中興通信電源中興高頻開(kāi)關(guān)電源蓄電池管理

時(shí)間：2018-11-02作者：北京偉祥科技有限公司瀏覽：132

中興組合電源，產(chǎn)品有ZXDU300、ZXDU400約幾百套。每期的性能都比以前有所改進(jìn)，特別是ZXDU400，外觀簡(jiǎn)潔，功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)便，適應(yīng)性強(qiáng)。其蓄電池管理功能較是**，本人就此談一點(diǎn)心得。

　　蓄電池是組合通信電源系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,所占的投資比例也不小。加強(qiáng)對(duì)蓄電池的管理,改善其使用狀況,從而有效地延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命,對(duì)于保護(hù)投資,節(jié)約成本具有重要的意義。通信電源系統(tǒng)中采用整流器和蓄電池組并聯(lián)冗余供電方式，蓄電池組既為備用電源，又可以吸收高頻紋波電流。

　　從蓄電池的工作原理來(lái)看，由于充放電過(guò)程是可逆的，理論上電池是可以無(wú)限循環(huán)使用。但實(shí)際上充放電過(guò)程中，一方面由于較板體積的膨脹與收縮會(huì)使一些有效物質(zhì)脫落，減小較板有效面積和電池容量，另一方面有些有效物質(zhì)無(wú)法還原，而形成硬化的硫酸鉛（硫化），減小了電池容量。從影響蓄電池壽命的因素來(lái)看，通常的VRLA電池的浮充壽命為10年左右，充放電次數(shù)為1000～1200次。除了電池本身的設(shè)計(jì)、工藝水平和充放電循環(huán)周期以外，影響蓄電池使用壽命的因素還包括：1.放電深度，電池的過(guò)放電會(huì)嚴(yán)重縮短電池的使用壽命，因此要嚴(yán)禁電池的過(guò)放電；2.充電電流，充電電流過(guò)大會(huì)使電池內(nèi)盈余氣體增多，升高電池內(nèi)壓，而且滯留在正極周?chē)难鯐?huì)竄入PbO2內(nèi)層，引起較板氧化腐蝕；3.環(huán)境溫度，環(huán)境溫度越高，電池的壽命越短。應(yīng)該盡量保證電池本身的溫度在25℃左右；4.電池的不均衡性，多節(jié)串聯(lián)的電池（一般為24節(jié)）在運(yùn)行過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生容量、端壓不一致的情況，通常采用均充的方法來(lái)解決，一般的周期是720個(gè)小時(shí)，也就是說(shuō)，如果維護(hù)工作正常，電池的壽命主要決定于充放電循環(huán)周期。從充電特性來(lái)看，蓄電池的兩種充電狀態(tài)分別是正常充電和均衡充電（均充）。正常充電是電池放電之后，在不脫離負(fù)載情況下的充電，包括浮充充電、限流恒壓充電和遞增電壓充電三種。在蓄電池放電時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，采用限流恒壓充電和遞增電壓充電，在蓄電池放電時(shí)間僅為幾分鐘或者與整流器共同給通信設(shè)備供電時(shí)，采用浮充充電。

　　目前通信電源所帶的蓄電池大多都是**的閥控式密封鉛酸蓄電池。這種電池的每節(jié)單體電壓一般有2V、6V、12V三種,在使用時(shí)將多節(jié)單體串連,組成48V的蓄電池組。在對(duì)電源系統(tǒng)可靠性要求較高的場(chǎng)合,可采用兩組蓄電池并聯(lián)運(yùn)行的方式。因?yàn)楦鱾€(gè)廠家、各個(gè)型號(hào)、各個(gè)批次的蓄電池生產(chǎn)時(shí)的條件不盡相同,導(dǎo)致其內(nèi)部參數(shù)都會(huì)有一定的差異,在開(kāi)局的時(shí)候,就要求蓄電池組的單體必須是同廠家同型號(hào)同批次的,這樣方能保證其參數(shù)基本一致，可以長(zhǎng)時(shí)間使用。如果其中一節(jié)的參數(shù)與其它不同,那么它很快就會(huì)出故障,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)故障。更換電池與開(kāi)局時(shí)電池的選用也是一樣的道理,需要整組更換,如果是兩組并聯(lián)的情況,也需要將兩組全部換掉,不能只更換出現(xiàn)故障的電池單體,這樣實(shí)際上是因小失大。

