结果来看，水损耗速度却成为影响密封电池使用寿命的最关键性因素。
对于AGM密封铅蓄电池而言，由于采用贫液式设计，电池容量对电解液量极为敏感。电池失水10%，容量将降低20%；损失25%水份，电池寿命结束。然而胶体密封铅蓄电池采用了富液式设计，电解液密度比AGM密封铅蓄电池低，降低了板栅合金腐蚀速度；电解液量也比后者多15%～20%，对失水的敏感性较低。这些措施均有利于延长电池使用寿命。根据德国阳光公司提供的资料，胶体电解液所含的水量足以使电池运行12～14年。电池投入运行的第一年，水损耗4%—5%，随后逐年减少，4年之后总的水耗损只有2%。2V型密封电池在2.27V/单体条件下浮充运行10年后，其容量还有90%。从国内一些邮电通信部门的反映来看，虽然胶体密封铅蓄电池售价较高，但其使用寿命却长于国产的AGM密封铅酸蓄电池。
胶体密封铅蓄电池产品使用初期，氧复合效率较低，但运行数月之后，复合效率可达95%以上。这种现象也可以从电池的失水速度得到验证，胶体密封铅蓄电池运行第一年失水速度较大，达到4%～5%，以后逐渐减少。造成上述特性的主要原因，看来胶体电解质在形成初期，内部没有或极少有裂缝，没有给正极析出的氧提供足够的通道。随着胶体的逐渐收缩，则会形成越来越多的通道，那么氧气的复合效率必然逐渐提高，水损耗也必然减少。
AGM式密封铅蓄电池隔膜中有不饱和空隙，提供了大量的氧气通道，因而其氧气复合效率很高，新电池可以达到90%以上。
第2章
蓄电池的结构
2.1
TG型铅蓄电池
在我国铁路客车上使用的酸性蓄电池为TG型（T表示铁路用，G为本型电池采用管式正极板）。TG型铅蓄电池的结构如图2-1所示。图2-1
TG型铅蓄电池结构图
1-负极板
2-胶槽
3-正极板
4-防护板
5-沥青
6-注液孔
7-浮标
8-浮标孔盖
9-电池盖
10-极柱卡
11-浮标套
12-隔板
1.
正极板群：为增大蓄电池的容量，获得较大的放电电池，蓄电池的极板由10片组成。每片正极板又由板珊铅芯、套管和作用物质三部分构成。
2.
负极板群：负极板群是由11片涂膏式负极板组成，每片负极板由珊格状基板和铅膏两部分构成。在蓄电池极板群的制作中，均令负极板片数比正极板片数多一片，这是由于蓄电池在放电时正极板上的二氧化铅要变成硫酸铅，作用物质体积发生膨胀，如果正极板和负极板数量相同，放电时最外侧的一块正极板只一面发生作用，易产生单面膨胀造成极板弯曲。新造蓄电池在工厂内要进行化成充电，其目的是使两极板上的作用物质(此时的极板为生板）电化成有用的作用物质，即正极板上为多孔性的二氧化铅，负极板上为海绵状铅，同时具有疏松适度的结构
3.
隔板：隔板用来隔离正、负极板，防止它们互相短接。
4.
电池槽：电池槽是盛装极板群和电解液的容器，其底部做有支持极板的脚垫，以防止作用物脱落造成极板底部短接。
5.
电池盖及浮标：电池盖见图2-2，电池盖上有极柱孔、注液孔及浮标孔，浮标孔盖中央处装有浮标套、浮标和浮标孔盖，浮标是指示电解液液面高度的装置，它的上部有三条指示线，中间为蓝色，其他两条为红色。当蓝色指示线与浮标孔盖顶面在同一水平时，表示液面高度合适，当上端或下端红线与浮标孔盖顶面在同一水平线时表示液面高度已达到最低或最高限，遇此情况应对液面高度进行调整。注液孔上旋有注液孔盖，其侧面有排气孔。注液孔盖旋下后可以给电池补液，充电时电池内产生的气体可从排气孔排出。电池盖及浮标结构如图2-2图2-2电池盖及浮标结构图
1-电池盖
2-注液孔盖
3-浮标孔盖
4-排气孔
5-浮标套
6-浮标
6.
铅蓄电池电化反应方程式：
PbO2+2H2SO4+Pb==PbSO4+2H2O+PbSO4
2.1.1电解液
铅蓄电池的电解液是用浓硫酸和纯水按一定密度调制而成的稀硫酸。所用的浓硫酸是一种无色、无臭的透明油状体，在15℃时的密度为1.835，含纯硫酸93.2%，所用的水必须是经过净化的水（蒸馏水），不能用自来水和其他天然水代替。其中蒸馏水中氯离子含量不得大于5.5mg/L，铁离子含量不得大于5.0mg/L，蓄电池用蒸馏水作电导实验时，其绝缘值应大于或等于0.3MΩ。TG型电池充电后的密度一般选为1.260±0.005（30℃)；放电后的密度不宜过低，一般选为1.150（30℃）。
2.1.2铅蓄电池的特性
1.
电动势：在实际运用中，铅蓄电池的电动势可按E=0.85+d计算，式中d是电解液在极板有效物质细孔中的密度值（15℃）。蓄电池的电动势在充电后略有降低，在放电后略有升高。
2.
端电压：蓄电池的端电压随电流充放电的状态而变化。放电时端电压降低，充电时端电压要比电动势高，相差的数值等于放电电流或充电电流在电池内阻上的电压降。
3.
容量：蓄电池由充电充足状态，放电至规定终止电压时所放出的总电量为蓄电池的容量，它表现出蓄电池的蓄电能力。当蓄电池以恒定电流放电时，它的容量C等于放电电流值I放放电时间T放的乘积，单位为A·h，即C=I放T放。蓄电池的容量大小与很多条件有关，如蓄电池的充电程度、放电电流、放电时间；电解液的比重、温度；电池的效率和新旧程度以及蓄电池极板表面进行电化反应时参加反应的作用物质的多少等。影响运行中蓄电池容量的主要因素有以下两个方面：
（1）放电率：蓄电池放电至终了电压的快慢叫做放电率。放电率可以用放电电流的大小或者放电至终了电压的时间长短来表示。例如：一只315A·h容量的蓄电池，以52.5A电流放电，6h后到达终了电压。此时，如用电流表示放电率为52.5A率；如以时间表示则为6h率。一般放电率多用时间表示。
（2）电解液温度：电解液温度高时，蓄电池容量增大。反之容量下降。
4.
内阻：蓄电池的内阻包括极板的电阻，电解液的电阻以及作用物质细孔内所含电解液的电阻等，其中主要是作用物质的电阻和电解液的电阻。蓄电池的内阻与电解液的温度成反比，温度高时内阻小，温度低时内阻大。此外，电池的内阻还随电池充放电程度而变化，充电时内阻逐渐减小，放电是内阻逐渐增大。
5.
自放电：蓄电池在外电路开路时其容量的无益消耗称为自放电。造成铅蓄电池自放电的因素很多，如负极板海绵状铅的自动溶解，正极板二氧化铅的自动还原和电解液中混有有害杂质等，都能引起自放电的产生。
6.
