通信基站蓄電池的選用與保養(yǎng)
摘要：蓄電池是通信基站供電系統(tǒng)的主要蓄電手段，本文以蓄電池在通信基站供電系統(tǒng)中的工程應(yīng)用為主旨，著力介紹了通信基站供電系統(tǒng)中蓄電池電源的選擇、安裝與維護(hù)，對(duì)于蓄電池電源在通信基站供電系統(tǒng)中的工程應(yīng)用有著重要的實(shí)踐意義。
關(guān)鍵詞：通信基站；蓄電池；工程運(yùn)用
中圖分類號(hào)：TN915，TQ152
Abstract: Battery is a basic way of power supply for communications base stations. Focused on the engineering applications of batteries in the communication stations, this paper introduces the selections, installations and maintenances of batteries for communication stations, which has the great practical signification for power supply system in field of communication stations.
Keywords: Communication Base Station; Battery; Engineering Application
隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，通信基站的建設(shè)越來(lái)越廣泛，蓄電池作為通信基站供電系統(tǒng)的重要組成部分，在通信基站電源系統(tǒng)建設(shè)中具有舉足輕重的地位，選擇合適的蓄電池電源，并對(duì)其實(shí)施合理的安裝和科學(xué)的維護(hù)是蓄電池電源發(fā)揮作用的基石，蓄電池電源的工程運(yùn)用在通信基站的建設(shè)與維護(hù)過(guò)程中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
1 蓄電池的選擇
1.1 通信設(shè)備對(duì)蓄電池電源的基本要求
蓄電池是保障通信設(shè)備不間斷供電的核心設(shè)備，通信設(shè)備對(duì)供電質(zhì)量的要求決定了對(duì)蓄電池設(shè)備的要求：
（1）使用壽命長(zhǎng)
從投資經(jīng)濟(jì)性考慮，蓄電池的使用壽命必須與通信設(shè)備的更新周期相匹配，即10年左右。蓄電池的使用壽命與蓄電池工作環(huán)境以及循環(huán)充放電的頻次有關(guān)，充放電頻率越高，蓄電池使用壽命越短。
（2）安全性高
蓄電池電解質(zhì)為硫酸溶液，具有強(qiáng)腐蝕性。此外，對(duì)于密封蓄電池，蓄電池的電化學(xué)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生氣體，增加蓄電池內(nèi)部壓力，壓力超過(guò)一定限度時(shí)會(huì)造成蓄電池爆裂，釋放出有毒、腐蝕性氣體、液體，因此蓄電池必須具備優(yōu)秀的安全防爆性能。一般密閉蓄電池都設(shè)有安全閥和防酸片，自動(dòng)調(diào)節(jié)蓄電池內(nèi)壓，防酸片具有阻液和防爆功能。
另外，蓄電池還必須具備安裝方便、免維護(hù)、低內(nèi)阻等特性。
1.2 蓄電池容量的選擇依據(jù)
蓄電池容量的選擇要根據(jù)市電供電情況、負(fù)荷量的大小及負(fù)荷變化的情況等因素來(lái)決定。一般蓄電池容量的確定主要依據(jù)如下：
市電供電類別；
蓄電池的運(yùn)行方式；
忙時(shí)全局平均放電電流。
在以上主要依據(jù)中，市電供電類別分為四類，對(duì)于不同的供電類別，蓄電池的運(yùn)行方式和容量的選擇是不同的。例如，一類市電供電的單位，可采用全浮充方式供電，其蓄電池容量可按1小時(shí)放電率來(lái)選擇；二類市電供電的單位，可采用全浮充或半浮充方式供電，其蓄電池容量可按3小時(shí)放電率來(lái)選擇；三類市電供電的單位，可采用充放電方式供電，其蓄電池容量可按8～10小時(shí)放電率來(lái)選擇。放電率與電池容量的關(guān)系可見表1。