　　除了定時(shí)均充外，蓄電池的日常管理的內(nèi)容也是非常多的。**的通信電源的蓄電池管理功能還包括二次下電、溫度補(bǔ)償、無(wú)級(jí)限電流等,這些措施可以保證蓄電池處于良好的使用狀態(tài),延長(zhǎng)其使用壽命。所謂二次下電功能,須從蓄電池放電時(shí)的特性談起。蓄電池在輸出能量時(shí),其兩端電壓不斷下降,當(dāng)下降到一定值(一般稱(chēng)為終止電壓)的時(shí)候,就必須斷掉其能量輸出回路,否則可能導(dǎo)致蓄電池過(guò)放電,使其壽命縮短甚至報(bào)廢。這種在終止電壓時(shí)，使蓄電池?cái)嗟糌?fù)載防止過(guò)放電的動(dòng)作和措施,叫做低電壓保護(hù)。當(dāng)電池兩端電壓降到一定值(一般比終止電壓高)時(shí),就斷掉一部分次要負(fù)載(所謂一次下電),只給剩下的主要負(fù)載供電。之后當(dāng)電壓下降到終止電壓時(shí),則將主要負(fù)載也斷掉(所謂二次下電),實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的保護(hù)。這種兩級(jí)斷開(kāi)負(fù)載的動(dòng)作和措施即二次下電。
二次下電的好處是在保證蓄電池不過(guò)放電的同時(shí),可以給重要設(shè)備提供較長(zhǎng)的供電時(shí)間,盡量減少通信中斷的損失。如果需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的二次下電功能,開(kāi)局時(shí),須將直流輸出負(fù)載分成主要和次要負(fù)載,接到相應(yīng)的分路上。**的電源設(shè)備的二次下電功能須非常靈活,可以隨意調(diào)節(jié)一二次下電電壓,并且可以設(shè)置成不作二次下電和低電壓保護(hù),滿(mǎn)足需要****通信的場(chǎng)合的需求。

　　市電斷電后,由電池組給負(fù)載和監(jiān)控模塊供電,監(jiān)控模塊對(duì)電池組的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控,并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。市電恢復(fù)后，在整流器軟啟動(dòng)過(guò)程中，監(jiān)控模塊將計(jì)算好的整流器輸出電壓電流(限流點(diǎn))參數(shù)傳遞給整流器,整流器按照這組參數(shù)來(lái)執(zhí)行。此時(shí)需要整流器具有無(wú)級(jí)限流的功能,使蓄電池得到較佳的充電電流。

　　如上所述,在組合通信電源系統(tǒng)中,對(duì)蓄電池的使用和管理非常重要,需要電源系統(tǒng)的功能非常全面,如定時(shí)均充、二次下電、溫度補(bǔ)償、無(wú)級(jí)限流等,在目前市場(chǎng)上的主要電源生產(chǎn)企業(yè)中,我們發(fā)現(xiàn)由深圳市中興通訊股份有限公司生產(chǎn)的通信電源在這方面做得比較好，一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池的全面保護(hù),節(jié)約了局方的投資,也提高了運(yùn)維的工作效率。