效率：表示蓄电池电量或能量利用程度的百分数称为蓄电池的效率。蓄电池的效率的表示方法有两种，即安时效率和瓦时效率。蓄电池的安时效率一般能达到85%～90%，瓦时效率能达到70%。
2.2镉镍碱性蓄电池
某些城市轨道交通车辆采用的GN-100型镉镍碱性蓄电池组，由74个蓄电池串联而成，每个蓄电池的标称电压为1.25V，容量为100A·h，蓄电池组的标称电压为92.5V。其型号意义如下：
G-镉（负极板材料）
N-镍（正板极材料）
100-蓄电池容量（A·h）。
城市轨道交通车辆的蓄电池组与辅助逆变装置输出的低压电源并联，是城市轨道交通上直流控制电源的辅助电源，并兼作低压电源的滤波元件。在升弓前及低压电源发生故障时，由蓄电池组向车辆控制电路供电；低压电源正常工作时，蓄电池处于浮充电工作状态。
蓄电池主要由两种不同金属组成的正负极板、电解液以及容纳极板和电解液的电槽组成，GN-100型镍镉碱性蓄电池结构如图2-3所示。
图2-3
GN-100型镉镍碱性蓄电池结构
1-正极板；2-正极板引线端；3-负极板；4-负极板引线端；
5-硬橡胶棍；6-电槽；7-带有开关作用的螺钉塞；8-电解液
正、负极板用穿孔钢带制成的匣子分别装入正、负活性物质（氧化镍、镉铁合金等）构成，钢带上的小孔用于排出充电时所形成的气体，便于电解液的流通。正、负极板分别焊在各自带有接线柱的汇流排上，组成极板组。安装时将正、负极板交错排列，并采用硬橡胶棍隔离，再通过各自的引线端柱固于槽盖上。正极板与电槽直接相连，负极板与电槽绝缘，故负极板比正极板略窄，以防负极板与电槽相连，形成正、负极板间的短路。由于正极板活性物质单位质量的电容量少于负极板的活性物质，故在镉镍蓄电池中，正极板比负极板多一块，即6块正极板，5块负极板。
电槽用镀镍钢板制成。由于碱性电池的电槽本身也是一个电极，所以必须注意各电池之间以及电池与地之间的绝缘，以防短路。槽盖上有三个小孔，左、右两孔用于引出正、负极性，并在正极柱旁注明有“+”号标志；中间一个为注液孔，孔内装有带开关作用的气塞。气塞有三个作用：一个是防止外部空气中的二氧化碳侵入后产生了碳酸盐，降低电池的容量；二是防止蓄电池短时翻转电解液外流；三是能使电池内部的气体增加到一定量时通过气塞排除，以免电池中气压过高。
电解液是根据使用蓄电池的环境温度配制的，使用合理，可以延长蓄电池的寿命，保证其额定容量。
车辆在运行一段时间以后，当蓄电池电压低于终止电压（一般规定终止电压为1.1V）时，蓄电池不适宜继续放电，应及时的充电，并须补充蒸馏水或者电解液。蓄电池以恒定的电流充电时，其充电制有初充电制、标准充电制和快速充电制三种。对GN-100型镉镍碱性蓄电池，不同充电制时的充电电流和充电时间如下。
初充电制：先用25A充6h，再用12.5A冲6h（放电时用12.5A放4h）；
标准充电制：25A充7h；
快速充点制：50A充2.5h，再用25A充2h。快速充电方法仅在特殊情况下使用，不能作为经常的充电制度。
2.3阀控型铅酸蓄电池
2.3.1阀控型铅酸蓄电池的结构组成
板栅：由铅合金经过模具铸造形成栅格状的物体，用于支撑活性物质、传导电流。
极板：板栅上涂膏后称为极板，它提供电化学反应的活性物质，是电化学反应的场所，电池容量的主要制约者。根据所涂铅膏性质的不同分为正极板和负极板。
隔板：储存电解液；作为氧气复合的气体通道；防止活性物质脱落；防止正负极之间短路。
槽盖：盛装极群。
极柱：直接焊接在汇流排上，用以连接连接条，传导电流。
安全阀：安全阀安装在电池盖上，由阀体和安全阀共同组成，使电池保持一定内压，提高密封反应效率；过充电或高电流充电时，安全阀打开排出气体，防止电池变形甚至生爆炸；防止外界空气进入电池；防止电解液挥发。
2.3.2阀控型铅酸蓄电池的容量
电池在一定放电条件下所能给出得电量称为电池的容量，以符号C表示。常用的单位为安培小时，简称安时（A.h）或毫安时（mA.h）。通常在C的下角处标明放电时率，如C10表明10小时率的放电容量；C3表明3小时率的放电容量。
（1）容量分类
电池的容量可分为理论容量、额定容量、设计容量和标称容量。
理论容量是活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为A.h/kg或A.h/L。实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的成绩，单位为A.h，其值小于理论容量。因为组成设计电池时，除活性物质外还包括非反应成分如外壳、导电零件等，同时还与活性物质被有效利用的程度有关。
额定容量是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。标称容量是用来鉴别电池安时值，只标明电池的容量范围而没有确切值，因为在没有指定放电条件下，电池的容量是无法确定的。
（2）影响实际容量的因素
电池的实际容量主要与电池正、负极活性物质的数量及利用的程度（利用率）有关，而活性物质利用率主要受放电制度、电极的结构、制造工艺等方面的影响。使用过程中影响实际容量的是放电率、放电制度、终止电压和温度。
放电制度指放电速率、放电形式、终止电压和温度。高速率即大电流。低温条件下放电时，将减少电池输出的容量。
放电速率简称放电率，常用倍率和时率表示。
时率是以放电时间表示的放电速率，即以某电流放电至规定终止电压所经历的时间。例如某电池额定容量是10小时率时为500Ah，即以C10为500Ah表示，则电池应以500/10＝50A（即I10=50A）的电流放电，连续放电10h为合格。
倍率是指电池放电电流的数值为额定容量数值的倍数。电池放电倍率越高，放电电流越大，放电时间就越短，放出的相应容量越少。如放电电流表示为0.1
C10，对于一个500Ah（C10）的电池，即以0.1×500＝50A的电流放电；1C10意指500A的电流放电。C的下脚标表示放电时率。终止电压指电池放电时电压下降到不宜再继续放电时的最低工作电压。一般在高倍率、低温条件下放电时，终止电压规定得低一些。阀控电池10小时率的终止电压为1.8V/单体。由于铅酸蓄电池本身的特性，即使放电的终止电压继续降低，电池也不会放出太多的容量，但终止电压过低对电池的损伤极大，尤其当放电到较低电压而又不能及时充电时，将大大缩短电池的寿命。下列为2V系列的阀控式铅酸蓄电池，通过这个结构图，能容我我们更好地了解到电池的容量构成。阀控式铅酸蓄电池如图2-4。
图2-4
2V系列的阀控式铅酸蓄电池结构图
下面是关于TRK15-12、TRP15-6型蓄电池比较表，通过观察这张表格，我们能更好地了解到不同类型的蓄电池他们各个规格的不同之处。TRK15-12、TRP15-6型蓄电池比较表2-1。
表2-1
TRK15-12、TRP15-6型蓄电池比较表
项目
技术数据
备注
TRP15-8型
TRK15-12型
电压（V）
容量（A·h）
放电时间率（HR）
放电终止电压（V）
充电效率（%）
电解液比重
电解液量（L）
外形尺寸（mm）
重量
电池箱体
格栅合金
寿命次数6
175
5
5.1
125以下
1.280±0.005
约8.0
292×520×141.5
约27
聚丙烯