表1 不同放電率的放電電流和電池容量
Table 1 Discharge currents and battery capacities under different discharge rates
此外，忙時(shí)全局平均放電電流也是決定所裝蓄電池容量的重要因素。
選擇蓄電池的容量可按下述公式計(jì)算：
式中，Q──蓄電池容量（安培小時(shí)）；
I平均──忙時(shí)全局平均放電電流；
Kn──容量轉(zhuǎn)變系數(shù)，即n小時(shí)放電率下，蓄電池容量與10小時(shí)放電率的蓄電池容量之比。
t──實(shí)際電解液的最低溫度。蓄電池室有采暖設(shè)備時(shí)，可按15℃考慮；無(wú)采暖設(shè)備時(shí)，則按所在地區(qū)最低室內(nèi)溫度計(jì)算，但不應(yīng)低于0℃。
25──蓄電池額定容量時(shí)的電解液溫度；
0.006──容量溫度系數(shù)（即電解液以25℃為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，每上升或下降1℃時(shí)所增加或減少的容量比值）。
為了便于計(jì)算，可將上述公式簡(jiǎn)化為：
Q＝K·I平均
式中，K──電池容量計(jì)算系數(shù)。
2 通信基站蓄電池的安裝
2.1 蓄電池安裝的地點(diǎn)選擇
電池工作和存放的地點(diǎn)應(yīng)該清潔、通風(fēng)、干燥，嚴(yán)禁有火花、火焰等引燃物，并配備有滅火器，電池安裝地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離熱源和易產(chǎn)生火花的地方，避免陽(yáng)光直射，周圍無(wú)有機(jī)溶劑和腐蝕性氣體。同時(shí)，也應(yīng)避免空調(diào)或通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)口直接影響電池單體溫度，造成電池電壓不均勻。
2.2 蓄電池安裝的溫度要求
電池系統(tǒng)的工作環(huán)境溫度一般要求在攝氏15℃至30℃之間。由于電池在攝氏25℃的溫度下運(yùn)行性能最佳，因此需安裝空調(diào)，以保證電池具有更優(yōu)良的性能及更長(zhǎng)的服務(wù)周期。
2.3 蓄電池安裝空間的要求
應(yīng)保證有足夠的空間來(lái)安裝電池。由于電池安裝方式有很多種，單體有豎放和橫放兩種方式，整組由單層安裝有雙層及多層，因此不能明確規(guī)定如何安裝是最恰當(dāng)?shù)模莆諑讉€(gè)原則：
（1）便于每個(gè)單體電池電壓的檢測(cè)；
（2）便于每個(gè)單體電池的更換；
（3）便于觀察每個(gè)單體電池外表情況（是否可以看到表面的溢酸，極柱和連接條的腐蝕）；
（4）單體電池之間要留有一定的空隙，便于電池的散熱。
2.4 蓄電池安裝樓面的承載能力
由于閥控密封式鉛酸蓄電池的主要原料是鉛，大家都知道鉛的比重在常用金屬里是最大的，蓄電池是體積小、重量大，安裝時(shí)要綜合考慮空間大小、地面和樓面的承載能力，一般在樓面建議采用單層平鋪，增大接觸面積，減少單位面積的壓力，嚴(yán)格按照國(guó)家和廠家所提供的關(guān)于樓面安裝負(fù)載能力要求做。
3 移動(dòng)通信基站蓄電池維護(hù)
3.1 維護(hù)規(guī)則
浮充電壓：在環(huán)境溫度25℃情況下的正常的浮充電壓為2.23V～2.25V/單體。溫度補(bǔ)償系數(shù)為：-3.5mV/℃。當(dāng)電池浮充運(yùn)行時(shí)，蓄電池單體電壓不應(yīng)低于2.18V，如單體電壓低于2.18V，則需要進(jìn)行均衡充電。
均衡充電（即均充）：均衡充電是一般采用恒壓限流進(jìn)行充電，充電電壓按2.35V/單體（環(huán)境溫度25℃）。溫度補(bǔ)償系數(shù)為：-5 mV/℃。均充頻率一般為2月一次。
（5）連接處有無(wú)松動(dòng)（新裝電池半年內(nèi)需全部緊一次，以后一般一年一次即可）。
