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電信級(jí)12V蓄電池在接入網(wǎng)上的應(yīng)用
0??? 引言
??? 縱觀國(guó)內(nèi)接入網(wǎng)配套12V蓄電池的發(fā)展，2000年是個(gè)分水嶺。在這一年發(fā)生的兩件事值得再次回顧：其一是原華為電氣的接入網(wǎng)—蓄電池攻關(guān)小組在廣泛調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，首次提出電信級(jí)12V電池概念并開發(fā)出新一代接入網(wǎng)配套電池（即目前艾默生的Telion系列電信級(jí)12V電池）；另一重要事件是原河北電信在面對(duì)接入網(wǎng)配套12V電池（UPS類型電池）高故障率的困擾下，主動(dòng)出擊對(duì)接入網(wǎng)配套電池進(jìn)行選型，改變了原先單一由接入網(wǎng)OEM供應(yīng)商選配電池的狀況，極大提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量。然而有趣的巧合是，當(dāng)時(shí)的原河北電信選擇了原華為電氣的電信級(jí)12V電池，并且雙雙在2001年年底，一個(gè)因南北電信拆分組建為河北通信，一個(gè)因加入艾默生電氣更名為艾默生網(wǎng)絡(luò)能源。
??? 接入網(wǎng)配套蓄電池的狀況可歸納為以下幾點(diǎn)：
??? ——使用條件方面，農(nóng)村與城市差異較大（包括電網(wǎng)條件和環(huán)境溫度）；
??? ——產(chǎn)品品種方面，在沒有選型的地區(qū)，產(chǎn)品質(zhì)量表現(xiàn)為良莠不齊；
??? ——使用狀況方面，UPS類型產(chǎn)品失效率較高，成為影響網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行的隱患之一；
??? ——更新?lián)Q代產(chǎn)品方面，符合接入網(wǎng)使用要求的電信級(jí)12V電池使用效果良好。
1??? 接入網(wǎng)配套12V蓄電池
1.1??? 使用壽命
??? 蓄電池制造商提供的蓄電池設(shè)計(jì)壽命均為特定條件下的理論值，不能等同實(shí)際使用壽命。實(shí)際使用壽命與使用條件（環(huán)境溫度、放電深度、斷電頻度、蓄電池管理等）密切相關(guān)，與設(shè)計(jì)壽命存在一定差異，甚至相差甚遠(yuǎn)。表1為同期投入運(yùn)行的UPS類型12V 100A·h蓄電池使用壽命統(tǒng)計(jì)結(jié)果（以蓄電池額定容量的80％作為壽命終止標(biāo)志），可以看出，使用時(shí)間一年以下的蓄電池比例占30％，使用時(shí)間兩年以下的蓄電池比例高達(dá)58％，而使用時(shí)間超過兩年的蓄電池比例只占12％。
表1??? 接入網(wǎng)蓄電池使用壽命統(tǒng)計(jì)表
| 運(yùn)行時(shí)間 | 一年以下 | 一年以上兩年以下 | 兩年以上 |
|---|---|---|---|
| 比例 | 30％ | 58％ | 12％ |
1.2??? 維護(hù)調(diào)查
??? 目前接入網(wǎng)配套12V蓄電池大多是內(nèi)置到主設(shè)備機(jī)柜的最下層，日常接入網(wǎng)維護(hù)有時(shí)會(huì)忽視對(duì)電池的檢查。表2為我們通過問詢調(diào)查的方式獲得的有關(guān)接入網(wǎng)內(nèi)置電池的維護(hù)情況?？梢钥闯?，用戶對(duì)蓄電池維護(hù)方法不但非常了解，而且具有豐富經(jīng)驗(yàn)，但在接入網(wǎng)電池維護(hù)人員配置以及維護(hù)實(shí)施方面尚存在一定薄弱環(huán)節(jié)，目前能自行維護(hù)的比例只占到23％，不能顧及的比例高達(dá)近80％。
表2??? 接 入 網(wǎng) 配 套 蓄 電 池 維 護(hù) 調(diào) 查
| 是否了解蓄電池維護(hù)方法 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 情況 | 很了解 | 比較了解 | 不了解 | |
| 比例 | 54％ | 46％ | 0％ | |
| 能否對(duì)蓄電池進(jìn)行正常維護(hù) | ||||
