通信电源蓄电池故障和对策

通信电源蓄电池故障和对策通信电源在中心机房和基站使用大量的蓄电池，由于几方面的原因，造成蓄电池的早期损坏，原订使用8年的蓄电池，到3年多一点时间，就发生结构容量降低到标称容量的80％以下。对这种不正常的损坏，采取一些不复杂的技术措施，是完全可以避免的。1存在问题1．1蓄电池不合理的并联通信蓄电池组大量采用并联组合结构，现在分析并联电池组的固有技术问题。新电池组投入使用，并联充电刚开始电流不均匀,但电池会自动调节，最后达到一致，这是许多人看到的现象。电池使用一段时间后，情况就不同了。通信用蓄电池，在浮充的条件下充电时间远远大于放电时间，电池的保有容量CB值始终处于较高的状态，应在95％以上。在这种条件下，电池的不可逆硫酸盐损伤是不可能发生的，但实际并不是这样。通信电源蓄电池发生普遍的硫酸盐损伤，许多公司从事电池容量复原的工作，缓解了购买新电池资金短缺的困难。造成这种损伤的内在原因是什么，用什么对策解决，现在作一分析和探讨。蓄电池的内阻很小，单个500Ah电池的内阻mQ的数量级上。基站工作电流48A±2A，通常是在50A左右，基本工作在C10放电条件下。许多基站的蓄电池组，现在采用先串联成两组电池，再把两组电池并联的结构。蓄电池使用2年左右，电池的内阻就会有较大的差异，表现出个别电池处于容量“落后”状态。在并联条件下，电池内阻稍有差异就会导致电流分配不均衡。由于两个分支电路没有电流表，所以电流不均衡的程度没有被注意。当第1组电池中某个电池内组增大时,会造成本组电池充电不足（充电电流变小），另一组电池发生过充电,这就加速了电池的损坏。现在分析并联电池在使用中的特殊问题。團1■电池的井联工作分析在图團1■电池的井联工作分析在放电时：i=iA+iB在充电时：i=ia+ib如能保障：iA=iB、IA=IB，这个并联电池组工作状态是正常的。但这只是理想状态，在实际工作中：iAHiB、IAHIB。A、B两个电池组串联的单节数越多，A、B之间充放电的电流差值就越大。现用两个实例说明这个问题。国内某厂生产的汽车，起动时用24V，起动后用12V的发电机充电。两个汽车电池，虽然都是6个单格，标称电压都是12V，实际电压值却有小的差异。这是由于电池中电液密度不一致和联接的电阻不一致造成的。即使新电池启用时注入的酸是同密度的。在后来的使用中因种种原因也会造成差异。在电压相差较多时，并联瞬间会看到明显的火花。这样的电池配合使用，起动发动机时看不出有什么问题，转入充电工况时，两个电池各自得到的充电电流是不一样的。由于铅电池内阻很小，所以两组电池内部性能略有差异，会使整个电池组的充电结果表现出明显不同。电压较高的电池得到的充电电流小，电压较低的电池得到的电流大；得到电流大的电池温升高，温升高导致电解液密度下降，密度降低又导致电池组端电压低，这是一个恶性循环。这种破坏是以加速度方式进行的。用手触摸并联使用的汽车电池，常可明显感到两个电池温度不一样，温度高的电池处于重负荷，温度低的电池不处于工作状态。如果电池内部没有损坏，调节两节电池中电液的密度使其一致，可减缓这种恶性循环。如果两电池中有某个单格损坏，由于端电压偏低太多，充电电流全部从该级电池中流过，不但该组12V电池报废，另一组也会因长时间得不到补充电而加速硫化。作为储能器件，无论蓄电池在浮充条件还是恒流充电条件下工作，这种方式的损坏都是存在的。由德国进口的依发W50载货汽车和我国某厂的柴油汽车，其起动电机是24V，发电机却是12V。发动机起动时，转换开关将两节12V电池串联起来；发动机起动后，再用转换开关将两节12V电池串联起来。这两种车型上的电池，其寿命比其它车短的多。铁路部门使用的东方红型机车，最初设计起初电池组采用两组96V电池并联构成，每组用8个12V的6Q—180电池串成。电池由于充电不均衡常使电池