實(shí)際案例：在電池維護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一些電池極柱松動(dòng)，但主要是在新裝電池上出現(xiàn)較多，而且都是比較嚴(yán)重的虛接，導(dǎo)致電池不能正常使用。
（6）出現(xiàn)兩組同樣的電池組充放電電流不同，單體壓差大，除了電池本身的原因外，就是連線與極柱接觸不良所致，所以新裝電池必須半年內(nèi)就緊固一次，而經(jīng)過(guò)二次緊固的電池后期一般不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的松動(dòng)現(xiàn)象。
實(shí)際案例：在做新電池容量測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)一組電池一放就空（是單極柱連接的電池組），經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有一只電池極柱的沒(méi)有緊好，螺紋差了四圈。而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)，一般老電池的極柱在長(zhǎng)期使用中松緊程度不超過(guò)螺紋的一圈，基本不會(huì)造成電池間的壓差。所以舊電池的緊固時(shí)間可能適當(dāng)延長(zhǎng)，節(jié)省工作量。
此外，也要注意定期對(duì)開關(guān)電源的電池管理參數(shù)進(jìn)行檢查，保證電池參數(shù)符合要求。
3.3 蓄電池容量測(cè)試
（1）蓄電池每年可以以實(shí)際負(fù)荷做一次核對(duì)性放電，放出額定容量的30%～40%（10小時(shí)率）。因該方法是最簡(jiǎn)捷、最節(jié)約人力物力的測(cè)試方案。有幾個(gè)可操作的方法：
A、利用一些智能開關(guān)電源控制器自帶測(cè)試軟件，可對(duì)電池進(jìn)行核對(duì)性放電。它是設(shè)定一個(gè)比較低的浮充電壓，電池電壓比整流器高，負(fù)載轉(zhuǎn)為電池供電，電源內(nèi)部有電池容量計(jì)算公式，可以計(jì)算實(shí)際放出容量。如果電池電壓下降較快，放出容量倒不多，則說(shuō)明電池容量不足。另外一些開關(guān)電源不帶這些功能的，可以手動(dòng)降低浮充電壓，相當(dāng)于上面的放電方式的手動(dòng)操作。
B、還有一種方法是干脆把整流器關(guān)掉。但是這樣操作風(fēng)險(xiǎn)較大，如果電池很差，電壓急速下降會(huì)影響用電設(shè)備。而前面介紹的方法是不會(huì)出現(xiàn)這種情況，因?yàn)樗鼪](méi)有關(guān)閉整流器的輸出，當(dāng)電池電壓急速下降到設(shè)定的電壓時(shí)，會(huì)轉(zhuǎn)為由整流器供電。
C、在日常的工作中還有一個(gè)取巧的地方就建立在第三種方式上的。通常，一些無(wú)人基站每年都有各種原因的停電，有些停電時(shí)間長(zhǎng)的需要去發(fā)電搶修，可以讓發(fā)電搶修人員帶好萬(wàn)用表和記錄表格，在電池電壓不是很低的情況下快速測(cè)量單體電池電壓和總電壓，負(fù)載電流，查看停電記錄，可以得到一份電池的容量測(cè)試記錄。這是花時(shí)間最少、最節(jié)約人力物力的方法，同時(shí)也能得到電池最新的容量情況。
（2）每3年做一次容量試驗(yàn)，放出額定容量的80%（10小時(shí)率）。
根據(jù)國(guó)家有關(guān)要求，蓄電池每3年做一次容量試驗(yàn)，放出額定容量的80%（10小時(shí)率），6年以后每年做一次（蓄電池容量滿足額定容量的80%表示電池合格，可以正常使用）。現(xiàn)在一般用智能負(fù)載測(cè)量，自動(dòng)記錄貯存放電數(shù)據(jù)，自動(dòng)結(jié)束放電，后期通過(guò)軟件對(duì)數(shù)據(jù)分析。一般基站最安全的測(cè)試方式是第一天測(cè)量一組電池，第二天測(cè)量第二組電池。理論測(cè)試時(shí)間是每次8小時(shí)（10小時(shí)率）。這里有一個(gè)利用智能負(fù)載放電的實(shí)際操作方法：一天兩組（因?yàn)橐话慊局慌鋫淞藘山M蓄電），白天放一組，晚上放一組；測(cè)試時(shí)間也有原8個(gè)小時(shí)改為7個(gè)小時(shí)。