| 情況 | 有能力且能維護(hù) | 有能力但不愿維護(hù) | 有能力但維護(hù)不過來 | 沒有能力維護(hù) |
| 比例 | 23％ | 38％ | 39％ | 0％ |
??? 從蓄電池維護(hù)角度考慮，以下因素在蓄電池選配時(shí)需要給予重視：
??? ——蓄電池性能價(jià)格比在使用環(huán)境不理想、交通位置較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，設(shè)備可靠性（質(zhì)量性能）為首要考慮因素，價(jià)格因素其次（在合理的電池性能價(jià)格比范圍內(nèi)）；
??? ——12V電池的選型根據(jù)接入網(wǎng)實(shí)際使用要求，遵照YD/T799－2002標(biāo)準(zhǔn)，制定蓄電池相應(yīng)選型規(guī)范；
??? ——主、輔設(shè)備捆綁（一體化）配套方式由于接入網(wǎng)存在分散建設(shè)的特點(diǎn)，工程安裝、維護(hù)工作量較大，加上部分設(shè)備將蓄電池內(nèi)置，總的來說，主、輔設(shè)備一體化配套應(yīng)為優(yōu)選方案；
??? ——優(yōu)化12V電池配置從海外交鑰匙工程的蓄電池配置設(shè)計(jì)來看，將設(shè)計(jì)容量“一分為二”是主流趨勢(shì)，它可以提高系統(tǒng)供電安全。比如48V 200A·h，采用2組48V 100A·h并聯(lián)方式，比1組48V 200A·h可靠性要高。
2??? 優(yōu)化設(shè)計(jì)
??? 艾默生用于接入網(wǎng)配套的蓄電池，設(shè)計(jì)指標(biāo)遵循YD/T799－2002，獲得用戶普遍認(rèn)可。
2.1??? 容量設(shè)計(jì)
??? 首次放電即可達(dá)額定容量的100％。
??? 在規(guī)定的條件下，蓄電池額定容量是指完全充電后所能提供的由制造廠標(biāo)明的A·h容量。其中C10為10h率額定容量A·h；C3為3h率額定容量A·h，數(shù)值為0.75C10；C1為1h率額定容量A·h，數(shù)值為0.55C10。
??? 艾默生電池設(shè)計(jì)容量充裕，均可以通過用戶嚴(yán)格的容量測(cè)試，但通用型UPS類電池（如高功率設(shè)計(jì)類型）主要是恒功率放電有優(yōu)勢(shì)（12V 100A·h 15min率為370W），采用YD/T799－2002方法驗(yàn)收往往難以達(dá)到要求。
2.2??? 活性物質(zhì)設(shè)計(jì)
??? 鉛酸蓄電池正極活性物質(zhì)為二氧化鉛，負(fù)極活性物質(zhì)為海綿鉛?；钚晕镔|(zhì)利用率的降低，可以有效延長(zhǎng)電池使用壽命，但相對(duì)增加了電池總重量。艾默生電池重量（T12V100SE/A、T12V100SE/B）約為42kg，完全滿足YD/T799－2002中5.6.2條要求。
2.3??? 深放電恢復(fù)指標(biāo)設(shè)計(jì)
??? 接入網(wǎng)配套蓄電池往往是小電流、長(zhǎng)時(shí)間深放電應(yīng)用，電池發(fā)生深放電情況往往難以避免，艾默生電池通過以下改進(jìn)設(shè)計(jì)來提高電池深放電恢復(fù)能力：
??? ——提高板柵合金Sn含量，以減少板柵與鉛膏之間不動(dòng)態(tài)層的形成，提高充電效率；
??? ——改進(jìn)板柵結(jié)構(gòu)，采用錯(cuò)位式柵格結(jié)構(gòu)（高功率電池采用放射狀結(jié)構(gòu)較好），同時(shí)增加電池極板厚度（提高抗應(yīng)力強(qiáng)度，防止板柵變形、減少鉛膏軟化松動(dòng)，增強(qiáng)板柵耐腐蝕能力）；
??? ——鉛膏改型，延長(zhǎng)鉛膏被鈍化時(shí)間，適合長(zhǎng)時(shí)間放電。
2.4??? 內(nèi)置集氣排氣設(shè)計(jì)
??? 用于接入網(wǎng)設(shè)備的集氣排氣裝置得到越來越多用戶的認(rèn)可，可以將蓄電池充電過程產(chǎn)生的氣體（氫氣混合氣體及微量酸霧），經(jīng)收集、中和后排放到設(shè)備之外，有效避免發(fā)生爆炸、腐蝕等嚴(yán)重事故。
2.5??? 綜合比較
??? 詳見表3所列。
表3??? 艾默生電信級(jí)電池與典型UPS級(jí)電池比較
| 項(xiàng)目 | UPS級(jí)電池