低锑合金
1000
12
175
5
10.2
125以下
1.280±0.005
约13.5
292×520×283
约65
硬橡胶
锑合金
800
额定电压
额定容量
充电量/放电量
20℃完全充电后高×长×宽
除电解液2.3.2内燃机车阀控式密封铅酸蓄电池用智能保护器
1．智能保护器研究的主要作用
阀控密封式电池与普通开口式铅酸蓄电池相比具有明显的技术优势，但也必须对密封电池的技术特点有充分的认识，才能合理应用，科学维护，使密封电池在运用过程中达到最优的性能、最长的寿命和最佳的经济效益。为此，铁路内电机车应用阀控密封式铅酸蓄电池的同时应具有如下作用：
（1）
在辅助发电机停止发电期间，监测蓄电池过放电。一旦放生过放电，应能断开放电回路，防止发生过放电而损坏蓄电池组。
（2）
及时检测落后电池，发出警告和维修指示。
（3）
应具有温度补偿的浮充电控制。
（4）
应具有适应机车行驶距离短的快速均衡充电控制算法
2．智能保护器主要功能的实现途径
（1）选择8位微电子控制器，具有智能管理理功能，它同PWM控制器和IGBT组成的高频开关电压控制器配合，成功地满足了阀控电池所需特殊运行环境条件，而且，还具备了比电压调整器控制精度更高的功能(达到士0。2V）。
（2）解决了阀控电池现场检测和过程监测难题关键检测参数选择机车柴油机起动功率(起动电流与电压的乘积)。
2.4阀控式铅酸电池与胶体电池的差异
2.4.1电池结构和工艺上的主要差异
AGM密封铅蓄电池使用纯的硫酸水溶液作电解液，其密度为1.29—1.3lg/cm3。除了极板内部吸有一部分电解液外，其大部分存在于玻璃纤维膜之中。为了给正极析出的氧提供向负极的通道，必须使隔膜保持有10%的孔隙不被电解液占有，即贫液式设计。为了使极板充分接触电解液，极群采用紧装配的方式。另外，为了保证电池有足够的寿命，极板应设计得较厚，正板栅合金采用Pb"-q2w-Srr--A1四元合金。
胶体密封铅蓄电池的电解液是由硅溶胶和硫酸配成的，硫酸溶液的浓度比AGM式电池要低，通常为1.26～1.28g/cm3。电解液的量比AGM式电池要多20%，跟富液式电池相当。这种电解质以胶体状态存在，充满在隔膜中及正负极之间，硫酸电解液由凝胶包围着，不会流出电池。
由于这种电池采用的是富液式非紧装配结构，正极板栅材料可以采用低锑合金，也可以采用管状电池正极板。同时，为了提高电池容量而又不减少电池寿命，极板可以做得薄一些。电池槽内部空间也可以扩大一些。
2.4.2电池放电容量的差异
近来的研究工作表明，胶体电解液配方，控制胶粒大小，掺入亲水性高分子添加剂，降低胶液浓度提高渗透性和对极板的亲合力，采用真空灌装工艺，用复合隔板或AGM隔板取代橡胶隔板，提高电池吸液性；取消电池的沉淀槽，适度增大极板面积活性物质的含量，结果可使胶体密封电池的放电容量达到或接近开口式铅蓄电池的水平。
AGM式密封铅蓄电池电解液量少，极板的厚度较厚，活性物质利用率低于开口式电池，因而电池的放电容量比开口式电池要低10%左右。与当今的胶体密封电池相比，其放电容量要小一些。
2.4.3电池内阻及大电流放电能力的差异
铅蓄电池的内阻是由欧姆内阻、浓差极化内阻、电化学极化内阻组成的。前者包括极板、铅零件、电解液、隔极电阻。AGM密封铅蓄电池所用的玻璃纤维隔板具有90%的孔率，硫酸吸附其内，且电池采用紧装配形式，离子在隔板内扩散和电迁移受到的阻碍很小，所以AGM密封铅蓄电池具有低内阻特性，大电流快速放电能力很强。
胶体密封铅蓄电池的电解液是硅凝胶，虽然离子在凝胶中的扩散速度接近在水溶液中的扩散速度，但离子的迁移和扩散要受到凝胶结构的影响，离子在凝胶中扩散的途径越弯曲，结构中孔隙越狭窄，所受到的阻碍也越大。因而胶体密封铅蓄电池内阻要比AGM密封铅蓄电池要大。
然而试验结果表明胶体密封铅蓄电池的大电流放电性能仍然很好，完全满足有关标准中对密封电池大电流放电性能的要求。这可能是由于多孔电极内部及极板附近液层中的酸和其他有关离子的浓度在大电流放电时起到关键性的作用。
第3章
蓄电池的工作原理
3.1阀控式蓄电池的结构原理
相对于防酸隔暴式蓄电池组就是把所需的电解液在出厂前就注入到极板和隔板中，没有游离的电解液，通过负极板潮湿来提高吸收氧的能力，为防止电解液减少把蓄电池全密封，所以阀控式铅酸蓄电池又称为“贫液式蓄电池”。
3.2阀控式蓄电池的工作原理
阀控式蓄电池在充电过程中和充电终止时会出现水被电解的现象，通常情况下，正极出现氧气，负极出现氢气。由于电池采用免维护极板，使氧气析出时电位提高，加上反应区域和反应速度的不同，使正极出现氧气先于负极出现氢气。由于阀控式蓄电池结构，使电池内部保留一定压力和气体，保证上述反应循环进行，与此同时也抑制负极氢气的析出，控制了电池内水分的消耗，因此电池可以密封运行。
在蓄电池充、放电时，正极、负极活性物质和电解液同时参加化学反应。铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下：
正极：
PbO2
+
2e
+
HSO4-
+
3H+
==
PbSO4
+
2H2O
负极：
Pb
+
HSO4-
==
PbSO4
+
H+
+
2e
总反应：
PbO2
+
2
H2SO4
+
Pb
==
2
PbSO4
+
2H2O
从以上的化学反应方程式中可以看出，铅酸蓄电池在放电时，正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质金属铅都与硫酸电解液反应，生成硫酸铅，在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”。在蓄电池刚放电结束时，正、负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松、晶体细密的结晶物，活性程度非常高。在蓄电池充电过程中，正、负极疏松细密的硫酸铅，在外界充电电流的作用下会重新变成二氧化铅和金属铅，蓄电池就又处于充足电的状态。正是这种可逆转的电化学反应，使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能。
人们在日常使用中，通常使用蓄电池的放电功能，把充电阶段作为对蓄电池的维护工作。铅酸蓄电池在充足电的情况下可以长时间保持电池内化学物质的活性，而在蓄电池放出电以后，如果不及时充足电，电池内的活性物质很快就会失去活性，使蓄电池内部产生不可逆转的化学反应。所以无论是电动车电池还是其他用途的铅酸蓄电池，一般生产厂家都会要求使用者对蓄电池充足电保存，并定期对电池补充电。图3-1为充电电压与气体吸收率的关系图。图3-1
充电电压与气体吸收率关系图
铅酸蓄电池用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用1.28％的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。汽车上用的是6个[2]铅蓄电池串联成12V的电池组。铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有22～28％的稀硫酸。???