影響蓄電池壽命的因素分析

　　接入網(wǎng)以其建設(shè)成本低，組網(wǎng)能力強(qiáng)，能提供各種綜合業(yè)務(wù)，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，近三年來(lái)在全國(guó)得到了大力發(fā)展。但在推廣應(yīng)用的過(guò)程中，也暴露出接入網(wǎng)建設(shè)和維護(hù)中存在的諸多問(wèn)題，尤其在電源保證方面遇到的問(wèn)題較多，接入網(wǎng)發(fā)生的通信阻斷因電源保證方面的原因占50%以上，如何科學(xué)合理地解決電源**問(wèn)題，已經(jīng)成為接入網(wǎng)發(fā)展和維護(hù)工作中的一項(xiàng)重要課題。

　　為什么接入網(wǎng)會(huì)存在如此多的電源問(wèn)題呢？從客觀條件可以與通信局站做一下對(duì)比，通信局站有可靠的市電，配置有備用發(fā)電機(jī)組、空調(diào)設(shè)備，有人現(xiàn)場(chǎng)值守，所以電源障礙造成的通信阻斷較少發(fā)生，甚至目前大家使用的微機(jī)也配有UPS，在停電時(shí)可以及時(shí)保存數(shù)據(jù)。這些客觀條件多數(shù)在小的接入網(wǎng)點(diǎn)都不具備。通常1024線左右的接入網(wǎng)點(diǎn)采用居民用電或農(nóng)電，不配置發(fā)電機(jī)，不安裝空調(diào)，**，停電頻繁。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因停電造成的通信阻斷占電源障礙的91%，平均障礙歷時(shí)在150分鐘/次左右，要減少這150分/次的障礙歷時(shí)，一是大量配置小型發(fā)電機(jī)組，二是延長(zhǎng)蓄電池組的放電時(shí)間。大量配置小型發(fā)電機(jī)不僅僅是一個(gè)設(shè)備問(wèn)題，它涉及到增加維護(hù)部門(mén)的人力資源配置，增加交通車(chē)輛，從而增加運(yùn)營(yíng)成本。2000年底河南省電信公司對(duì)在用的蓄電池組進(jìn)行了容量普查，接入網(wǎng)點(diǎn)的蓄電池組普查可用率（我們把達(dá)到60%以上額定容量的蓄電池組定義為可用電池）為67.3%，也就是說(shuō)，在三年的接入網(wǎng)發(fā)展期，已經(jīng)有32.7%的蓄電池組需要較新或不能滿(mǎn)足供電需要。造成蓄電池的使用壽命短期內(nèi)終結(jié)主要有以下原因：

　　　1. 蓄電池使用環(huán)境溫度變化大（0～45℃），環(huán)境溫度的升高，將加速電池板柵的腐蝕和增加電池中的水分損失，使電池壽命大大縮短，溫度每升高10℃，電池使用壽命減少一倍。圖1為溫度與電池壽命之間的關(guān)系曲線。


圖1 環(huán)境溫度與電池壽命之間的關(guān)系

　　2. 大部分電池放電終止電壓設(shè)置不準(zhǔn)或設(shè)置困難，甚至許多電源設(shè)備沒(méi)有低電壓切換裝置，造成蓄電池組的深放電，體積增大，變形，甚至破裂。

　　3. 蓄電池組放電后沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行充電，造成電池較板硫化，使活性物質(zhì)不能還原，造成電池容量嚴(yán)重下降。

　　4. 接入網(wǎng)點(diǎn)采用的蓄電池組多數(shù)是12V系列電池，設(shè)計(jì)使用壽命3～5年。

　　5. 目前市場(chǎng)上蓄電池的質(zhì)量良莠不齊，質(zhì)量甄別困難，價(jià)格差異也較大，在電池的選用上價(jià)格起主要作用，電池的質(zhì)量難以保證，蓄電池組本身質(zhì)量不高。

　　6. 早期的接入網(wǎng)電源設(shè)備沒(méi)有充電限流功能。充電初期，電池接受電荷能力強(qiáng)，充電電流過(guò)大，正極板上的活性物質(zhì)PbSO4還原成PbO2時(shí)（負(fù)極板還原為Pb）體積變化過(guò)于激烈，收縮太快且不均，導(dǎo)致電池正極板彎曲膨脹，變形損壞。

