0217車TC2端蓄電池?zé)龤?、蓄電池箱體擊穿故障研究分析

姜林

摘要：本文對0217車TC2端蓄電池?zé)龤А⑿铍姵叵潴w擊穿故障進(jìn)行了分析，文章介紹了故障現(xiàn)象，以及整改措施，希望為后面的工作提供更有效的幫助。

關(guān)鍵詞：蓄電池?zé)龤?；蓄電池箱體；故障；分析

一、故障現(xiàn)象

4月13日，0217車金谷路上行進(jìn)站（騎河方向），司機(jī)報(bào)TC1車DDU顯示第五節(jié)車電壓超限，空壓機(jī)顯黃，故障可確認(rèn)。富翔路轉(zhuǎn)換軌時(shí)，司機(jī)報(bào)DDU顯示TCDS嚴(yán)重故障。

影響：列車故障扣修。

二、故障分析

下載網(wǎng)絡(luò)故障顯示“F111微型斷路器動作，蓄電池電壓超限、蓄電池充電機(jī)不工作”，上車查看發(fā)現(xiàn)F111斷路器斷開，檢查F111斷路器和相關(guān)接線未發(fā)現(xiàn)異常，F(xiàn)111斷路器是網(wǎng)絡(luò)RIO1電源的輸入端斷路器，當(dāng)F111斷開時(shí)網(wǎng)絡(luò)會報(bào)TCDS嚴(yán)重故障（斷開端，轉(zhuǎn)換軌TC2激活），合上F111后TCDS故障消失。下載輔逆故障顯示蓄電池輸出短路（軟件保護(hù)），且此時(shí)DDU仍報(bào)蓄電池熔斷器動作，開箱檢查發(fā)現(xiàn)TC2左側(cè)蓄電池熔斷器（BAMF2）斷開，故障時(shí)刻大電流使熔斷器燒毀，同時(shí)F111CB斷開，導(dǎo)致蓄電池不工作且TCDS嚴(yán)重故障。對TC2車A、B側(cè)蓄電池箱進(jìn)行開箱檢查。發(fā)現(xiàn)A側(cè)蓄電池箱內(nèi)熔斷器被擊穿（測量阻值為無窮大）。B側(cè)蓄電池箱內(nèi)，熔斷器輔助觸點(diǎn)接線（連接到RIO2）有灼燒痕跡，左側(cè)蓄電池有灼燒痕跡。將所有蓄電池拆出后，發(fā)現(xiàn)左側(cè)出液口的第八節(jié)電池，左側(cè)進(jìn)液口的第九、第十節(jié)電池被擊穿，箱體內(nèi)壁有兩處被擊穿（圖1）。

1、 F111CB斷開原因：蓄電池?zé)龤p壞了熔斷器輔助觸點(diǎn)接線，造成熔斷器輔助觸點(diǎn)接線短路過流，從而導(dǎo)致F111CB斷開。

2、蓄電池?zé)龎脑颍?/p>

在2018年3月31日，蓄電池供應(yīng)商海四達(dá)售后人員對蘇州地鐵2號線0217車進(jìn)行了檢查，檢查情況為TC1左側(cè)42支電池電壓55.9V，右側(cè)42支電池電壓55.9V，蓄電池與箱體的絕緣電阻都是500兆歐；TC2左側(cè)42支電池電壓55.9V，右側(cè)42支電池電壓55.9V，蓄電池與箱體的絕緣電阻都是500兆歐；整車蓄電池箱外觀及溫度都正常；

本次故障前，日檢反映沒有檢查到0217車有漏液現(xiàn)象，說明故障發(fā)生的時(shí)間較短，而之前蓄電池從漏液再到燒毀的故障時(shí)間為2～5周；

可以排除蓄電池單體氣塞處漏液引起殼體破損。

1.1模擬外部短路放電試驗(yàn)

本次模擬試驗(yàn)的關(guān)鍵在于分析蓄電池殼體破損原因，驗(yàn)證外部短路情況是否會導(dǎo)致殼體破損及燒損壞箱體。

1.1.1試驗(yàn)過程

將84節(jié)蓄電池串聯(lián)，將負(fù)極端的引線與不銹鋼箱體連接，見下圖3，4；分別在蓄電池正極和負(fù)極引出線段接入熔斷器，見下圖5，6；將正負(fù)極端的引線固定在木板上，利用金屬跨接板將正負(fù)極連接，模擬外部短路。