铅酸电池工作原理：
（1）
阀控式密封铅酸蓄电池在充放电过程中的化学反应如下：
PbO2+2H2SO4+Pb==PbSO4+2H2O+PbSO4
催化剂：Pb，加热
（2）
实现电池密封的设计原理：
正极活化物（二氧化硅）正极活化物（硫酸铅）
电解液（硫酸）电解液（水）
负极活化物（海绵状铅）负极活化物（硫酸铅）
放电时
充电时
正极板耳朵二氧化铅和负极板的海绵状铅与电解液中的硫酸反应，生成硫酸铅，电解液中的硫酸浓度降低
硫酸铅通过氧化还原反应分别恢复成二氧化铅和海绵状铅，电解液中的硫酸浓度增大。
解决方案→防止因过充电导致水分解而引起电解液的减少→实现电池的密封
（3）活性物质
设计正、负极板活物质在充电过程中的异步复原反应，即当正极板活物质完全充电恢复后，负极板活物质还未完全转变为海绵状铅，这样，充电末期当正极开始产生氧气时，负极板还未变成完全充电状态，可以最大限度抑制氢气的产生。
（4）隔板：设计隔板达到以下4个主要目的
①保持正、负极板绝缘；
②吸附电解液，保持电解液不流动及负极板处于湿润状态；
③高孔隙度，使正极产生的氧气容易通过到达负极板；
④隔板中加入适量粗纤维，保持隔板长时间具备良好的弹性。
（5）充电末期电极反应
正极产生的氧气，与负极活物质和稀硫酸进行反应，使负极板的一部分处于去极化状态，从当吸收正极产生的氧气而消耗的海绵状铅的量与负极板充电生成海绵状铅的量，两者达到平衡状态时，便实现了电池的密封。
充电末期电极反应如下：总之，充电过程产生的氧气能够迅速与负极板上充电状态下的活物质发生反应变成水，结果基本没有水份的损失，密封成为可能。
不论是采用玻璃纤维隔膜的阀控式密封铅蓄电池(以下简称AGM密封铅蓄电池)还是采用胶体电解液的阀控式密封铅蓄电池(以下简称胶体密封铅蓄电池)，它们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封的。
电池充电时，正极会析出氧气，负极会析出氢气。正极析氧是在正极充电量达到70%时就开始了。析出的氧到达负极，跟负极起下述反应，达到阴极吸收的目的。原理化学式如下：2Pb＋O2==2PbO
2PbO＋2H2SO4==2PbS04+2H20
负极析氢则要在充电到90%时开始，再加上氧在负极上的还原作用及负极本身氢过电位的提高，从而避免了大量析氢反应。
对AGM密封铅蓄电池而言，AGM隔膜中虽然保持了电池的大部分电解液，但必须使10%的隔膜孔隙中不进入电解液。正极生成的氧就是通过这部分孔隙到达负极而被负极吸收的。
对胶体密封铅蓄电池而言，电池内的硅凝胶是以SiO质点作为骨架构成的三维多孔网状结构，它将电解液包藏在里边。电池灌注的硅溶胶变成凝胶后，骨架要进一步收缩，使凝胶出现裂缝贯穿于正负极板之间，给正极析出的氧提供了到达负极的通道。
由此看出，两种电池的密封工作原理是相同的，其区别就在于电解液的“固定
”方式和提供氧气到达负极通道的方式有所不同。第4章
蓄电池的故障分析
4.1影响阀控式蓄电池使用寿命的主要因素
在放电终止电压下蓄电池组能放出的最少电量的电池是衡量蓄电池寿命的主要指标，而与蓄电池容量有关的因素较多，如设计不周密、制造不精良、安装不正确、维护不完善等均对蓄电池的使用寿命有一定的影响。下面主要从使用维护的角度分析影响阀控式蓄电池使用寿命的主要因素。
4.1.1环境温度
环境温度过高对蓄电池使用寿命的影响很大，温度升高时，蓄电池的极板腐蚀将加剧，同时将消耗更多的水，从而使电池寿命缩短。蓄电池在25℃的环境下可获得较长的寿命，长期运行温度若升高10℃，使用寿命约降低一半。
4.1.2过度充电
长期过充电状态下，正极因析氧反应，水被消耗，H＋增加，从而导致正极附近酸度增加，板栅腐蚀加速，使板栅变薄加速电池的腐蚀，使电池容量降低；同时因水损耗加剧，将使蓄电池有干涸的危险，从而影响蓄电池的寿命。
4.1.3过度放电
蓄电池过度放电主要发生在交流电源停电后，蓄电池长时间为负载供电。当蓄电池被过度放电到其电压过低甚至为零时，会导致电池内部有大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面，在电池的阴极造成“硫酸盐化”。因硫酸铅是一种绝缘体，它的形成必将对蓄电池的充、放电性能产生很大的负面影响，因此在阴极上形成的硫酸盐越多，蓄电池的内阻越大，电池的充、放电性能就越差，蓄电池的使用寿命就越短。
4.1.4长期浮充电
直流系统的开关电源提供的浮充电流对阀控式蓄电池而言有三个作用：供日常性负载电流、补充蓄电池自放电的损失、维持蓄电池内氧循环。若蓄电池在长期浮充电状态下，只充电而不放电，势必会造成蓄电池的阳极极板钝化，使蓄电池内阻增大，容量大幅下降，从而造成蓄电池使用寿命下降。
4.1.5基站阀控式蓄电池容量损失的成因
在整个通信行业中，移动通信基站为解决通信覆盖问题，建站环境较为复杂，对市电引入的建设因受基站环境条件限制，建设配置要求有所不同，维护要求有所差易，比如许多基站建于城市高楼或郊区高山。客观上讲基站的市电环境大多没有交换局要求得高，但对电池的质量要求较高，给蓄电池组的配置、维护、管理增加了许多困难，阀控式蓄电池的主要维护指标的测试要通过动力环境监控系统来取得,而阀控式蓄电池容量损失主要取决于通信用开关整流电源对电池的充电质量，主要维护取决于开关电源对阀控式蓄电池的充电管理（均浮充控制、电池保护）。及动力环境监控系统是否发挥效用。
4.1.6阀控式蓄电池在实际使用中的均浮充控制
通信用蓄电池的充电方式主要是浮充电和均衡充电两种。为了延长阀控电池的使用寿命，必须了解不同充电方式的充电特点和充电要求，严格按照要求对蓄电池进行充电。
如果阀控式蓄电池投入使用的日期距出厂日期时间较长，电池经过长期的自放电，容量必然大量损失，并且由于单体电池自放电大小的差异，致使电池的比重、端电压等出现不均衡，投入使用前应用均充电压进行初充电，用于补充电电池自放电情况，均匀电池端电压，否则，个别电池会进一步扩展成落后。电池并会导致整组电池不可用。
另外，如果蓄电池长期不投入使用，闲置时间超过3个月后，应该对电池进行一次补充电。在浮充状态下，充电电流除维持电池的自放电以外，还维持电池内的氧循环，但是浮充状态下充电电流又是与电池的浮充电压密切相关的。因此，为了使阀控铅酸蓄电池有较长的使用寿命，在电池使用过程中，要根据电池制造的原材料及结构特点和环境温度等几方面的情况，设定其开关整流电源对电池的浮充电压。
根据通信用阀控密封铅酸蓄电池行业标准YD/T799－2002的规定，在环境温度25℃时浮充电压允许变化范围为2.20～2.27V。浮充电压设置过低，电池长期处于欠充电状态，不仅会在电池极板内部形成不可逆的硫酸盐化，而且还会在活性物质和板栅之间形成高电阻阻挡层，使电池的内阻增加、容量下降。浮充电压设置过高，电池长期处于过充电状态，会使电池充电电流增大，电池负极析出的H2和正极析出的O2气体难以全部再化合成H2O，造成电池失水，板栅腐蚀加速，使用寿命提前终止。
因此，开关电源的运行与维护过程中，应根据电池厂家提供的资料进行浮充电压设置，如电池厂家推荐的单体电池浮充电压为2.23V，此时应设置开关整流电源的浮充电压为53.5V。为了延长蓄电池的使用寿命，要求开关整流电源系统要检测电池放电情况，根据放电时间和放电电流积分计算放电容量，放电容量达到20％要能在监控模块上记录下来,在市电正常后要进行均充。同时在开关整流电源系统监控模块上可以设置定期均充周期，一般推荐是3个月。均充电压设置为，其单体电池控制在2.35V，充5～6小时（注意，一次均充时间不宜太长），对于市电不稳定的地区,如果开关整流电源在市电正常后不能进行均充,维护人员要根据电池的放电情况,通过动力环境监控系统,在监控中心进行远端手动遥控开关整流电源对电池均充。正常浮充的情况下，充电电流极小，电池负极析出的H2和正极析出的O2几乎完全化合成H2O；在均充时如果电流过大，气体难以再化合，导致电池内部气压增大，引起排气阀门开启，造成电池失水。因此，在电池均充或浮充时候要限制电池的充电电流，称为“限流值”。在大多数情况下，限流值在0.05C～0.25C之间。对于通信用开关整流电源系统，从整流器控制限流点的方法可以分为调压型和调限流点型两种。
