宋清山
1 前言
微波通信站以其設(shè)備投資少、平時(shí)維護(hù)簡(jiǎn)單、通信質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。特別是在山區(qū)，更是被優(yōu)先選用的通信方式。微波通信站一般都建在海拔較高的山頂之上，以確保良好的通信質(zhì)量和較遠(yuǎn)的通信距離。這些條件決定了微波通信站平時(shí)一般無(wú)人值守，大多數(shù)情況下無(wú)法接通市電，無(wú)法供水。通信系統(tǒng)的供電方式是由太陽(yáng)能電池和化學(xué)電池組共同組成供電系統(tǒng)，白天由太陽(yáng)能電池給化學(xué)電池充電，并由化學(xué)電池給設(shè)備供電；晚上由化學(xué)電池單獨(dú)給設(shè)備供電。供電示意圖如下：
由于微波通信站無(wú)人值守，無(wú)法補(bǔ)加水或電解液，所以在化學(xué)
電源選型時(shí)，一般采用閥控式鉛酸蓄電池，該類(lèi)蓄電池過(guò)去被宣傳為免維護(hù)電池，實(shí)際上只是不需要補(bǔ)加水或電解液而已，為了保證電解液的不損耗，對(duì)使用環(huán)境和使用方法及維護(hù)都有嚴(yán)格的要求。否則，將會(huì)使其壽命大大縮短，不僅會(huì)影響正常的通信聯(lián)絡(luò)，還會(huì)增加費(fèi)用支出。
2 微波通信站的閥控式鉛酸電池組的常見(jiàn)故障及原因分析
2.1 故障現(xiàn)象
我在為某單位微波通信站的閥控式鉛酸電池組進(jìn)行檢查、維護(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)整組24只400Ah電池已有6只殼體裂縫，其余18只在檢查容量時(shí)，也基本無(wú)法出電能，經(jīng)容量恢復(fù)性循環(huán)[1]，有10只電池容量可達(dá)220Ah以上，仍可使用。經(jīng)了解該批閥控式鉛酸電池組才安裝使用2 a，采用的是太陽(yáng)
能電池限壓充電，正常情況下放電深度不足10 ％，在夏季連續(xù)陰雨天氣無(wú)法及時(shí)充電，會(huì)造成過(guò)放電。
2.2 原因分析
分析原因是其使用環(huán)境溫度很高，在夏季電池室內(nèi)的溫度經(jīng)常是40℃，有時(shí)可達(dá)45℃以上，限壓充電的限壓值太高；按每只電池的浮充電壓為2.21 V計(jì)算，24只電池的浮充總電壓為53.04V，
而其供電的電壓范圍是55～60V，這樣即使電壓調(diào)到最低也超過(guò)了要求控制的電壓，引起充電過(guò)程
中水分電解是不可避免的，特別是在晴天的中午，會(huì)引起電池內(nèi)部壓力急劇增大，從而迫使排氣閥放氣引起水分損失，長(zhǎng)期在這種環(huán)境下使用，造成電解液干涸，甚至?xí)斐呻姵貧んw破裂，使其壽命終止[2]。
3 調(diào)整使用方法后的實(shí)際結(jié)果
3.1 調(diào)整前后的使用方法對(duì)比
調(diào)整使用方法主要是在夏季時(shí)降低環(huán)境溫度和充電控制電壓，原來(lái)的最高環(huán)境溫度為45℃，經(jīng)采取通風(fēng)、加隔熱層等措施后，可將最高環(huán)境溫度降為40℃；最高充電控制電壓可通過(guò)改進(jìn)控制設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，將最高充電控制電壓由原來(lái)的56V變?yōu)椋合募菊{(diào)整為53V，冬季調(diào)整為55V，春秋季節(jié)調(diào)整為53.5V。這樣既可以保證電池充足容量，又不會(huì)造成過(guò)充。
