德陽移動通信分公司 師明
近二年由于我國電力發(fā)展相對滯后,全國性缺電較為嚴重,很多地區(qū)出現(xiàn)了電量不足，用電緊張的局面，拉閘限電時有發(fā)生，移動基站遍布城鄉(xiāng)各區(qū)域,市電的供給不足,客觀上講對基站閥控密封式鉛酸蓄電池的使用維護是極大的考驗,一方面檢驗出了閥控密封式鉛酸蓄電池組在實際使用中的產(chǎn)品質(zhì)量,另一方面為我們在不同供電條件下的基站閥控密封式鉛酸蓄電池的使用維護積累了一定的維護經(jīng)驗.使我們清楚的認識到在電力緊張的地區(qū)閥控密封式鉛酸蓄電池的維護管理非常重要，如果維護處理不及時將直接影響到閥控密封式鉛酸蓄電池的使用壽命。現(xiàn)就德陽（中江、德陽）部分地區(qū),因拉閘限電,基站出現(xiàn)的電池故障為例。淺談基站閥控密封式鉛酸蓄電池的使用維護.
一、基站大面積長時期停電閥控密封式鉛酸蓄電池組在基站的使用經(jīng)受極大的考驗
從近期的基站蓄電池普測結(jié)果分析，德陽、中江電池容量虧損較為嚴重，形式不容樂觀，必須謹慎對待。
圖1德陽現(xiàn)業(yè)基站電池現(xiàn)有容量情況
德陽現(xiàn)業(yè)：55個獨立電源基站現(xiàn)有電池容量不足50%的基站21個為38%。其中：工農(nóng)村、興業(yè)大廈、半截巷、德什路口基站電池容量不足20%。面臨設備報廢。該基站電池使用年限不足4年，按集團公司對固定資產(chǎn)管理要求上市公司電池使用年限7年，如圖1所示。
中江基站更為嚴峻，81個獨立電源基站現(xiàn)有電池容量不足50%的基站51個占62%。其中：石泉、廣福基站電池容量不足10%。面臨設備報廢。
中江
經(jīng)濟較為落后，用電量少，限電面廣，停電后基站發(fā)電困難，見圖2。
基站的停電是由大環(huán)境決定的我們無法改變，但是根據(jù)基站的停電情況,利用好動力環(huán)
圖2中江電池容量
境監(jiān)控系統(tǒng),作好精細化維護管理，一定能改變電池的容量虧損現(xiàn)象。下面從分析影響閥控式蓄電池使用壽命的主要因素入手,談如何作好閥控式蓄電池精細化維護管理。
二、閥控式蓄電池的工作原理
1．閥控式蓄電池的結(jié)構(gòu)原理
相對于防酸隔暴式蓄電池組就是把所需的電解液在出廠前就注入到極板和隔板中，沒有游離的電解液，通過負極板潮濕來提高吸收氧的能力，為防止電解液減少把蓄電池全密封，所以閥控式鉛酸蓄電池又稱為“貧液式蓄電池”。
2．閥控式蓄電池的工作原理
閥控式蓄電池在充電過程中和充電終止時會出現(xiàn)水被電解的現(xiàn)象，通常情況下，正極出現(xiàn)氧氣，負極出現(xiàn)氫氣。由于電池采用免維護極板，使氧氣析出時電位提高，加上反應區(qū)域和反應速度的不同，使正極出現(xiàn)氧氣先于負極出現(xiàn)氫氣。由于閥控式蓄電池結(jié)構(gòu)，使電池內(nèi)部保留一定壓力和氣體,保證上述反應循環(huán)進行，與此同時也抑制負極氫氣的析出，控制了電池內(nèi)水分的消耗，因此電池可以密封運行。
三、影響閥控式蓄電池使用壽命的主要因素
在放電終止電壓下蓄電池組能放出的最少電量的電池是衡量蓄電池壽命的主要指標，而與蓄電池容量有關的因素較多，如設計不周密、制造不精良、安裝不正確、維護不完善等均對蓄電池的使用壽命有一定的影響。下面主要從使用維護的角度分析影響閥控式蓄電池使用壽命的主要因素。
1．環(huán)境溫度
環(huán)境溫度過高對蓄電池使用壽命的影響很大，溫度升高時，蓄電池的極板腐蝕將加劇，同時將消耗更多的水，從而使電池壽命縮短。蓄電池在25℃的環(huán)境下可獲得較長的壽命，長期運行溫度若升高10℃，使用壽命約降低一半。
2．過度充電
長期過充電狀態(tài)下，正極因析氧反應，水被消耗，H＋增加，從而導致正極附近酸度增加，板柵腐蝕加速，使板柵變薄加速電池的腐蝕，使電池容量降低；同時因水損耗加劇，將使蓄電池有干涸的危險，從而影響蓄電池的壽命。