调限流点型开关整流电源统监控模块首先根据电池限流值和负载电流的大小，计算出系统限流值以及分配到每个整流模块的限流值，然后把此参数下发给各个整流模块即可。同时每隔一段时间，监控模块根据负载电流的变化和检测到的电池电流值，重新计算调整限流值并且下发。监控模块不需调压，只把温度补偿后的浮充，均充电压值下发即可。此种方式，电池可获得恒定的充电电流。调压型开关整流电源系统监控模块通过闭环调整整流模块电压来达到限流。当电池充电电流大于1.1倍限流值时，降低整流模块电压；当电池充电电流小于0.9倍限流值时，提高整流模块电压，直至到达预设定电压点为止；其它情况则维持整流器输出电压不变。
4.1.7基站用开关整流器对阀控铅酸蓄电池的过放电保护（二次下电功能）
如前所述，电池的过放电会对电池的使用寿命造成很大的影响，所以，基站用开关整流器的过放电保护功能也是其一项重要的指标。基站用开关整流器的二次下电功能可以对电池进行过放电保护。即当交流电源停电后电池放电，在电池电压低于一次下电电压后，切断耗电量较大的次要负载，以维持重要负载较长的工作时间；在低于二次下电电压后切断所有负载，保护电池防止过放电。为了提高系统的可靠性，一般要求下电电路具备软硬件双重保护。硬件保护一般指电池电压在低于39V时必然下电，高于47V时不允许下电，下电电压点一般不可任意设置。软件下电保护电压点一般可以根据电池容量和放电电流进行设置或组合电源系统自行调节。
对于蓄电池来说，二次下电的保护电压应该是电池放电终止电压，而在通信电源系统中，一般都将蓄电池组的下电电压保护点设置在43V，单体电池的终止电压约为1.8V。但是蓄电池的终止电压是与电池正负极的三种极化密切相关的，终止1.8V/Cell的设置是针对大约0.1C左右的放电速率而定的。由于极化的存在，电池在不同的放电电流情况下，终止电压是不同的。大电流放电时，终止电压较低；小电流放电时，终止电压较高。如果负载在某一个固定的下电电压点下电，大电流放电可能造成放电不足，不能有效延长负载工作时间；小电流放电可能造成过放电，影响电池使用寿命。例如一个300A的整流电源的后备电池组为500Ah，负载为50A（0.1C）时放电终止电压约43V，而负载为25A（0.05C）时，放电终止电压大约为45.6V，如果将下电电压设置为43V，对于60A负载，电池放电不足，而对于10A负载则是过放电。这样，在负载较轻的情况下，如果下电电压设置值还是和负载较重情况下的一样，就会使得电池长年工作在深度放电状态下，这将使电池的实际使用寿命大为缩短。蓄电池下电保护应根据负荷情况调整。
4.2常见故障的原因分析
4.2.1电池内部断路
特征：电池有电压，但不能放电，也不能充电。
故障原因：
①电池制造质量问题，极柱设计过小，使用合金机械强度差，极柱铸造有缺陷，极柱在焊接时存在隐患等因素而引起的极柱本身或极柱相连接的部位以及极柱与汇流排连接处机械强度不足。
②错误地使用合金，使用含锑合金制造极柱和焊接铅钙合金极板，使得极柱与汇流排快速腐烂，而形成断路，故最好焊条的合金与板栅合金相同。
③使用的原因：电池充电电压过高，电池使用过程中产生高温促成快速电化腐蚀而使极柱或焊接薄弱处机械强度日益减少以至行车时震断。
4.2.2单格内短路
特征：开路电压低，比平常电压低2V或4V对电池充电即见某格帽泡，解剖后可以看见1格或2格短路。
故障原因：
①隔板孔径过大或隔板耐腐性差形成穿孔或隔板破裂、缺损。
②组装时夹入铅粒、金属渣顶穿隔板。
③极板活性物质脱落堆积引起极群底部短路。
④极板边框附着活性物质膨胀而引起的正、负极板边缘短路。
⑤电池组装过紧。
⑥外因：使用时充电电压过高，在短时期内造成极板活性物质严重脱落在极群底部形成堆积短路。
⑦长期过放电，极板严重硫酸盐化，硫酸盐渗透隔板形成短路因长期过放电、电解液密度低、硫酸盐极易溶解在电解液中渗透隔板。
⑧电池干涸，引起枝晶渗透隔板形成短路。
4.2.3电池极板活性物质严重脱落，正板栅严重腐蚀断筋。
特征：电池容量显著下降，大电流发电性能极差。
故障原因：
①极板制造的工艺配方存在着较大的缺陷，如膨胀剂添加过量混合不均匀。
②充电电压过高是造成这种弊病的主要原因。
③电池在严重缺水的情况下，继续使用或存放，致使正板栅上部严重腐蚀。
4.2.4极板严重硫酸盐化，电池容量下降。
特征：电池开路电压偏低，大电流放电迅速达到终止电压，解剖时发现：正极板颜色淡黄或浅褐色，极板颜色发白，用手指触摸时感觉有粗大颗粒，正负极板都很脆硬，严重时表面有白色结晶，在光线照耀下闪闪发光。产生原因：主要是使用不当。
①充电时电压不足（充电电压偏低）。
②长期充电不足或处于半放电状态。
③过量放电或放电后不及时充电。
④电池内部短路。
⑤电解液密度过高。
⑥电池使用温度过高。
⑦极板外露。
⑧电池自放电会加速极板硫酸盐化，极板硫酸盐化又会加速自放电。
⑨负极板活性物质比正极板多，引起正板硫酸盐化，并能引起电池自放电和失水。
4.2.5电池中的一格或二格电压偏低，不能启动
特征：开路电压比正常电压低。
故障原因：
①某单格中极板、隔板被铁、氯等一类杂质污染或正、负极板之间形成轻微短路，自放电较大。
②阀帽松动不起作用，引起内部气体逸出，外界空气进入电池内部，加速了自放电。
③补液不甚混入杂质。
4.2.6电池槽破裂
故障原因：
①材料强度不够，低于设计强度，如使用了较多的回料，材料老化，材料被有机溶液剂腐蚀，注塑工艺不佳等导致较大的内应力。
②电池槽结构设计不好，使局部应力或度集中。
③装配压力过大，阀控式为紧装配，装配压力一般为40—60Kpa。
④电池内部压力过大，比如气密性试验压力过大易损伤电池槽，表面成裂纹。⑤电池内部断路，如极柱熔断，电池温度骤升，压力过大引起电池炸裂。4.2.7新电池容量偏低。
①活性物质量不足。
②化成不透或其次充电不足。
③电解液密度过低。
④电解液密度过高内阻大。
4.2.8电池干涸。
①排气阀开气压力偏低。
②气密性不好。
③装配太松，装配压力不够。
④充电电压过高，电流过大温度高。
⑤自放电。
⑥热失控引起逸气、失水。
⑦过放电过程中会造成正极活性物质膨胀，引起壳体不可逆“鼓肚子”现象。第5章
阀控式铅酸蓄电池的维护与检修
客车用蓄电池在客车做定检时，将它从车上卸回车间进行定期检修和充电工作。X蓄电池的充电方法有定电流充电法、定电压充电法和分级定电流充电法几种，客车电池定检中的充电均采用分级定电流充电法。几种经常进行的充放电工作的意义分述如下：
1.初放电：指新造电池使用前的第一次充电。目的是恢复新造电池在化成后的部分放电和极板作用物质未被化成的部分充分化成。
2.普通充电：运用电池因放电或经过检修后为恢复容量而进行的充电。
在上述两种充电过程中，如遇到电池温度接近45℃时适当减小电流或采取降温措施，通常采用强通风冷却或事先将电池放在水槽中用循环水降温。
3.放电试验：为了检查电池充电后的容量，都要进行放电试验。根据1试验结果，可以了解初充电的质量和运用电池自上次定检以后的使用情况。定检后的电池，当测得的实际容量低于标称容量的70%时，一般不再装车使用。
4.