3.2 調(diào)整前后的實(shí)際使用的壽命
表1 調(diào)整使用方法前后的實(shí)際結(jié)果
|
使用環(huán)
境參數(shù) |
環(huán)境最高
溫度 |
控制電壓 |
使用壽命 |
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調(diào)整前 |
45℃ |
56V |
2 a |
|
調(diào)整后 |
40℃ |
春秋季53.5V、夏季53V、冬季55V |
現(xiàn)使用2.5a |
注：1.使用環(huán)境改進(jìn)前所用電池為400Ah，使用環(huán)境改進(jìn)后為300Ah。
2.使用環(huán)境改進(jìn)后的電池現(xiàn)在仍在正常運(yùn)行，容量衰減的很少，可達(dá)240Ah以上。
4 使用中的注意事項(xiàng)
4.1 閥控式鉛酸蓄電池對(duì)使用環(huán)境的要求
閥控式鉛酸蓄電池稱(chēng)為免維護(hù)電池，免維護(hù)的涵義是不需要補(bǔ)加水或電解液，同時(shí)也意味著無(wú)法補(bǔ)加水或電解液。所以閥控式鉛酸蓄電池的電解液是很寶貴的，電解液的損耗就意味著電池性能的降低。主要表現(xiàn)為電池容量下降，充電發(fā)熱嚴(yán)重。水分損失25 ％，閥控式鉛酸蓄電池的壽命就會(huì)終止
[3、4]，而隨著使用環(huán)境溫度的增高，電池電解液的電解量就加大；同時(shí)環(huán)境溫度過(guò)高，充電產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)，也加劇了電解液的損耗。根據(jù)這些情況，生產(chǎn)廠家和一些科研單位都進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)閥控式鉛酸蓄電池的使用環(huán)境溫度不得超過(guò)35℃
[3]，否則電解液的損失量就會(huì)急劇增加。而實(shí)際情況是：微波通信站的夏季大多數(shù)情況下室內(nèi)的溫度都在35℃以上，中午可達(dá)45℃以上，使用環(huán)境溫度過(guò)高是許多微波通信站的化學(xué)
電源壽命提前終止的主要原因，在這種環(huán)境使用的閥控式鉛酸蓄電池，壽命超過(guò)5a的不多，一般在3a左右
[2]。為了延長(zhǎng)電池的使用壽命，就必須設(shè)法降低環(huán)境溫度。例如可以增加排風(fēng)設(shè)備，在房頂增加隔熱層等措施。
4.2 嚴(yán)格控制過(guò)充電
閥控式鉛酸蓄電池在過(guò)充時(shí)就會(huì)產(chǎn)生氣體，當(dāng)單體電池內(nèi)部氣體達(dá)到一定的壓力數(shù)值時(shí)，控制閥就會(huì)開(kāi)啟放氣，造成電解液的損耗。由于微波通信站設(shè)備的工作電流很小，在夜晚，電池的容量消耗并不大。例如：某型號(hào)信道機(jī)的工作電流只有1.0A，一個(gè)晚上最多需要用的電池容量是12 Ah， 而電池的額定容量都在300～400Ah之間，所以說(shuō)其用電量是很小的，而晴天太陽(yáng)能電池板的輸出電流可達(dá)20 A，這樣在給設(shè)備供電的同時(shí)，不需要1 h的時(shí)間就會(huì)將電池所用的容量補(bǔ)充完畢，進(jìn)入浮充狀態(tài)，這時(shí)就要嚴(yán)格控制浮充電壓，一般每只電池的浮充電壓夏季為2.210V，冬季為2.285 V，這樣整組電池(24只)的總浮充電壓就為53 V或55V，而有的太陽(yáng)能電池控制設(shè)備的最低電壓是 55V，這樣勢(shì)必會(huì)造成過(guò)充。其主要表現(xiàn)為：室內(nèi)酸氣增加，電池鼓肚、殼體破裂，壽命提前終止。 所以，必須根據(jù)不同的電池生產(chǎn)廠家，確定具體的浮充電壓值，以保證不會(huì)對(duì)電池造成大量的過(guò)充。