3．過度放電
蓄電池過度放電主要發(fā)生在交流電源停電后，蓄電池長時間為負載供電。當蓄電池被過度放電到其電壓過低甚至為零時，會導致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面，在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。因硫酸鉛是一種絕緣體，它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產(chǎn)生很大的負面影響，因此在陰極上形成的硫酸鹽越多，蓄電池的內(nèi)阻越大，電池的充、放電性能就越差，蓄電池的使用壽命就越短。
4．長期浮充電
直流系統(tǒng)的開關電源提供的浮充電流對閥控式蓄電池而言有三個作用：供日常性負載電流、補充蓄電池自放電的損失、維持蓄電池內(nèi)氧循環(huán)。若蓄電池在長期浮充電狀態(tài)下，只充電而不放電，勢必會造成蓄電池的陽極極板鈍化，使蓄電池內(nèi)阻增大，容量大幅下降，從而造成蓄電池使用壽命下降。
四、基站閥控式蓄電池容量損失的成因
在整個通信行業(yè)中，移動通信基站為解決通信覆蓋問題，建站環(huán)境較為復雜，對市電引入的建設因受基站環(huán)境條件限制，建設配置要求有所不同，維護要求有所差易，比如許多基站建于城市高樓或郊區(qū)高山。客觀上講基站的市電環(huán)境大多沒有交換局要求得高，但對電池的質(zhì)量要求較高，給蓄電池組的配置、維護、管理增加了許多困難，閥控式蓄電池的主要維護指標的測試要通過動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)來取得,而閥控式蓄電池容量損失主要取決于通信用開關整流電源對電池的充電質(zhì)量，主要維護取決于開關電源對閥控式蓄電池的充電管理（均浮充控制、電池保護）。及動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是否發(fā)揮效用。
五、通過開關整流器對閥控式蓄電池的充放電控制對電池維護管理
1．閥控式蓄電池在實際使用中的均浮充控制
通信用蓄電池的充電方式主要是浮充電和均衡充電兩種。為了延長閥控電池的使用壽命，必須了解不同充電方式的充電特點和充電要求，嚴格按照要求對蓄電池進行充電。
如果閥控式蓄電池投入使用的日期距出廠日期時間較長，電池經(jīng)過長期的自放電，容量必然大量損失，并且由于單體電池自放電大小的差異，致使電池的比重、端電壓等出現(xiàn)不均衡，投入使用前應用均充電壓進行初充電，用于補充電電池自放電情況，均勻電池端電壓，否則，個別電池會進一步擴展成落后電池并會導致整組電池不可用。另外，如果蓄電池長期不投入使用，閑置時間超過3個月后，應該對電池進行一次補充電。
在浮充狀態(tài)下，充電電流除維持電池的自放電以外，還維持電池內(nèi)的氧循環(huán)，但是浮充狀態(tài)下充電電流又是與電池的浮充電壓密切相關的。因此，為了使閥控鉛酸蓄電池有較長的使用壽命，在電池使用過程中，要根據(jù)電池制造的原材料及結(jié)構(gòu)特點和環(huán)境溫度等幾方面的情況，設定其開關整流電源對電池的浮充電壓。根據(jù)通信用閥控密封鉛酸蓄電池行業(yè)標準YD/T799－2002的規(guī)定，在環(huán)境溫度25℃時浮充電壓允許變化范圍為2.20～2.27V。浮充電壓設置過低，電池長期處于欠充電狀態(tài)，不僅會在電池極板內(nèi)部形成不可逆的硫酸鹽化，而且還會在活性物質(zhì)和板柵之間形成高電阻阻擋層，使電池的內(nèi)阻增加、容量下降。浮充電壓設置過高，電池長期處于過充電狀態(tài)，會使電池充電電流增大，電池負極析出的H2和正極析出的O2氣體難以全部再化合成H2O，造成電池失水，板柵腐蝕加速，使用壽命提前終止。因此，開關電源的運行與維護過程中，應根據(jù)電池廠家提供的資料進行浮充電壓設置，如電池廠家推薦的單體電池浮充電壓為2.23V，此時應設置開關整流電源的浮充電壓為53.5V。