补充电：在列车上运用的电池，当遇到某些特殊情况如列车中途意外停车，或列车编组母车不足，以及长期停用的母车电池自放电严重等，造成电池容量过少时，可在车库内进行补充电。补充电所用电流的大小，根据电池的具体情况而定，一般以10h率为宜。
5.1环境对蓄电池的影响
度电池正常运行的温度是10℃～30℃，最佳运行温度是25℃。高温会缩短蓄电池的使用寿命，当温度每升高5℃，蓄电池的使用寿命降低10%，低温又会使蓄电池的容量减小，15℃环境下蓄电池要损失大约10%的容量。温度对电池的浮充电压有很大的影响，图5-1是某厂家电池浮充电压同温度的关系曲线。图5-1
电池浮充电压同温度关系曲线图在通信电源系统中，电池总是在线备用工作的这样电池基本处于长期的浮充状态中，浮充电压的选取对电池的长期可靠运行起着至关重要的作用。偏高的浮充电压会造成电池缓慢失水并发热失控而使电池失效；偏低的浮充电压会造成电池长期处于充不饱电的状态，使电池发生硫酸化而导致电池失效。所以电池室的温度必须集中控制，最高与最低的温度差应小于0.5℃。
（1）环境湿度
蓄电池的运行湿度应该在（5%-95%）不结露之间，环境湿度过高会在蓄电池表面结露，容易出现短路；环境湿度过低，容易产生静电。
（2）灰尘
灰尘过多，容易使蓄电池短路，安全阀堵塞失效。另外还需提到的一点是维护用通道曾发现有蓄电池机柜被塞得满满的，已无法接触到蓄电池的极柱端子，无法对蓄电池进行测量。电池室内必须留有足够的过道以供维护人员更换电池和进行清洁时使用。
5.2阀控密封铅酸蓄电池常见问题
（1）浮充电压设置过低
当浮充电压设置过低时，蓄电池由于长期处于欠充电状态，使极板深处的活性物质无法参与化学反应，继而在活性物质与隔板膜之间形成高电阻层，加大了蓄电池内阻，造成蓄电池的容量下降。
（2）浮充电压设置过高
当浮充电压设置过高时，蓄电池由于长期处于过充电状态，使内部产生的气体量增加，同时因为安全阀经常处于开阀状态，从而引发蓄电池严重失水，电解液浓度增大，蓄电池内部腐蚀加快、容量失效等一系列后果。
（3）过量放电
当蓄电池过量放电时，由于内部产生过量的硫酸铅，使极板物质体积增大，引起极板弯曲、膨胀，严重时还将导致蓄电池槽胀裂。
（4）环境温度过高
当环境温度过高时，蓄电池由于增加了内部的水分损耗，使极板的腐蚀加剧，缩短了蓄电池寿命。若蓄电池长期运行在超过标准温度下，则温度升高10
℃蓄电池的寿命约降低一半。
5.3蓄电池的测试
蓄电池安装后，还要有科学、有效的监测管理手段，对蓄电池的性能指标及时作出准确的判断。保证通信电源的运行可靠以及延长蓄电池寿命。我们对蓄电池的维护主要是根据有关规程，每年一次以10h放电率进行一次4h的核对性放电试验，放出额定容量的40%。每月巡检时对电池进行以下项目的检查：端电压、单电压、电池温度；连接处有无松动、腐蚀现象；电池壳体有无渗漏和变形；极柱、安全阀周围是否不断有酸雾逸出等。另外，最近我们利用电池内阻测试仪，每次巡检时都会对蓄电池的内阻进行检测并进行存档、分析比较。
5.3.1负载测试
单体电池放电时的电压变化，是检测阀控铅酸电池的一种有效的方法。因为单体电池放电时电压下降的速度与电池的“健康”状况有关，故障电池的电压下降比正常电池快得多，这种方法检测结果准确，但必须与放电试验结合进行。进行负载测试时有一定的危险性，应注意放电电流不宜过大，更要避免短路放电。放电时，蓄电池端电压不要低于终止电压（43.0V）以防蓄电池过度放电导致蓄电池性能下降和寿命缩短。如果在一组电池中存在个别落后电池，在整组深度放电时就存在危险，落后电池可能因过度放电而导致损坏，需要及时发现隐患。放电后，应该及时充电，不允许蓄电池在放电后长期搁置。负载测试是进行电池容量准确测量比较好的方法，用这种方法对包括蓄电池在内的整个备用电源系统进行全面检查，可以检查出各单体电池和电池外部电路的任何故障。但由于下面的原因重复进行放电试验并不是理想的；费时费力，费用较高；有一定的危险性；放电试验会加速电池老化，减少电池寿命；在放电试验期间及放电后的再充电期间，电池在紧急情况下不能为负载供电；放电试验仅能给出实验时的电池容量和性能，不能预示将来的容量和性能。
5.3.2电压巡检
巡检中主要测试蓄电池组的端电压值、浮充电流值、每只蓄电池的电压值、蓄电池组及直流母线的对地电阻值和绝缘状态、电池温度；连接处有无松动、腐蚀现象；电池壳体有无渗漏和变形极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出等。实践证明，单电池电压监测的预警性和前瞻性较差，无法准确测定电池容量及时找出老化电池。在蓄电池运行一段时间后，进行蓄电池放电测试，发现已经有一些蓄电池的容量下降较为明显，但此前电压巡检却无法发现。其实出现以上情况是正常的，因为电池电压、电流、环境温度这些参数只是蓄电池能否正常运行的前提条件，或者只是蓄电池运行参数，因为蓄电池的端电压并不能反映电池的容量特性，容量严重下降的电池，在整组浮充电的电池中，其浮充电压的区别不足以用来判断电池是否因容量降低而失效。至于蓄电池的健康度等用户十分关心的问题，不是电压巡检所能够解决的（在实际中，电压巡检也可以发现落后电池，但此时往往是蓄电池早已进入寿命后期；如果试图用电压巡检发现蓄电池健康问题，那么电压巡检所提供的信息是滞后的），为此如何提前发现落后电池或提前预报蓄电池失效趋势，是众多蓄电池用户最为关注的。
5.3.3内阻检测方法
单电池内阻检测方法是目前最有效检测电池优劣的方法之一，是电池监测技术的质变，即由被动监测电压到主动测试电池内部状态。通过测量电池的内阻可以预测电池故障，电池内阻的增高对应于电池容量的下降，当电池内阻变化可以明确确认的时候，电池应保有60%以上的容量，
这样的电池是不能通过电池浮充端电压测量而发现的。又由于蓄电池完全充电和完全放电时其内阻相差2-4倍，内阻变化率比电池端电压变化率（端电压变化率30%-40%）要大的多故用蓄电池内阻R来预测其剩余容量，要比开路电压法精确的多。所以电池内阻的实时监测比起端电压监测来说所起的作用是革命性的，同时也是负载测试的廉价补充或替代手段。需要说明的是：由于电池的内阻与它本身容量有着密切联系，因此，可以利用这个参数来预测电池的性能。电池的内阻与容量有着紧密的联系，不过两者之间并非一般的线性关系，目前，虽然可以测量出电池的内阻，但是这个参数并不能直接用来指示电池的容量，但可以作为电池性能好坏的指示信号。