1.1.2試驗(yàn)結(jié)果

將正負(fù)極的端口固定在木板之后，用連接片進(jìn)行接觸外部短路之后，第一次短路時(shí)間很短，剛一接觸就斷開，瞬間產(chǎn)生強(qiáng)光和火花，但熔斷器未擊穿；第二次短路時(shí)間稍長，瞬間產(chǎn)生強(qiáng)光和火花，熔斷器擊穿，短路終止；

具體試驗(yàn)現(xiàn)象見圖7。

銅的熔點(diǎn)為1082℃，從外部短路之后的連接片及接線端子表觀可以看出，材料表面已經(jīng)融化且熔斷器擊穿，因此可以判定蓄電池外部短路瞬間產(chǎn)生的電流和熱量非常大；整個(gè)回路中的單體蓄電池沒有出現(xiàn)0電壓現(xiàn)象及總電壓沒有明顯壓降。

此試驗(yàn)證明外部短路不足以破壞蓄電池外殼。

1.2蓄電池充電原理圖

根據(jù)斯柯達(dá)售后調(diào)取蓄電池?zé)龤r(shí)刻前后一段時(shí)間的故障數(shù)據(jù)（見下圖），當(dāng)熔斷器熔斷后，充電機(jī)檢測到蓄電池電壓為0，報(bào)“蓄電池電壓超限”故障。

根據(jù)售后調(diào)取蓄電池?zé)龤r(shí)刻前后一段時(shí)間的電流和電壓數(shù)據(jù)（見下圖）

從售后采集的充電機(jī)數(shù)據(jù)來看，在熔斷器斷開后，蓄電池充電機(jī)停止對蓄電池充電。充電機(jī)在故障前對蓄電池的充電電壓約85V，充電電流約15A，均處于正常范圍，無異常大電流，排除充電機(jī)大電流造成對蓄電池的損壞可能性。

三、故障處理

更換右側(cè)蓄電池箱體和蓄電池，更換左側(cè)蓄電池箱體的熔斷器。

四、故障原因

出現(xiàn)蓄電池及箱體燒毀，肯定先是蓄電池殼體破損，然后蓄電池組短路，產(chǎn)生熱量或電?。恍铍姵貧んw破損的原因有以下幾個(gè)方面：

一是蓄電池先發(fā)生漏液，產(chǎn)生漏電流，這個(gè)已經(jīng)得到過驗(yàn)證；

二是殼體由于跌落、碰撞、擠壓引起破損；

三是蓄電池收到高溫影響，引起殼體變形熔化而損壞；

四是蓄電池內(nèi)部其他原因。

根據(jù)現(xiàn)場蓄電池上部氣塞外觀檢查情況，可以排除第一種由于蓄電池漏液引起的殼體破損；

如果第二種由于外力引起殼體破損，則會在短時(shí)間內(nèi)有漏液的現(xiàn)象，由于蓄電池安裝運(yùn)行時(shí)間較長時(shí)間，所以可以排除外力的影響。

根據(jù)蓄電池箱周圍的設(shè)備排布核實(shí)，蓄電池箱內(nèi)有電池，外圍無產(chǎn)生高溫的電氣元件，因此可以排除此情況。

本次故障較大的可能是由第四種情況引起。

TCDS嚴(yán)重故障是由于蓄電池內(nèi)部其他原因?qū)е滦铍姵責(zé)龤г斐刹糠纸泳€短路，導(dǎo)致F111CB斷開，才報(bào)TCDS嚴(yán)重故障。

五、整改措施

1.日常加強(qiáng)對蓄電池的檢查力度，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)上報(bào)。

2.建議蓄電池廠家后期持續(xù)跟蹤此故障，查找出此故障發(fā)生的根本所在。

3.后續(xù)廠家將2號線的蓄電池全部更換成改良版的新蓄電池。

（作者單位：蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司）