4.3 嚴(yán)格控制電池過(guò)放電
閥控式鉛酸蓄電池嚴(yán)重的過(guò)放電會(huì)造成電池極板的硫酸鹽化，使電池容量下降。根據(jù)微波通信站的設(shè)計(jì)情況，過(guò)放電的可能性較小，但要注意特殊情況的發(fā)生，如控制設(shè)備的最低電壓點(diǎn)失靈，夏季連續(xù)陰天等都會(huì)造成嚴(yán)重過(guò)放電，要及時(shí)根據(jù)不同情況進(jìn)行處理。
4.4 保證充足電池容量
閥控式鉛酸蓄電池長(zhǎng)期充電不足也會(huì)造成電池極板的硫酸鹽化，使電池容量下降。隨著設(shè)備的老化，閥控式鉛酸蓄電池充電效率會(huì)下降，太陽(yáng)能電池的效率也會(huì)下降，日積月累就會(huì)造成電池充電不足。另一種情況是：夏季的多日陰雨，也會(huì)造成電池的充電不足，這時(shí)應(yīng)將電池臨時(shí)換下，進(jìn)行補(bǔ)充電等一系列的維護(hù)，避免造成電池極板的硫酸鹽化。
4.5 關(guān)于補(bǔ)加水或電解液
如果確定電池的容量衰減是由于長(zhǎng)期在高溫下使用或過(guò)充電引起的失水所致，適量的補(bǔ)加水可以使其容量恢復(fù)[3]，但要由生產(chǎn)廠家進(jìn)行，加注水或電解液后要及時(shí)將電池密封。因?yàn)殚y控式鉛酸蓄電池是一種貧液式電池，為了防止電解液損耗，其各個(gè)部位均是密封的，包括注液口的控制閥也是采用專(zhuān)用設(shè)備焊接上的。如果要補(bǔ)加水或電解液，就必須將其開(kāi)啟，這樣電池就成為實(shí)際的開(kāi)口電池，補(bǔ)加的電解液就會(huì)很快地被蒸發(fā)出去，電池的容量也會(huì)很快地衰竭。所以，一般情況下用戶不要給閥控式鉛酸蓄電池補(bǔ)加水或電解液。
4.6 閥控式電池的最佳使用姿勢(shì)是控制閥向上
由于在一些閥控式鉛酸蓄電池的宣傳資料上講，其可以任意位置和姿勢(shì)工作使用。有些用戶就將電池側(cè)放(臥放)，這樣就有可能使電解液下沉，集中在電池的一側(cè)，而另一側(cè)的電解液很少，充電時(shí)發(fā)熱，使電池的容量減少；電解液下沉還有可能堵塞控制閥，在達(dá)到排氣壓力時(shí)而無(wú)法順暢釋放氣體，造成電池?fù)p壞。所以，無(wú)特殊情況，電池要正置使用。
4.7 電池柜要經(jīng)常開(kāi)門(mén)通風(fēng)，最好改成開(kāi)放式電池架
雖然閥控式鉛酸蓄電池是密封式電池，其在過(guò)充的情況下仍有一定量的氣體釋放，如果不及時(shí)排出，其對(duì)設(shè)備的腐蝕性是不可忽視的。在部隊(duì)為了整齊美觀，電池一般都放人封閉式的鐵皮柜中，這樣就會(huì)造成電池柜內(nèi)有酸氣積存，腐蝕電池柜和其他設(shè)備。所以，電池柜要經(jīng)常開(kāi)門(mén)通風(fēng)，最好改成開(kāi)放式電池架，以利于通風(fēng)換氣。
5 結(jié)束語(yǔ)
(1) 在夏季，要采取一切可能的措施，降低使用環(huán)境的溫度，最好使環(huán)境溫度保持在35℃以下。適當(dāng)調(diào)低電池組的充電最高控制電壓，可以減少水的電解，使電解液中水分的損失得到有效的控制，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
(2) 閥控鉛酸蓄電池是密封式電池，不是不維護(hù)電池，必須正確使用和精心維護(hù)。
參考文獻(xiàn)
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