為了延長蓄電池的使用壽命，要求開關整流電源系統(tǒng)要檢測電池放電情況，根據(jù)放電時間和放電電流積分計算放電容量，放電容量達到20％要能在監(jiān)控模塊上記錄下來,在市電正常后要進行均充。同時在開關整流電源系統(tǒng)監(jiān)控模塊上可以設置定期均充周期，一般推薦是3個月。均充電壓設置為，其單體電池控制在2.35V，充5～6小時（注意，一次均充時間不宜太長），對于市電不穩(wěn)定的地區(qū),如果開關整流電源在市電正常后不能進行均充,維護人員要根據(jù)電池的放電情況,通過動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),在監(jiān)控中心進行遠端手動遙控開關整流電源對電池均充。
正常浮充的情況下，充電電流極小，電池負極析出的H2和正極析出的O2幾乎完全化合成H2O；在均充時如果電流過大，氣體難以再化合，導致電池內(nèi)部氣壓增大，引起排氣閥門開啟，造成電池失水。因此，在電池均充或浮充時候要限制電池的充電電流，稱為“限流值”。在大多數(shù)情況下，限流值在0.05C～0.25C之間。
對于通信用開關整流電源系統(tǒng)，從整流器控制限流點的方法可以分為調(diào)壓型和調(diào)限流點型兩種。
調(diào)限流點型開關整流電源統(tǒng)監(jiān)控模塊首先根據(jù)電池限流值和負載電流的大小，計算出系統(tǒng)限流值以及分配到每個整流模塊的限流值，然后把此參數(shù)下發(fā)給各個整流模塊即可。同時每隔一段時間，監(jiān)控模塊根據(jù)負載電流的變化和檢測到的電池電流值，重新計算調(diào)整限流值并且下發(fā)。監(jiān)控模塊不需調(diào)壓，只把溫度補償后的浮充，均充電壓值下發(fā)即可。此種方式，電池可以獲得恒定的充電電流。調(diào)壓型開關整流電源系統(tǒng)監(jiān)控模塊通過閉環(huán)調(diào)整整流模塊電壓來達到限流。當電池充電電流大于1.1倍限流值時，降低整流模塊電壓；當電池充電電流小于0.9倍限流值時，提高整流模塊電壓，直至到達預設定電壓點為止；其它情況則維持整流器輸出電壓不變。
2．基站用開關整流器對閥控鉛酸蓄電池的過放電保護（二次下電功能）
如前所述，電池的過放電會對電池的使用壽命造成很大的影響，所以，基站用開關整流器的過放電保護功能也是其一項重要的指標。
基站用開關整流器的二次下電功能可以對電池進行過放電保護。即當交流電源停電后電池放電，在電池電壓低于一次下電電壓后，切斷耗電量較大的次要負載，以維持重要負載較長的工作時間；在低于二次下電電壓后切斷所有負載，保護電池防止過放電。為了提高系統(tǒng)的可靠性，一般要求下電電路具備軟硬件雙重保護。硬件保護一般指電池電壓在低于39V時必然下電，高于47V時不允許下電，下電電壓點一般不可任意設置。軟件下電保護電壓點一般可以根據(jù)電池容量和放電電流進行設置或組合電源系統(tǒng)自行調(diào)節(jié)。
對于蓄電池來說，二次下電的保護電壓應該是電池放電終止電壓，而在通信電源系統(tǒng)中，一般都將蓄電池組的下電電壓保護點設置在43V，單體電池的終止電壓約為1.8V。但是蓄電池的終止電壓是與電池正負極的三種極化密切相關的，終止1.8V/Cell的設置是針對大約0.1C左右的放電速率而定的。由于極化的存在，電池在不同的放電電流情況下，終止電壓是不同的。大電流放電時，終止電壓較低；小電流放電時，終止電壓較高。如果負載在某一個固定的下電電壓點下電，大電流放電可能造成放電不足，不能有效延長負載工作時間；小電流放電可能造成過放電，影響電池使用壽命。例如一個300A的整流電源的后備電池組為500Ah，負載為50A（0.1C）時放電終止電壓約43V，而負載為25A（0.05C）時，放電終止電壓大約為45.6V，如果將下電電壓設置為43V，對于60A負載，電池放電不足，而對于10A負載則是過放電。這樣，在負載較輕的情況下，如果下電電壓設置值還是和負載較重情況下的一樣，就會使得電池長年工作在深度放電狀態(tài)下，這將使電池的實際使用壽命大為縮短。蓄電池下電保護應根據(jù)負荷情況調(diào)整。