這樣做有幾個(gè)原因，放電的效率提高了很多，基站來(lái)回的次數(shù)少了一次，節(jié)約了成本，電池雖少放一個(gè)小時(shí)，但不要擔(dān)心，通過(guò)長(zhǎng)期的測(cè)試比較，一般電池放7個(gè)小時(shí)，回去做數(shù)據(jù)分析后安全可以得出是否滿足額定容量80%的結(jié)論。另外一個(gè)重要的原因就是電池放電深度越深，電池容量越不易恢復(fù)，所以少放一個(gè)小時(shí)對(duì)蓄電池本身也比較有利。
3.4 預(yù)防性維護(hù)
局開關(guān)電源蓄電池容量下降的早期發(fā)現(xiàn)對(duì)保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行相當(dāng)重要，最好能對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。
主要方法還是對(duì)電池進(jìn)行核對(duì)性放電試驗(yàn)比較好，如果只靠平時(shí)的浮充電壓檢測(cè)基本發(fā)現(xiàn)不了容量不足的電池。只有在電池充放電時(shí)，測(cè)量電池單體電壓才能發(fā)現(xiàn)容量下降的問(wèn)題，同時(shí)也可檢測(cè)出電池接線的壓降問(wèn)題，從而進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。
3.5 在開關(guān)電源中對(duì)電池的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置
（1）均充電壓設(shè)置
正常的均充電壓設(shè)置，均充電壓的選擇一般單體2.35V就夠了，如果再高會(huì)有氣體產(chǎn)生，造成電池的失水。
實(shí)際案例：在蓄電池均充時(shí)，由于內(nèi)阻不均，個(gè)別單體電池電壓上升到2.4V以上時(shí)，氣閥里有氣體噴出，而此時(shí)的電池充電電流卻不大，其它充電電壓在2.35V以內(nèi)的就沒(méi)有氣體溢出，所以過(guò)高電壓時(shí)對(duì)電池充電是不可取的。
（2）浮充電壓設(shè)置
正常的浮充電壓設(shè)置，浮充電壓的選擇單體2.23V～2.25V之間，除了廠家另有具體要求外，新電池的選擇單體2.23V充電電壓就可以了，而舊電池側(cè)可選用2.25V，原因是新電池內(nèi)阻較小，連接端子接觸面電阻較小，各電池單體電壓也較均衡，所以一般電池單體電壓都可到達(dá)2.225V以上。而舊電池內(nèi)阻相對(duì)較大，連接端子接觸面電阻也由于長(zhǎng)時(shí)間的氧化腐蝕相對(duì)較大，有部分壓降，各電池單體電壓也不是很均衡，所以可以選用2.25V，這樣設(shè)置后一般電池單體電壓都可到達(dá)2.23V以上。
（3）負(fù)載下電控制
關(guān)于負(fù)載下電控制問(wèn)題，大容量負(fù)載二次下電，下電電壓通常設(shè)置為45V，比一般的通信系統(tǒng)規(guī)范要求44.5V高了0.5V，這樣設(shè)定的原因是從長(zhǎng)期的電池容量測(cè)試數(shù)據(jù)中得出不管電池實(shí)際容量為多少，一旦電池放電到45V，電池實(shí)際剩余不足額定容量的10%，如果只有由少量電池不足100%，電池組放電后期的電壓下降就會(huì)非?？?，留下的容量分給小負(fù)載的傳輸設(shè)備就大大減少了，為保證傳輸?shù)戎匾O(shè)備長(zhǎng)時(shí)間的不掉電，所以適當(dāng)調(diào)高。
實(shí)際案例：某基站電池容量配備相對(duì)較小，負(fù)載較大，由于設(shè)置在44.5V的下電電壓，到電池電壓下降到43.2V 電池保護(hù)電壓才維持了9分鐘。所以小幅提高電壓。至于電池保護(hù)電壓設(shè)置在43.2V 一般來(lái)講已經(jīng)比較合理了，因?yàn)槿绻傠妷合陆档竭@個(gè)范圍，電池已經(jīng)全部放空，如果電壓繼續(xù)降低，傳輸設(shè)備就不能正常工作了。