为了更精确地预测蓄电池性能，检测出电池内阻要进行横向、纵向比较，分析其变化趋势，间接判断与预测蓄电池优劣情况。横向比较，当每次测量完一组（4节以上）蓄电池后，内阻测试仪可以进行内阻的横向比较分析，通过内阻大小的比较找其中可能落后的电池。纵向比较，在电池的安装工作完成后，对电池组进行验收时，测试的蓄电池内阻值要进行存档记录，以后每次测量的内阻值也要进行保存。在每次内阻测试后都要与以前的数据进行比较，可以判断和预测电池的性能。需要注意的是，蓄电池内阻的大小与蓄电池的放电程度以及电解液温度有关，当放电程度增加时，内阻会因硫酸铅增多和电解液比重下降而增大。放完电的内阻将比充足电的内阻大数倍；当温度降低时，内阻会因电解液粘度增大而增大。当温度从25℃下降到-50℃，内阻将增加一倍以上。所以每次进行内阻测量时，环境温度要保持一致，并且都要在充足电状态。综上所述，内阻法的优点在于对在线使用的蓄电池来说，此方法对系统影响最小，蓄电池内阻能够正确、真实地反映蓄电池的性能状况，单电池内阻巡检与分析可以保证蓄电池组处于良好的运行状态，能够及时提供用户蓄电池的劣化趋势。
5.4阀控密封铅酸蓄电池的维护
5.4.1铅酸蓄电池注意事项
（1）保持蓄电池清洁，避免泄漏电流。
在对蓄电池进行清洁时，必须用湿布擦拭，严禁用油类或有机溶剂（例如汽油和稀释剂）擦洗或涂覆，也不要用浸有这些材料的布擦拭。要避免用起毛的刷子和干布擦拭，以免产生静电引起爆炸危险。
（2）保持适宜的环境与温度
蓄电池应贮存于清洁、通风良好、干燥的环境中，避免在高温下贮存及使用，不应受阳光直射，要远离热源。环境温度最好控制在15
℃
～20
℃为宜。
（3）
使用具备限流、恒压功能的充电设备
蓄电池充电时，其充电设备必须具备限流、恒压功能，且恒压应保持在±
1%
的范围内。
（4）保持完整的蓄电池组运行记录
（a）每月检查并记录充电设备的运行状态和蓄电池组的总电压值、充电电流值；
（b）每季度定期检查并记录一次蓄电池组中每个蓄电池的浮充电压值，检测并记录蓄电池组两端的充电电压同充电设备的输出电压是否一致，检查并记录蓄电池的外形、外表温度是否正常。
（c）每次均充时，每隔4
小时应分别记录每个蓄电池的充电电压以及充电电流。
(5)
注意蓄电池的放电深度
为保证蓄电池的使用寿命，应特别注意蓄电池的放电深度：当间歇放电或放电电流为0.1Q
以下时，放电终止电压为1.83V/
台；放电电流为0.2Q
左右时，放电终止电压为1.75V/
台；放电电流为0.5Q
左右时，放电终止电压为1.73V/
台；放电电流为
0.7Q
左右时，放电终止电压为
1.63V/
台；放电电流为
0.7Q~3.0Q
左右时，放电终止电压为
1.53V/
台；放电电流为
3.0Q
以上时，放电终止电压为
1.33V/
台。
Q
为电池的额定容量。蓄电池应严格按上述的放电终止电压放电，否则会发生过放电现象，缩短蓄电池使用寿命。
（6）对蓄电池进行定时的外观巡视
蓄电池在运行时期，应定时地对其进行外观的巡视、检查，看其连接片（连接线）是否有松动和腐蚀现象，壳体是否出现渗漏和变形，极柱端子与安全阀周围是否有酸雾溢出，蓄电池温度是否过高等。
5.4.2
铅酸蓄电池日常维护与检查
阀控密封铅酸蓄电池不用加酸加水维护，并不是不需要管理，为了保证电池使用良好，需要做一些必要的维护工作，需要检查的项目如下：
1．蓄电池室和蓄电池应清洁、通风、干燥，严禁有火花、火焰和发烟材料等引燃物，并检查配备专用的干粉灭火器是否完好。
2．蓄电池应避免阳光直射，室内无有机溶剂和腐蚀性气体，同时也应避免空调或外部的通风口直接影响电池单体温度，造成电池电压不均匀。
3．单体和电池组的浮充电压（一次/月）
4．电池外壳和极柱温度（一次/月）
5．极柱、安全阀周围是否有渗液和酸雾逸出（一次/月）
6．电池的壳盖有无变形和渗液（一次/月）7．重新拧紧连接处螺钉（一次/月）
同时也要定期对开关电源的电池管理参数进行检查，保证电池参数符合要求。
5.4.3蓄电池系统的定期维护措施
蓄电池系统除了日常进行充电维护外，对于长期未进行放电过程的蓄电池应该采取定期维护措施：
A、定期进行均充电，均充电压采用2.35V/单体±0.02V。每隔三个月到6个月应均充电一次，应视平时浮充电压差的程度来决定。均充电时间一般为8—12小时。定期均充电的目的是：
（1）消除温度变化而没有及时修正浮充电压变化的影响；
（2）蓄电池组常放电但浮充电压不能在规定时间内对其充足电；
（3）浮充电压值因设备使用电压限制而取得较低时；
（4）无人值守机房，不常检测到浮充电压变化的；
（5）电池系统中个别单体电池电压≤2.20V；
（6）电池储存期超过6个月以上。
（7）定期修正电池系统的浮充电压值
B、由于电池系统浮充电压值受温度影响较大，因此应根据电池系统使用中环境温度变化而及时修正系统的充电电压值。一般每年可设定调整2-4次。调整的标准为：
（1）环境温度每升高1℃时，降低浮充电压0.003V/单体。
（2）环境温度每降低1℃时，升高浮充电压0.003V/单体。
蓄电池在高温环境下运行（大于30℃）由于电池内阻变小，电池充电效率提高，电池容量会增加。因此适当降低浮充充电电压值，减小浮充电流，对电池容量不受影响。
当电池运行环境温度降低时（20℃以下），由于电池内正极板上的二氧化铅形成的电位与析氧电位之差降低，负极板上析氢电位与硫酸铅还原电位之差降低，使电池充电效率降低，电池容量下降。电池内硫酸铅的溶解度与溶解速度降低，电解液浓差极化增大，同时由电解液电阻率变化引起电池内阻增大，因此要求在低温条件下要有较高的充电电压，才能满足充电要求。否则会造成充电不足现象。
C、定期进行治疗性或核对性放电试验
蓄电池系统长期处于浮充工作时，由于负极活性物质的过量设计及氧复合的存在，致使负极板总有一部分活性物质处于充电不足状态，又由于长期浮充电流值较小而不足以使极板内部的活性物质得到充分的电化学反应而引起极板内部活性物质硫酸盐化，因而降低了负极板容量，使电池使用寿命受到影响。为了避免上述现象出现，对于长期处于浮充电工作状态的电池系统应视工作状态不同而采取每6个月或12个月进行一次治疗性放电试验（亦称核对性放电试验）。当6个月放电一次时放电深度可浅些，宜采用30-40%左右，若12个月进行放电试验时可适当加深一些，宜50-60%，深度加深后会容易观察到电池系统中出现的故障单体电池。
核对性放电试验的目的：
（1）核实蓄电池的实际容量；
（2）反映对蓄电池系统维护时所存在的问题和缺陷；
如果通过放电试验发现电池系统中有落后单体时，则可以通过对电池的容量恢复充放电措施进行补救，以确保电池系统运行的安全可靠。应该说明的是当电池系统在运行中一旦出现问题应立即通知供应商并会同供应商派出的技术人员及时处理和解决问题。
