淺析動車組蓄電池的應用

張慶光

摘 要：高速動車組作為我國重要的發展項目，有著高效、安全的運能體現。并且高速動車組作為科技成果的高體現具有結構復雜、功能繁多、配件模塊體系大等特點。動車組蓄電池，作為高速動車組極為重要的一類設備蓄電池，為動車組輔助設備、網絡傳輸、部分車載設備提供電源輸出。本文主要論述，高速動車組蓄電池的故障研究。

關鍵詞：動車組 蓄電池 故障處理

1 研究意義與背景

高速動車組的發展對經濟具有非常強有力的推進作用，也是不斷采用現代科技成果并從低水平向高水平推進的產物。高速動車組之所以得到快速發展并受到世人青睞，是由于高速動車組具有其他交通工具難以比擬的技術優勢。一是行車速度高；二是動車組運能大，高鐵車次的間隔時間可達到5分鐘，這是公路和航空做不到的；三是安全性高，列車運行控制系統是利用成熟的電子技術和智能化軟件所集成的，能確保兩列車間的安全距離；四是全天候運行，高速列車可以全天候運行，不受雨、雪、霧、風的影響；此外還具有能耗低、節約用地、環境污染輕、舒適度高等特點。

鐵路高速技術的發展主要優點在于能夠滿足旅客對縮短旅行時間需求，舒適方便且經濟性良好。為了保證動車組能夠安全有效的在高鐵線路上運行，針對與動車組運行故障的整理、統計和分析則成為了一項非常重要的工作。

2 動車組蓄電池的功能與應用

動車組的蓄電池是車組上非常重要的一類設備，蓄電池為高速動車組的輔助電源設備，為列車控制設備、網絡系統等負載提供DC110V電源。同時，當列車遇到特殊情況，處于無網壓狀態時，按照要求蓄電池要保持車組應急通風至少大于90分鐘，其余應急用電如應急照明、應急顯示、維修用電、通訊及其控制等輔助設備在120分鐘時間內保持運行狀態。而蓄電池一旦發生故障，那么動車組的升弓供電作業，日常低壓供電功能均無法順利完成。

3 動車組蓄電池故障

蓄電池箱及電氣組件的典型故障、原因分析，以及處理方案：（如表1-1）

4 動車組蓄電池典型故障分析

4.1 故障現象

以我國國產的標準動車組實驗車型為例，車輛從無電停放狀態下恢復供電時，操作蓄電池開關至“開”，司機室TCMS系統HMI顯示器一直黑屏或啟動時突然斷電，動車組蓄電池不進行電壓輸出，檢查司機室及1、8車直流柜內單車蓄電池表電壓顯示直流電壓小于92V，可認為動車組蓄電池發生虧電故障，動車組無法啟動。

4.2 原因分析

導致蓄電池虧電的原因有如下幾個原因：

蓄電池故障，無法正常充電；

充電機故障，無法對蓄電池正常充電；

車輛在未升弓供電狀態下蓄電池持續放電導致充電機欠壓保護動作。

4.3 應急處理措施

（1）切除部分蓄電池直流負載實現應急啟動

標準動車組實驗車型全列配置4組堿性蓄電池，當蓄電池發生欠壓保護后可充分利用堿性蓄電池的化學反應來恢復部分電能，使蓄電池電壓達到欠壓保護值以上，實現動車組的重新啟動，具體操作如下：

蓄電池虧電欠壓保護后，切除各車緊急通風逆變器、廁所有無人指示燈、配電柜照明、風笛、儀表照明、聯解控制、外接電源控制、在線直流絕緣監測、制動系統、安全回路、保溫控制、軸溫系統、撒砂系統、溫度采集裝置控制、轉向架失穩裝置、空調控制、應急燈、視頻監控、單相逆變電源、給水衛生、煙火報警、旅客信息系統，前照燈、標志燈、24V電源1、24V電源2、24V電源3、車內壓力釋放、ATP、無線傳輸裝置、刮雨器、車載地震、過分相等設備斷路器，等待至少30分鐘以上，待各車蓄電池電壓上升至欠壓保護恢復值（92V，建議93V以上）以上時，投入主控，操作蓄電池開關，待網絡系統啟動后，升弓、閉合VCB，若蓄電池在啟動過程中再次欠壓保護，則不應該在短時間內嘗試再啟動，以免蓄電池虧電情況進一步加劇。

（2）外接AC380V電源供電方式實現蓄電池充電若通過第一步作業辦法蓄電池再次保護或網絡系統一直不能啟動，可采用外接電源供電方式進行充電機的自啟動，給各車蓄電池進行充電

（3） 外接應急蓄電池的非常啟動方式

若現場無外接AC380V電源條件，可通過設置在6車控制柜內外接應急蓄電池的非常啟動電路應急啟動動車組，非常啟動步驟如下：斷開6車【輔助空氣壓縮機】、【升弓】、【真空斷路器】，斷開7車【牽引變流器控制1】，將6車非常啟動盤【緊急啟動負線】斷路器閉合，將6車接地開關盤處常OFF接地開關100N1閉合，將7車接地開關盤處常OFF接地開關100N1、100Q2閉合，通過地面應急蓄電池連接緊急啟動連接器；閉合非常啟動開關盤【輔助空壓機啟動】斷路器，6車輔助空壓機啟動后，安排人員在輔助空壓機處觀察壓力值，風壓達到750kpa時斷開【輔助空壓機啟動】斷路器；閉合非常啟動開關盤【受電弓升起】斷路器，到車外確認6車受電弓已升起；閉合非常啟動開關盤【VCB閉合】斷路器，在6車車內確認VCB已動作；閉合非常啟動開關盤【充電機啟動】斷路器，延時15s后，6車牽引變壓器風機低速啟動，7號車牽引變流器風機低速啟動， 7車輔助逆變器啟動，1、8車所有充電機啟動，充電機開始給蓄電池充電，直流柜和司機室電壓表指數上升，應急啟動完成；蓄電池充電維持至少1小時后，斷開應急啟動開關盤電路，操作順序為斷開【充電機啟動】斷路器-斷開【VCB閉合】斷路器-斷開【受電弓升起】斷路器-斷開【緊急啟動負線】斷路器-拆外接應急蓄電池和開關盤盤的連接器；閉合6車【輔助空氣壓縮機】、【升弓】、【真空斷路器】，閉合7車【牽引變流器控制1】，將6車接地開關盤處常OFF接地開關100N1斷開，將7車接地開關盤處常OFF接地開關100N1、100Q2斷開；按照正常動車組蓄電池投入和升弓閉合VCB作業程序進行動車組供電。

5 小結

動車組的蓄電池故障對于動車組運營會產生較大的影響，甚至有直接導致線上停車的風險，并且救援困難。因此本文重點列舉了關于動車組蓄電池的各類常用故障，以及其故障原因的分析，故障處理辦法等。選取其中一種國產的標準動車組實驗車型作為實例，在其蓄電池發生虧電無法正常工作時，分析引起該故障的幾種主要原因，最后重點闡述動車組蓄電池的充電方案。