单组发热，常常走到电池仓，还没有打开电池仓门，就能感到一股热浪，电池故障多，损坏率高。后改为48个N300电池串联工作，电池故障率，消耗量均锐减。图2菁电池粗的合理并联结构有时，没有合适的大容量电池供使用，或由于安装尺寸所限，只能采用小容量电池并联使用。这时应按图2所示方式并联，在标称电压相同的结点上并联一条“均压线”由于均压线的作用，故障电池的不良影响不会影响到单组蓄电池的充电分配电图2菁电池粗的合理并联结构有一种意见，认为“先并联、后串联”的效果是扩大电池的使用容量，不如用1组大容量的电池替代，但是在实际使用中，这两种情况的效果使不同的。前者可在连续供电的条件下，对电池进行检测，如发现失效电池，在保障连续供电的条件下，可方便地予以检测、判断和更换。如使用大容量的一组电池，更换电池时必须中断直流系统供电，这在基站条件下规定必须在晚间12：00以后才能作业，十分不便。1．2对蓄电池卧式安装电池采用卧式安装，由于补充电解液的数量不能达到富液的程度，内部散热条件不如富液结构。在基站使用条件下，电池适宜采用立式安装，由于空间富裕，没有必要按照卧式安装。贫液式密封蓄电池对缺水敏感，有的电池运行中水分散失10％，就会使容量下降到80％以下。在实际电池容量的除硫化维护工作中，向蓄电池内的补水量大都在1〜1.5升，以降低电池对缺水的敏感性。由于在基站工作条件下，电池的浮充电压在2.20〜2.25V，电池不工作在析气电压以上，采用富液式结构对延长蓄电池使用寿命较为为有利。在紧装配条件下，由于正负极板间距远小于极板的高度，正极产生的氧气向负极扩散要比上浮容易得多，富液结构对氧化和吸收的效率影响较少，不少厂家都采用富液式向用户供货。采用富液式结构，在2.3V浮充条件下，由于F4滤酸片的过滤，不会有酸雾逸出，这可用PH试纸检验。1．3采用连体电池在UPS电源中，都使用12V的连体电池。到UPS电源功率较大时，许多地方仍然采用连体电池。连体电池有个连带报废的弊病，连成一体的6个电池，其中有一个失效，其余的5个也跟着报废。电池容量大于100AH，建议采用单体电池经济上较为合算。1．4对密封蓄电池不做容量维护对密封蓄电池，电池销售商家宣传的“免维护”，是一个商业名词。但由于用户缺乏蓄电池的专业知识，就误认为电池不需要任何维护。在生产实践中，出了不少事故。阀控式密封蓄电池不应免维护,而是需要更专业化维护,这种维护的技术工艺比开口电池严格的多,稍有不慎,就会使电池发生永久性损坏。为了纠正“免维护”一词的误导，96年邮电部YD／T799号标准中。已规定采用：阀控式密封电池，简称密封电池。铁路部门在多年的使用中，也认识到这个问题。于2004年制定了“密封蓄电池检修规程”，以铁道部标准发布，首先在全国机务系统执行。标准中就密封蓄电池的维护作了规定。多年的实践证明，及时合理的保养几乎可使蓄电池的使用寿命延长一倍。通过以上的分析，做好这一工作，需要依靠专业队伍。这个队伍，应有熟悉蓄电池技术和使用要求的专业技术人员、合理的操作工艺、完备的管理制度和专业检测维护设备。目前为了降低蓄电池使用成本，有的地区委托蓄电池服务人员对报废电池进行容量复原。在这方面，清华大学的“清大环科”公司的容量复原技术已获得信息产业部的认可，处于国内领先水平。采用这一技术，在黑龙江，天津、河南、内蒙、四川、安徽、江苏、云南等地，对许多电池组进行了有效的容量复原。如果把目前的“先损坏，再复原”管理方式，改为新电池上机后就做好维护，减少蓄电池的非正常损坏，会用较低的成本长时间保持较高的容量。这项工作正在试验中，试验结束后，就会有可操作的工艺数据。1．5均充电压和浮充电压与析气电压差值较大有的标准设计密封蓄电池充电状态在2.4V工作。