5.5阀控密封铅酸蓄电池的检修
（1）蓄电池在运行时，如有个别蓄电池的浮充电压低于2.20V/
台，且电流较大，说明该蓄电池容量不足，需要立即对整组蓄电池进行均衡充电。
为了使运行人员能够更迅速、更直接地了解变电站直流系统的蓄电池组运行情况，避免落后蓄电池影响直流系统正常运行。现在，许多变电站的直流系统监控装置中都安装了蓄电池巡检仪，当发现个别蓄电池浮充电压过低时便立即报警。如发现个别蓄电池浮充电压过低，可采用此方法进行处理：对蓄电池组进行恒压充电（2.3～52.4V/
）×台数，充电时间为20～30
小时，接着转为浮充充电，浮充8
小时后再次逐台检测蓄电池的充电电压是否大于2.2V/
台，如小于则仍需再均衡充电10
小时，然后转入浮充充电，4小时后再测浮充电压，若个别蓄电池还未达到2.2V/
台，说明该蓄电池为落后电池，可采用并联二极管，将落后蓄电池更换的方法，避免其影响整组蓄电池的正常运行。
某变电站直流系统的蓄电池组在运行过程中就曾因个别蓄电池落后而使直流系统监控装置产生告警，该监控装置的蓄电池巡检仪检测出有一号蓄电池的电压只有1.61V
，明显低于正常电压低值1.8V
。为了进一步确认各个蓄电池的电压正常与否，我们对蓄电池进行逐个测量，果然发现该号蓄电池电压为1.6V左右。我们采用对蓄电池组进行恒压充电的方法对整组蓄电池进行充电，但该号蓄电电压仍无法达标，说明该电池已为落后电池。最后，我们采用并联二极管的方法将落后蓄电池更换。在更换了蓄电池后，直流系统的一切运行恢复正常。
（2）由于长期使用限压限流的浮充电方式或只限压不限流的运行方式，无法判断阀控密封铅酸蓄电池的现有容量以及内部是否失水或干裂，因此必须通过核对性放电才能找出蓄电池存在的问题。而发电厂和变电站中直流系统的蓄电池组不能退出运行，为了能对阀控密封铅酸蓄电池组进行全核对性放电，可准备一组临时的阀控密封铅酸蓄电池组代替运行。
阀控密封铅酸蓄电池组进行全核对性放电时，用0.1Q
的电流进行恒流放电，当蓄电池组端电压下降到1.8V/
台×台数时，便停止放电，隔1~2
小时后，再用0.1Q
的电流进行均充电→浮充电。反复2~3
次，蓄电池存在的问题可查出，容量也可得到恢复。（Q
为蓄电池的额定容量）。对于阀控式蓄电池的具体故障及解决方法，我做了一下表格。如表5-1。
表5-1
阀控式蓄电池故障及解决方法
项目
故障现象
可能原因
可能后果
解决办法
电
池外观检查
电池壳盖裂纹或碎裂
运输或撞击损坏
电池干涸或接地故障
换掉损坏电池
电池爆炸，壳盖碎裂
电池内短路产生火花点燃电池内部或外在原因累积的气体
不能支持负载，严重时易造成设备损坏
换掉损坏电池
超期服役电池或维护不良电池都有爆炸的隐患
不使用超期服役电池
端子上有腐蚀
可能是因为制造过程残留电解液或电池端子密封不严渗出的电解液
增加接触电阻，连接部位发热并加大电压降
拆下连接，清洁连接面、端子区并涂保护油脂再妥善安置。如果端子区渗漏严重，腐蚀了电池柜，则必须换掉电池。
端子上有熔化的油脂痕迹
可能是因为连接松动，或因接触面有污物造成高接触电阻，是连接处发热。
过大的电压将会缩短备用时间或损坏端子
重新拧紧松动连接清除连接处污物后在连接
电池壳发热膨胀严重
可能是因为高温环境、过大浮充电压、过大充电电流，或上述故障的组合，造成热失控。
电池失水严重，缩短使用寿命，严重时电池壳盖熔化，释放腐蛋味的硫化氢气体。
改善环境条件
纠正导致热失控的项目
电池超期服役
电池内阻增大，有爆炸危险。
换掉膨胀严重电池
换掉超期电池
温
度
检
查
电池温度升高环境温度升高
缩短电池使用寿命
改善环境条件
未安装空调
同上
电池柜通风不良
同上
纠正充电系统
浮充电压过高
同上
浮充电流过高
同上
换掉短路电池
电池短路
同上
浮
充
总
电
压
25
℃时，系统浮充电压平均单体电池大于：2.35V/单格
充电器输出设定不正确
过度充电会导致析气过多和电解液干涸以及发生热失控的危险
调整充电器输出至规定值
电气元件损坏
维修电气元件
25
℃时，系统浮充电压平均单体电池小于：2.20V/单格
充电器输出设定不正确
充电不足会缩短负载工作时间和逐步丧失容量，若任其发展会造成电池不可逆硫酸盐化。
调整充电器输出至规定值
可能有个别电池单格短路
维修电气元件
单
只
电
池
个别电池浮充电压小于2.20V/单格
可能有个别电池单格短路
缩短负载工作时间。浮充电流增加，放电时单格发热，潜在热失控危险。
换掉故障电池浮
充
电
压
短路电池个别电池浮充电压大于2.35V/单格
可能电池存在没有完全断路的单格，使电池虚连接
无法支持负载，并可能产生引爆电池内部气体的电弧。
换掉故障电池第6章
心得体会
随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋斗，我的毕业设计也终于完成了。在没有做毕业设计前，我觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己还有很多欠缺的知识。自己要学习的东西还太多，以前总是觉得自己基本都掌握了。通过这次毕业设计，让我明白自己还有很多地方需要学习，在以后的工作、生活中需要保持不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
在这次毕业设计中，我对团结协作有了更多的理解，同学之间互相帮助，有什么不懂的，大家在一起商量，听听不同的看法，让我了解到更多的知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢吴冰老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向吴冰老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我的分析能力，学到了团结互助，树立了自己的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。
参考文献
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张琳
城市轨道交通车辆电器
人民交通出版社
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朱常琳
铁道车辆电气装置中国铁道出版社
[8]杨志强
客车电气装置中国铁道出版社
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