0217車TC2端蓄電池燒毀、蓄電池箱體擊穿故障研究分析

姜林

摘要：本文對0217車TC2端蓄電池燒毀、蓄電池箱體擊穿故障進行了分析，文章介紹了故障現象，以及整改措施，希望為后面的工作提供更有效的幫助。

關鍵詞：蓄電池燒毀；蓄電池箱體；故障；分析

一、故障現象

4月13日，0217車金谷路上行進站（騎河方向），司機報TC1車DDU顯示第五節車電壓超限，空壓機顯黃，故障可確認。富翔路轉換軌時，司機報DDU顯示TCDS嚴重故障。

影響：列車故障扣修。

二、故障分析

下載網絡故障顯示“F111微型斷路器動作，蓄電池電壓超限、蓄電池充電機不工作”，上車查看發現F111斷路器斷開，檢查F111斷路器和相關接線未發現異常，F111斷路器是網絡RIO1電源的輸入端斷路器，當F111斷開時網絡會報TCDS嚴重故障（斷開端，轉換軌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），且此時DDU仍報蓄電池熔斷器動作，開箱檢查發現TC2左側蓄電池熔斷器（BAMF2）斷開，故障時刻大電流使熔斷器燒毀，同時F111CB斷開，導致蓄電池不工作且TCDS嚴重故障。對TC2車A、B側蓄電池箱進行開箱檢查。發現A側蓄電池箱內熔斷器被擊穿（測量阻值為無窮大）。B側蓄電池箱內，熔斷器輔助觸點接線（連接到RIO2）有灼燒痕跡，左側蓄電池有灼燒痕跡。將所有蓄電池拆出后，發現左側出液口的第八節電池，左側進液口的第九、第十節電池被擊穿，箱體內壁有兩處被擊穿（圖1）。

1、 F111CB斷開原因：蓄電池燒毀損壞了熔斷器輔助觸點接線，造成熔斷器輔助觸點接線短路過流，從而導致F111CB斷開。

2、蓄電池燒壞原因：

在2018年3月31日，蓄電池供應商海四達售后人員對蘇州地鐵2號線0217車進行了檢查，檢查情況為TC1左側42支電池電壓55.9V，右側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42支電池電壓55.9V，右側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車有漏液現象，說明故障發生的時間較短，而之前蓄電池從漏液再到燒毀的故障時間為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

本次模擬試驗的關鍵在于分析蓄電池殼體破損原因，驗證外部短路情況是否會導致殼體破損及燒損壞箱體。

1.1.1試驗過程

將84節蓄電池串聯，將負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極引出線段接入熔斷器，見下圖5，6；將正負極端的引線固定在木板上，利用金屬跨接板將正負極連接，模擬外部短路。

1.1.2試驗結果

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

具體試驗現象見圖7。

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

此試驗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

根據斯柯達售后調取蓄電池燒毀時刻前后一段時間的故障數據（見下圖），當熔斷器熔斷后，充電機檢測到蓄電池電壓為0，報“蓄電池電壓超限”故障。

根據售后調取蓄電池燒毀時刻前后一段時間的電流和電壓數據（見下圖）

從售后采集的充電機數據來看，在熔斷器斷開后，蓄電池充電機停止對蓄電池充電。充電機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，排除充電機大電流造成對蓄電池的損壞可能性。

三、故障處理

更換右側蓄電池箱體和蓄電池，更換左側蓄電池箱體的熔斷器。

四、故障原因

出現蓄電池及箱體燒毀，肯定先是蓄電池殼體破損，然后蓄電池組短路，產生熱量或電弧；蓄電池殼體破損的原因有以下幾個方面：

一是蓄電池先發生漏液，產生漏電流，這個已經得到過驗證；

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；

四是蓄電池內部其他原因。

根據現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，則會在短時間內有漏液的現象，由于蓄電池安裝運行時間較長時間，所以可以排除外力的影響。

根據蓄電池箱周圍的設備排布核實，蓄電池箱內有電池，外圍無產生高溫的電氣元件，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嚴重故障是由于蓄電池內部其他原因導致蓄電池燒毀造成部分接線短路，導致F111CB斷開，才報TCDS嚴重故障。

五、整改措施

1.日常加強對蓄電池的檢查力度，發現異常情況及時上報。

2.建議蓄電池廠家后期持續跟蹤此故障，查找出此故障發生的根本所在。

3.后續廠家將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有限公司運營分公司）