12V 100A·h | 艾默生電信級(jí)電池
12V 100A·h | 說明 |
|---|---|---|---|
| 設(shè)計(jì)壽命/年 | ≥8 | ≥12 | 電信級(jí)電池可靠性更高 |
| C10容量/A·h | 93＊（C20為100） | >105 | 通信標(biāo)準(zhǔn)≥100 |
| 重量/kg | ≈33 | ≈42（內(nèi)置）；54（外置） | 電信級(jí)12V電池的物料構(gòu)成與2V電池相近 |
| 板柵合金 | 普通低錫 | 低鈣高錫 | 高錫材料有利于深放電恢復(fù)和提高耐腐蝕能力，但成本相對(duì)高 |
| 板柵厚度/mm | ＋2.65 | ＋4.2 | 厚板提高電池耐深放電應(yīng)力變形和抗腐蝕能力 |
| 殼體材料 | PP/普通ABS | ABS/高強(qiáng)度，V0阻燃等級(jí) | 內(nèi)置設(shè)備應(yīng)用時(shí)須阻燃 |
| 極柱密封 | 一層膠封 | 三層密封 | 解決電池漏液的關(guān)鍵技術(shù) |
| 深放電短接恢復(fù) | ≈60％ | ≈90％ | 通信應(yīng)用關(guān)鍵指標(biāo) |
| 集氣排氣裝置 | 無 | 有 | 設(shè)備內(nèi)置應(yīng)用時(shí)須保護(hù)主設(shè)備免遭酸霧腐蝕 |
3??? 應(yīng) 用 情 況
3.1??? 抽 樣 調(diào) 查 說 明
??? 為 了 解 艾 默 生 電 信 級(jí) 12 V 100 A· h電 池 在 接 入 網(wǎng) 配 套 方 面 的 使 用 情 況 ， 特 別 選 擇 電 網(wǎng) 條 件 、 環(huán) 境 溫 度 有 一 定 代 表 性 的 地 區(qū) 進(jìn) 行 抽 樣 檢 測(cè) 。
3.2??? 睢 縣 接 入 網(wǎng) 點(diǎn) 蓄 電 池 使 用 狀 況 調(diào) 查
??? 睢 縣 共 有 30個(gè) 點(diǎn) 采 用 艾 默 生 電 池 ， 本 次 調(diào) 查隨 機(jī) 抽 樣 6個(gè) 點(diǎn) ， 其 中 5個(gè) 點(diǎn) 直 接 斷 開 交 流 電 由蓄 電 池 對(duì) 負(fù) 載 供 電 ， 負(fù) 載 工 作 電 流 約 3 A， 放 電 開始 蓄 電 池 電 壓 平 均 51.02 V， 人 工 停 止 放 電 時(shí) 的 電壓 平 均 為 48.24 V， 放 電 過 程 單 體 電 池 電 壓 一 致 性良 好 ， 平 均 放 電 時(shí) 間 約 20 h； 另 一 個(gè) 點(diǎn) 采 用 3 h率放 電 ， 放 電 電 流 25 A， 放 電 3 h后 蓄 電 池 電 壓 為46.1 V， 結(jié) 果 十 分 理 想 （ 3 h率 容 量 標(biāo) 準(zhǔn) ： 以0.25C10電 流 放 電 到 終 止 電 壓 43.2 V時(shí) ， 放 電 時(shí)間 ≥ 3 h） 。
??? 抽樣測(cè)試結(jié)果滿足應(yīng)用要求。
3.3??? 阜平縣蓄電池使用狀況調(diào)查
??? 隨機(jī)抽查一組48V 200A·h電池（由12V 100A·h兩組并聯(lián)組成），投入運(yùn)行時(shí)間為2000年12月下旬，采用1h率放電，放電電流110A，放電1h，蓄電池組電壓為45.2V，容量合格。
??? 抽樣測(cè)試結(jié)果滿足應(yīng)用要求。
3.4??? 永清縣蓄電池使用狀況調(diào)查
??? 隨機(jī)抽查一組48V 200A·h電池（由12V 100A·h兩組并聯(lián)組成），采用3h率放電，放電電流50A，放電3h，蓄電池組電壓為43.94V，容量合格。
??? 抽樣測(cè)試結(jié)果滿足應(yīng)用要求。
4??? 結(jié)語
??? 接入網(wǎng)配套12V電池優(yōu)選電信級(jí)12V電池，盡量減少選用UPS類型電池。幾年來的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)顯示，符合YD/T799－2002標(biāo)準(zhǔn)的電信級(jí)12V電池在接入網(wǎng)的實(shí)際使用情況，比UPS類型電池有明顯改善。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論