GT/T18332—2001《电动道路车辆用铅酸蓄电池》规定，阀控密封蓄电池采用14.4±0.1V充电，平均每个单节就是2.4V。某通信蓄电池，说明书规定可在2.35V/单节条件下浮充。通信基站现用2.25V电压浮充，没有充分利用铅钙合金析气电压高的优点，降低了补充电的充电效率，使蓄电池保有容量低下。浮充电压可提高到2.35V,蓄电池保有容量相应可提高30%〜40%。对应的总浮充电压是56.4V。有的电池在2.25〜2.32V的浮充电压下，电池有明显的析出气体现象，这是由于电池的板栅铸造时采用铅铢合金造成的。采用铅钙合金，电池的析气电压会提高0.1V,就不会发生这一现象。6基站放电中“掉站”电压设置偏高现行掉站报警电压设定为46V，到这个电压值，只允许电池用3A的电流供应给传输设备。在现在的设定电压下，对应的蓄电池保有容量在40%〜50%左右，按标称容量500AH计算，有200AH的可用容量，可持续供电66小时。这个设定，是不合理的。由于通常市电检修停电，通常不超过24小时，建议把掉站电压设定为1.85V,对应的保有容量是15%，保有容量是75AH，仍可向传输设备供电25小时。这样做，40%的容量可使掉站时间推迟200AHF50A=4H。表中数据是对1组500AH蓄电池50A放电的总电压记录。空载1H2H3H4H5H6H7H8H总电压53.1V48.147.847.547.046.646.145.544.4单节电压2.21V2.001.991.971.9581.941.921.8951.851．7检测显示系统没有校验标准通信设备上的电压显示和控制，没有规定校验的工艺方法和时间周期，这是不对的。这种维护工作标准上的漏洞，是由于标准制定者对该电压的精度重要性认识不足，显示电压的1%波动会造成蓄电池组的保有容量有20%的波动。现在无法知道基站设备上电压显示值的实际偏差。有的蓄电池组，容量检查是达标的，但到基站上使用，用设备模拟市电中断，检验蓄电池供电能力，却被判断为不合格。估计就是电压显示精度偏差造成的误判断，电压显示偏低0.5V，就会把把半数左右的蓄电池容量判断为不合格。该电压值的校准应采用0.5级电压表做基准。1．8容量维护的巡检周期和检测仪表密封蓄电池，是电池技术的一个大进步。通信部门采用密封蓄电池，有其利

也有其弊。其弊就是密封电池的技术状态是隐蔽的，这对重要场合就不合适。在通信基站，属无人值守，定期的巡检如不能发现不良处所，对设备的安全运行是不利的。电池的故障，都是慢性发展过程，从出现不良症状到失效，统计表明，有一个6〜8个月的漫长过程。铁路机车用密封蓄电池的检修规程，规定3个月检测一次。结构容量小于50％的电池报废。凡是执行这种检测周期的机务段，都消除了由电池引发的机车故障。在检修记录中，对照两次的检测记录，就可看出不良单节电池的失效过程，这次检测失效的电池，上次检测数据就有偏低的记录。通信电源的工作条件远比机车有利，机车的起动电流峰值达2000A，平均1300A，通信电池的工作电流约50A左右。机车行车时的振动远比客车强烈，通信电池没有振动。和机车蓄电池类比，通信电池的检测周期，6个月1次较为合适，在这段时间里，在巡检中。如果发现不良处所，可及时采取相应措施，电池的使用寿命就可成倍的延长。在线检测一组蓄电池24个单节，S3善电池保有春量甌仪用保有容量检测仪，1个人操作，需要时间不超过15分钟。S3善电池保有春量甌仪检测仪的基本原理是利用蓄电池动态内阻与保有容量直接相关的特性，检测蓄电池时，给电池施加一个200A的负载，计算机把电池端电压值按时锁定，该值就是保有容量值的对应表征电压值。这种检测方法，与检测静态内阻的电导式内阻仪完全不同，数据表达的可靠性很高，是蓄电池在线维护的必备检测设备。2长远解决方案在“邮电部”那个年代