通信設備用閥控密封蓄電池的維護和管理

0??? 引言

??? 隨著電信公司業務的飛速發展，通信網絡規模的逐漸擴大，高頻開關電源、不間斷電源（UPS）等電源設備的數量也隨之急劇增加，從而使得蓄電池得到了廣泛的應用。閥控式密封蓄電池以其體積小、防爆安全、電壓穩定、無污染、重量輕、放電性能高、維護量小等特點，而成為通信電源系統的首選電池。但在實際使用中，因為種種原因，特別是一些維護不到位的因素造成電池使用壽命短，達不到理論預期壽命的案例比比皆是。本來應工作8～10年的電池，大都在2～3年內損壞，有的甚至連1年的壽命也達不到，從而給通信設備的正常工作帶來了極大的安全隱患，同時造成了極大的經濟損失。除去電池本身質量因素外，由于充放電控制不合理以及維護不當而造成電池提前報廢的案例占了很大的比例。電池充放電控制的不合理產生的影響是巨大的，如電池早期容量損失、不可逆硫酸鹽化、熱失控、電解液干涸等都與充放電控制的不合理有關。合理可靠地對電池進行管理和維護，能夠保證電池有較長的使用壽命，從而達到保證通信設備不間斷用電并節約維護資金的目的。因此，在通信設備用電源系統的維護中，蓄電池的維護管理占了相當大的比重，怎樣才能充分發揮蓄電池作為后備電源的作用，使用中盡量達到或接近其設計壽命，就成了維護人員需要深入探討的一個問題。

1??? 影響電池壽命的因素

??? 目前，閥控密封鉛酸蓄電池使用較多的是2V系列和12V系列。這兩種電池的壽命差別較大，一般2V系列的設計壽命是8～10年，12V系列的設計壽命是3～6年。考慮到價格因素，目前在通信系統中對UPS一般配置的是12V系列的電池，對高頻開關電源一般配置的是2V系列的電池。

??? 一般蓄電池制造商提供的蓄電池設計壽命為特定環境下的理論值，實際使用壽命與電池室的環境溫度、整流器的參數設置、日常維護以及運行狀況有很大關系。

1.1??? 環境溫度的影響

??? 環境溫度對蓄電池使用壽命的影響很大。環境溫度的升高，將加速電池板柵的腐蝕和增加電池中水分的損失，從而使電池壽命大大縮短。一般情況下，溫度每升高10℃，電池使用壽命將減少50％，溫度越高影響越大。在通信設備用閥控密封鉛酸蓄電池行業標準YD/T799－2002中規定，高溫加速浮充壽命試驗是以環境溫度55℃下42天的一個充放電試驗折合一年的正常使用壽命,由此可見高溫對電池壽命的影響。蓄電池的最佳使用環境溫度為20～25℃。

1.2??? 充電不足

??? 在正常條件下，電池在放電時形成硫酸鉛結晶，在充電時能較容易地還原為鉛。如果使用不當，例如長期處于充電不足的狀態，負極就會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛，它幾乎不溶解，用常規方法很難使它轉化為活性物質，從而減少了電池容量，甚至成為電池壽命終止的原因，這種現象稱為極板的不可逆硫酸鹽化。

1.3??? 過度充電

??? 蓄電池在長期過充電狀態下，正極因析氧反應，水被消耗，氫離子濃度增加，導致正極附近酸度增加，板柵腐蝕加速，使電池容量降低。同時，因水損耗加劇，使蓄電池有干涸的危險，從而影響電池壽命。

1.4??? 過放電

??? 電池的過放電主要發生在交流電源停電后，蓄電池長時間為負載供電。當蓄電池被過度放電到終止電壓或更低時（源于電源本身對電池放電終止電壓設置不準，或有的根本沒有過放電保護裝置），導致電池內部有大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面，硫酸鉛是一種絕緣體，必將對蓄電池的充放電性能產生很大的負面影響，因此，在陰極上形成的硫酸鉛越多，蓄電池的內阻越大，蓄電池的充放電性能越差，使用壽命就越短。一次深度的過放電可能會使電池的使用壽命減少1～2年，甚至造成電池的報廢。

1.5??? 長期處于浮充狀態

??? 蓄電池在長期浮充狀態下，只充電而不放電，其對電池的影響與過度充電相同。

2??? 均浮充控制

??? 通信用蓄電池的充電方式主要是浮充電和均衡充電兩種。為了延長閥控電池的使用壽命，必須了解不同充電方式的特點和要求，嚴格按照要求對蓄電池進行充電。

??? 一般密封鉛酸蓄電池投入使用的日期距出廠日期時間較長，電池經過長期的自放電，容量必然大量損失，并且由于單體電池自放電大小的差異，致使電池的比重、端電壓等出現不均衡，投入使用前應對電池進行一次均衡充電，否則，個別電池會進一步發展成落后電池并會導致整組電池不可用。另外，如果蓄電池長期不投入使用，閑置時間超過3個月后，應該對電池進行一次均衡充電。