　　7. 浮充、均充點(diǎn)設(shè)置不合理，造成電池欠充或過(guò)充。過(guò)充會(huì)造成蓄電池的排氣、失水和變形。圖2為蓄電池失水率與剩余容量的關(guān)系曲線。


圖2 蓄電池失水率與剩余容量的關(guān)系

　　二、蓄電池的正常維護(hù)方法

　　針對(duì)接入網(wǎng)的外部條件和影響蓄電池使用壽命的七種因素，在日常維護(hù)中應(yīng)重點(diǎn)注意以下幾點(diǎn)：

　　1. 蓄電池容量的選擇

　　容量（放電小時(shí)數(shù)）的要求主要考慮停電延遲處理時(shí)間、夜間不處理時(shí)間，以及路途時(shí)間，兼顧多點(diǎn)同時(shí)發(fā)生停電的處理時(shí)間冗余。城鎮(zhèn)及交通便利地區(qū)選擇12小時(shí)為宜，鄉(xiāng)鎮(zhèn)以下及偏遠(yuǎn)地區(qū)選擇24小時(shí)為宜。電池容量的計(jì)算式為：



其中，
Q-需要配置的蓄電池組容量
K-安全系數(shù)，一般取1.25
I-負(fù)荷電流（2V系列電池要考慮5年的發(fā)展冗余，12V系列不考慮發(fā)展冗余）
T-放電小時(shí)數(shù)
η-放電容量系數(shù)（接入網(wǎng)電池選1 ）
t-溫度調(diào)整系數(shù)（北方地區(qū)選0，中南部地區(qū)選5）

　　2. 蓄電池質(zhì)量的選擇

　　由于每個(gè)廠家、每一系列、每一批次的蓄電池都存在質(zhì)量差異，內(nèi)在質(zhì)量很難鑒別，因此在選購(gòu)電池時(shí)要參考長(zhǎng)期的使用經(jīng)驗(yàn)，在價(jià)格差別不大的條件下，優(yōu)選大廠品牌產(chǎn)品，相同AH的電池，優(yōu)選體積大、質(zhì)量重、較板厚、電解液比重小的電池。

　　3. 蓄電池維護(hù)上應(yīng)做到"三防、一及時(shí)"

防高溫
在沒(méi)有空調(diào)的接入網(wǎng)點(diǎn)，要設(shè)置換氣通道并安裝防塵網(wǎng)和防雨罩。安裝在機(jī)柜內(nèi)的蓄電池組在夏季可卸掉側(cè)面板，電池單體之間避免緊密排列，以加強(qiáng)空氣的流動(dòng)。容量達(dá)到1024線以上的接入網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)安裝空調(diào)設(shè)備。

防過(guò)充電
（1）浮充電壓的設(shè)定：蓄電池的開(kāi)路電壓可以由近似公式E=0.85 d得出（其中E為鉛酸蓄電池的電勢(shì)，d為電解液的比重，0.85為鉛酸蓄電池的電勢(shì)常數(shù)），浮充電壓一般按U?。?5）=E 0.1設(shè)定，電池生產(chǎn)廠通常在蓄電池使用手冊(cè)中給出浮充電壓值，要按照說(shuō)明要求來(lái)設(shè)定。
（2）均、浮充電限流點(diǎn)的設(shè)定：可以按I充=（0.1∽0.125）C10進(jìn)行設(shè)定，較大充電電流不能大于10小時(shí)率充電電流的1.5倍。
（3）浮充電壓的溫度補(bǔ)償：環(huán)境溫度高，浮充電壓值應(yīng)降低；環(huán)境溫度低，則浮充電壓值應(yīng)升高，因此要根據(jù)環(huán)境溫度的變化對(duì)浮充電壓進(jìn)行補(bǔ)償。

