通信設(shè)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(yè)務的飛速發(fā)展，通信網(wǎng)絡規(guī)模的逐漸擴大，高頻開關(guān)電源、不間斷電源（UPS）等電源設(shè)備的數(shù)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(wěn)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(tǒng)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(nèi)損壞，有的甚至連1年的壽命也達不到，從而給通信設(shè)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(jīng)濟損失。除去電池本身質(zhì)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(chǎn)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(guān)。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(shè)備不間斷用電并節(jié)約維護資金的目的。因此，在通信設(shè)備用電源系統(tǒng)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(fā)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(shè)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(shè)計壽命是8～10年，12V系列的設(shè)計壽命是3～6年?？紤]到價格因素，目前在通信系統(tǒng)中對UPS一般配置的是12V系列的電池，對高頻開關(guān)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(shè)計壽命為特定環(huán)境下的理論值，實際使用壽命與電池室的環(huán)境溫度、整流器的參數(shù)設(shè)置、日常維護以及運行狀況有很大關(guān)系。

1.1 環(huán)境溫度的影響

環(huán)境溫度對蓄電池使用壽命的影響很大。環(huán)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(shè)備用閥控密封鉛酸蓄電池行業(yè)標準YD/T799－2002中規(guī)定，高溫加速浮充壽命試驗是以環(huán)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(huán)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(jié)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(tài)，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(guī)方法很難使它轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)，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(xiàn)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(tài)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(fā)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(shè)置不準，或有的根本沒有過放電保護裝置），導致電池內(nèi)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(chǎn)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(nèi)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(tài)

蓄電池在長期浮充狀態(tài)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(jīng)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(xiàn)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(fā)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(tài)下，充電電流除維持電池的自放電以外，還維持電池內(nèi)的氧循環(huán)，但是浮充狀態(tài)下充電電流又是與電池的浮充電壓密切相關(guān)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(jié)合電池制造的原材料及結(jié)構(gòu)特點和環(huán)境溫度等幾方面的情況，設(shè)定浮充電壓。根據(jù)通信用閥控密封鉛酸蓄電池行業(yè)標準YD/T799－2002的規(guī)定，在環(huán)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(shè)置過低，電池長期處于欠充電狀態(tài)，不僅會在電池極板內(nèi)部形成不可逆的硫酸鹽化，而且還會在活性物質(zhì)和板柵之間形成高電阻阻擋層，使電池的內(nèi)阻增加、容量下降。浮充電壓設(shè)置過高，電池長期處于過充電狀態(tài)，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(jù)電池廠家提供的資料進行浮充電壓設(shè)置。如電池廠家推薦的單體電池浮充電壓為2.25V，此時應設(shè)置組合電源的浮充電壓為54V(2.25×24)。

根據(jù)《電信電源維護規(guī)程》規(guī)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(diào)，環(huán)境溫度變化較大，這對電池內(nèi)部的化學反應速度有很大的影響。通常，電池靜置時要求環(huán)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(huán)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(huán)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(jiān)控設(shè)備上應有“電池過溫告警”的設(shè)置，一旦電池溫度過高，系統(tǒng)就會發(fā)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(diào)整。溫度越高，充電電壓越低，稱為“溫度補償”。組合電源的監(jiān)控設(shè)備通過“溫度補償系數(shù)”這項參數(shù)來對充電電壓進行調(diào)整，電壓調(diào)整值為

ΔV=－溫度補償系數(shù)(mV/℃)×（電池溫度－基準溫度）×N（1）