??? 在浮充狀態下，充電電流除維持電池的自放電以外，還維持電池內的氧循環，但是浮充狀態下充電電流又是與電池的浮充電壓密切相關的。因此，為了使閥控鉛酸蓄電池有較長的使用壽命，在電池使用過程中，要充分結合電池制造的原材料及結構特點和環境溫度等幾方面的情況，設定浮充電壓。根據通信用閥控密封鉛酸蓄電池行業標準YD/T799－2002的規定，在環境溫度25℃時浮充電壓允許變化范圍為2.20～2.27V。浮充電壓設置過低，電池長期處于欠充電狀態，不僅會在電池極板內部形成不可逆的硫酸鹽化，而且還會在活性物質和板柵之間形成高電阻阻擋層，使電池的內阻增加、容量下降。浮充電壓設置過高，電池長期處于過充電狀態，使電池負極析出的H₂和正極析出的O₂難以全部再化合成H₂O，造成電池失水，板柵腐蝕加速，使用壽命提前終止。因此，在蓄電池的使用和維護管理過程中，應根據電池廠家提供的資料進行浮充電壓設置。如電池廠家推薦的單體電池浮充電壓為2.25V，此時應設置組合電源的浮充電壓為54V(2.25×24)。

??? 根據《電信電源維護規程》規定，閥控鉛酸蓄電池遇到下列情況之一時，應進行均衡充電：

??? 1）2只以上單體電池的浮充電壓低于2.18V；

??? 2）放電深度超過20％；

??? 3）閑置不用的時間超過3個月；

??? 4）全浮充時間超過3個月。

3??? 溫度補償

??? 在一些比較偏僻的通信站點，由于很少配有空調，環境溫度變化較大，這對電池內部的化學反應速度有很大的影響。通常，電池靜置時要求環境溫度為0～40℃，溫度太高將會使得電池的自放電加劇。而電池在使用時對環境溫度的要求更苛刻，通常要求為20～25℃。在這種條件下，電池性能最佳，壽命最長。低溫會使得電池容量降低，充電接收能力下降，充放電循環壽命下降；高溫會使得Pb＋2H₂O→PbO₂＋4H＋^＋4e^－反應加劇，導致失水，板柵腐蝕增加。因此，通信電源監控設備上應有“電池過溫告警”的設置，一旦電池溫度過高，系統就會發出告警。當電池不是工作在電池廠家推薦的最佳溫度下時，電池的充電電壓應進行調整。溫度越高，充電電壓越低，稱為“溫度補償”。組合電源的監控設備通過“溫度補償系數”這項參數來對充電電壓進行調整，電壓調整值為

??? ΔV=－溫度補償系數(mV/℃)×（電池溫度－基準溫度）×N（1）

式中：基準溫度通常是20℃或者25℃；

????? N為電池組內電池節數，通常為24或12。

??? 由于各種電池采用的工藝和材料不同，實際應用中的溫度補償系數應根據電池廠家給出的數據進行調整。

??? 通信電源的溫度補償功能就是要將溫度對電池的影響減至最小，但絕不是說有了對充電電壓的溫度補償，電池就可以在任意環境溫度下使用。要知道，溫度低時，由于浮充電壓增大，同樣會引起浮充電流增大，板柵腐蝕加速等一系列的問題；而溫度高時，浮充電壓減小，也會形成電池充電不足等一系列問題。

4??? 在使用和維護過程中應注意的一些事項

4.1??? 使用環境

??? 蓄電池應安裝在遠離熱源和易產生火花的地方，最好在清潔的環境中使用，電池室應通風良好，無太陽照射，溫度保持在20～25℃。

4.2??? 電源的參數設置

??? 一些參數如浮充電壓、均充電流、均充頻率和時間、轉均充判據、溫度補償系數、直流過壓告警、欠壓告警、充電限流值等要跟各蓄電池廠家溝通后確定。

4.3??? 容量配置

??? 一些電源所配置電池的容量偏小，致使交流停電時電池大電流放電，影響電池使用壽命。通常電池配置容量應在8～10小時率。

4.4??? 日常維護

??? 也許是受到了一些電池廠家以前對閥控式蓄電池冠以“免維護”名稱的影響，個別維護人員便錯誤地認為閥控式電池無須維護，從而對其不聞不問。其實,蓄電池的變化是一個漸進的過程，為保證電池的良好狀態，作好運行記錄是相當重要的。每月應檢查的項目如下：單體和電池組浮充電壓；電池的外殼有無變形、膨脹、滲液；極柱、安全閥周圍是否有滲液和酸霧溢出；連接條是否擰緊。

4.5??? 放電試驗

??? 對于交流供電正常的交換局內的通信電源所配置的蓄電池，應周期性地進行核對性的放電試驗。對于開關電源所配置的2V電池，建議每年做一次，放出額定容量的30％～40％；對于UPS所配置的12V電池，建議每季度或半年做一次，放出額定容量的30％～40％；記錄電池單體電壓和電池組總電壓，及時更換故障電池。

4.6??? 容量測試

??? 對于2V電池，每三年應進行一次容量測試放電，放出額定容量的80％；對于12V電池應每年進行一次容量測試放電，放出額定容量的80％。詳細記錄放電過程中各單體電壓和電池組總電壓，進行分析，及時更換容量較差的單體電池。

4.7??? 放電前的準備工作

??? 放電前，先檢查整組電池是否擰緊，再根據放電倍率來確定放電記錄的時間間隔。在對一組電池放電前，應先保證另一組電池充好電。放電過程中要密切注意比較落后的電池，以防止某個單體電池的過放電。并將此次記錄與前次記錄進行比較，對整組電池的運行狀態做到心中有數。