防過(guò)放電
欠壓保護(hù)切換點(diǎn)的選定：由于接入網(wǎng)蓄電池組的放電時(shí)限≥10小時(shí)，恢復(fù)充電時(shí)間難以確定，為了避免電池的深度放電，造成電池活性物質(zhì)不能還原和電池殼體破裂，設(shè)定欠壓告警門(mén)限≈2V/單體，欠壓保護(hù)門(mén)限≥1.9V/單體。

及時(shí)充電
在電池放電后必須盡快進(jìn)行充電，充入的電量應(yīng)是防出容量的1.2∽1.4倍，充電未結(jié)束或充電過(guò)程中不要停止充電。禁止蓄電池組在深放電后長(zhǎng)時(shí)間（特殊情況下不得**過(guò)24小時(shí)）不充電，否則將會(huì)造成蓄電池的報(bào)廢。特別是在大范圍、多網(wǎng)點(diǎn)停電的情況下，要采取各種措施，組織發(fā)電機(jī)組及時(shí)給蓄電池組進(jìn)行充電。
　　4. 選擇合適的整流器

　　整流器和蓄電池是關(guān)系非常密切的兩種設(shè)備，如果整流器的電池管理功能不完善，技術(shù)指標(biāo)較差，那么保證蓄電池的使用壽命和容量將無(wú)從談起。針對(duì)以上接入網(wǎng)電池實(shí)際問(wèn)題，在選購(gòu)整流器時(shí)一定要注意所選購(gòu)的整流器應(yīng)有完善的電池管理和保護(hù)功能，具體可重點(diǎn)檢測(cè)以下幾點(diǎn)：

溫度補(bǔ)償功能
接入網(wǎng)站點(diǎn)由于很少配有空調(diào)，所以環(huán)境溫度變化較大，對(duì)電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)速度有很大的影響。整流器的溫度補(bǔ)償功能就是要將溫度對(duì)電池的影響減至較小。一般要求環(huán)境溫度每升高一度，每節(jié)2V電池的浮充電壓要降低3~5mv，反之亦然。由于各種電池采用的工藝和材料不同，實(shí)際應(yīng)用中以電池廠家給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

自動(dòng)均浮充管理功能
整流器應(yīng)具有自動(dòng)均浮充管理程序。在交流電斷電又恢復(fù)供電時(shí)或連續(xù)浮充運(yùn)行3個(gè)月左右時(shí)，自動(dòng)對(duì)蓄電池組進(jìn)行一次均衡充電，以縮短充電時(shí)間，消除落后電池和防止蓄電池活性物質(zhì)的鈍化。

充電限流功能
目前接入網(wǎng)站點(diǎn)幾乎全部采用閥控式鉛酸蓄電池，由于電池的緊裝配結(jié)構(gòu)，在大電流充電時(shí)，會(huì)造成電池鼓肚甚至發(fā)生熱失控現(xiàn)象，因此必須有蓄電池充電電流限流功能。

電池過(guò)放電保護(hù)功能
電池的過(guò)放電會(huì)對(duì)電池的使用壽命造成很大的影響，一次深度的過(guò)放電可能會(huì)使電池的使用壽命減少1~2年，甚至造成電池的報(bào)廢。所以，整流器的過(guò)放電保護(hù)功能也是其一項(xiàng)重要的指標(biāo)。
　　三、結(jié)束語(yǔ)

　　本文是針對(duì)河南省電信公司近三年來(lái)接入網(wǎng)發(fā)展中出現(xiàn)的問(wèn)題，簡(jiǎn)要論述了接入網(wǎng)蓄電池組障礙發(fā)生的原因及相應(yīng)對(duì)策，及如何加強(qiáng)蓄電池的維護(hù)，以有效降低接入網(wǎng)發(fā)生的通信阻斷。由于地域及客觀條件的不同，個(gè)別論點(diǎn)不一定適用于其他省市。


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