3．溫度補償
如果基站空調(diào)出現(xiàn)故障，會使環(huán)境溫度變化較大，這對電池內(nèi)部的化學反應速度有很大的影響。電池靜置時，通常要求在0～40℃的條件下。溫度太高將會使得電池的自放電加劇。而電池在使用時條件更苛刻，通常要求在20～25℃之間。在這種條件下，電池性能最佳，壽命最長。低溫，會使得電池容量降低，充電接收能力下降，充放電循環(huán)壽命下降；高溫，會使得反應加劇，導致失水，板柵腐蝕增加。因此，動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設置有電池及環(huán)境過溫告警，一旦電池溫度過高，系統(tǒng)就會發(fā)出告警。當電池不是工作在電池廠家推薦的最佳溫度下時，電池的充電電壓應進行調(diào)整。溫度越高，充電電壓越低，稱為“溫度補償”。
開關電源的溫度補償功能就是要將溫度對電池的影響減至最小，但絕不是說有了充電電壓的調(diào)節(jié)系數(shù)，電池就可以在任意環(huán)境溫度下使用。要知道，溫度低時，由于浮充電壓增大，同樣會引起浮充電流增大，板柵腐蝕加速等一系列的問題；而溫度高時，浮充電壓減小，也會形成電池充電不足等一系列問題。
六、利用好電源維護輔助設備動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
基站動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是保證基站配套設備在無人值守條件下，正常運行的遠端在線重要測試工具，是配套設備維護用基礎網(wǎng)絡，是保障遠端電源系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運行基礎。利用監(jiān)控系統(tǒng)可早期發(fā)現(xiàn)電池故障，特別是在市電下穩(wěn)定情況下尤其重要。
對一些不能按要求自動檢測電池的放電情況對電池進行均浮充轉(zhuǎn)換的開關電源，應按要求在監(jiān)控中心進行遠端手動遙控開關整流電源對電池均充。在市電較為穩(wěn)定的情況下，開關整流電源均浮充轉(zhuǎn)換不易被人們重視，因為從上面的分析我們已經(jīng)認識了電池均充掌握不當，對電池的使用壽命也有較大的負面影響；對于市電不穩(wěn)定的地區(qū),如果停電平凡，在市電恢復正常后開關整流電源不能對電池進行均充,維護人員要根據(jù)電池的放電情況（放出實際容量）,及整流設備對電池的充電電流，通過動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),在監(jiān)控中心進行遠端手動遙控開關整流電源對電池均充。
為保證操作可靠，維護人員要定期檢查系統(tǒng)設置參數(shù)及監(jiān)控系統(tǒng)對開關整流設備的遙控功能。這項檢測最好與基站巡視結(jié)合進行，維護人員每次進基站時應仔細觀察一下電池表面是否清潔，有無腐蝕漏液現(xiàn)象；對每個電池單體及整個電池組端電壓現(xiàn)場測量與監(jiān)控系統(tǒng)遠端測量動量進行比較，一旦發(fā)現(xiàn)個別電池單體的電壓或溫度等出現(xiàn)異常，應及時更換；另外，每半年應至少進行一次電池單體間連接螺絲的擰緊工作。
七、防止閥控鉛酸蓄電池過度放電
市電的供給不足,易造成閥控密封式鉛酸蓄電池的過度放電,除開關整流器的二次下電對電池進行過放電保護外，閥控密封式鉛酸蓄電池放電后必須在12h內(nèi)補充電，否則將造成蓄電池的永久性容量損失不易還原。
