基站蓄電池從目前使用情況來看，普遍存在蓄電池容量下降過快，使用壽命短的問題，短短1～2年時(shí)間蓄電池的容量只有標(biāo)稱容量的30%～40%，有的只有10%～20%，而大部分基站蓄電池經(jīng)過1～4年運(yùn)行，其容量只有其標(biāo)稱容量的50%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到其設(shè)計(jì)使用壽命，與交換局站同類蓄電池相比，其使用壽命也大大降低。本文對(duì)基站電源運(yùn)行過程中蓄電池的損壞原因進(jìn)行了分析，提出延長基站蓄電池使用壽命的方法。

蓄電池壽命的含義

蓄電池的壽命一般是指浮充狀態(tài)下的使用年限。關(guān)于在非浮充狀態(tài)下工作的蓄電池，其壽命是從循環(huán)放電次數(shù)和放電深度兩個(gè)維度來衡量的，如表1所示。所以不能簡單地以能使用多少年來衡量蓄電池的壽命。

關(guān)于蓄電池的循環(huán)放電次數(shù)來說，必須是在蓄電池放電后充足電能，要充足電能充電時(shí)間至少要24小時(shí)(依據(jù)YD/T799-2002的規(guī)定)。關(guān)于充電不足的情況，其循環(huán)放電次數(shù)很難確定，肯定要低于表1中描述的數(shù)據(jù)。

放電深度對(duì)電池使用壽命的影響也非常大，電池放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)就越少，如表1所示，因此在使用時(shí)應(yīng)防止深度放電。

蓄電池壽命終止的因素

關(guān)于閥控密封鉛酸蓄電池來說，有四種失效模式：正極板腐蝕、失水、熱失控、硫酸鹽化。其中正極板柵腐蝕由于合金工藝技術(shù)的提高，腐蝕速度非常慢，一般是10~15年。

失水的途徑比較多：節(jié)流閥設(shè)計(jì)不合理，頻繁開啟;電源對(duì)蓄電池頻繁均充;環(huán)境溫度過高。其中高溫是最重要的因素，高溫會(huì)加速蓄電池失水速度，導(dǎo)致蓄電池容量下降。以25℃為基準(zhǔn)，當(dāng)蓄電池運(yùn)行環(huán)境上升10℃，壽命減少50%，如圖1所示。

熱失控是指蓄電池在充電過程中出現(xiàn)的熱量未及時(shí)釋放出，溫度和化學(xué)反應(yīng)之間形成一個(gè)正回饋，出現(xiàn)失控。熱失控對(duì)蓄電池是毀滅性的，造成蓄電池外殼變形，嚴(yán)重者造成蓄電池爆炸。熱失控的原因是機(jī)房環(huán)境溫度超過45℃、高溫下浮充電壓過高(沒有溫度補(bǔ)償功能)、充電電流超過設(shè)計(jì)值(超過2.5C10)。

硫酸鹽化是指在極板上生成白色堅(jiān)硬的硫酸鉛結(jié)晶，顆粒比較大，活性低，充電時(shí)難以轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)的硫酸鉛，導(dǎo)致電池容量下降或功能衰退。鹽酸化的原因是電池在安裝使用前曾長時(shí)間擱置儲(chǔ)存(超過3個(gè)月)、持續(xù)過放電或經(jīng)常過量放電或小電流深放電、環(huán)境溫度過高或過低、經(jīng)常充電不足和沒有定期執(zhí)行均充。

影響基站電池運(yùn)行壽命的因素

很多基站的位置偏遠(yuǎn)，交流電供電不穩(wěn)定或頻繁停電，甚至根本就沒有交流電;基站沒有空調(diào)或戶外站點(diǎn)，環(huán)境溫度高;站點(diǎn)偏遠(yuǎn)且數(shù)量多，無法做到精細(xì)化維護(hù)。以上是基站蓄電池工作環(huán)境的基本狀況。

通過對(duì)我國基站蓄電池?fù)p壞情況的分析，采集新疆、浙江、陜西、云南幾個(gè)省蓄電池?fù)p壞的標(biāo)本分析，并結(jié)合海外越南、埃及、巴基斯坦、埃塞俄比亞基站電源的損壞數(shù)據(jù)，我們得出影響蓄電池運(yùn)行壽命的有以下幾個(gè)因素：

1

交流頻繁停電

頻繁停電、停電時(shí)間長、停電時(shí)間無規(guī)律，使蓄電池頻繁充放電，或者基站根本就沒有交流電，通過柴油發(fā)電機(jī)和蓄電池交替供電，是造成蓄電池容量下降過快和使用壽命縮短的一個(gè)最重要原因。

基站停電頻次過高，一天內(nèi)停電數(shù)次，甚至持續(xù)停電數(shù)天，使基站蓄電池在放電后尚未充足電的情況下又放電，蓄電池長時(shí)間處于欠充狀態(tài)。如持續(xù)多次發(fā)生欠充，將造成蓄電池容量累積性虧損，硫酸鹽化加劇，蓄電池容量將在較短時(shí)間內(nèi)下降，其使用壽命將較快終止。

2

蓄電池存儲(chǔ)時(shí)間太長

蓄電池在存放過程中存在自放電，假如長時(shí)間得不到補(bǔ)充，就會(huì)出現(xiàn)硫酸鹽化現(xiàn)象。這種現(xiàn)象假如沒有得到及時(shí)改善，蓄電池容量會(huì)降低甚至損壞不能使用。蓄電池在存貯過程中，環(huán)境溫度對(duì)容量影響也非常大，如表2所示。

3

基站的環(huán)境溫度過高

基站停電后，空調(diào)停機(jī)。由于基站為封閉機(jī)房，基站室內(nèi)溫度將大幅上升。溫度過高使閥控式密封電池內(nèi)部失水量加劇，電解液飽和度下降(玻璃纖維棉隔膜內(nèi)電解液減少)使電池容量降低，縮短使用壽命。

4

電池安裝開通質(zhì)量

蓄電池的安裝是否符合規(guī)范，對(duì)蓄電池的使用使命影響非常大。安裝時(shí)沒有將蓄電池之間的連接器固定螺釘擰緊，接線柱與連接器之間接觸電阻增大，在充放電時(shí)將出現(xiàn)大量熱量而燒壞，造成整組蓄電池?fù)p壞;蓄電池溫度傳感器沒有安裝或安裝錯(cuò)誤，在溫度高時(shí)會(huì)因?yàn)闊o法調(diào)整充電電壓到合適值，蓄電池出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，造成蓄電池?fù)p壞;開通時(shí)沒有在監(jiān)控單元中調(diào)整蓄電池管理參數(shù)至合理值，造成蓄電池?fù)p壞。

5

沒有正確地設(shè)置蓄電池管理參數(shù)

開關(guān)電源涉及到蓄電池管理的參數(shù)有蓄電池容量、充電電流系數(shù)、均浮充電壓、一二次下電電壓、自動(dòng)均充的條件、溫度補(bǔ)償電壓，假如這些參數(shù)設(shè)置不合理，會(huì)對(duì)蓄電池的壽命造成影響。例如一二次下電電壓設(shè)置電壓過低，使蓄電池出現(xiàn)過放電甚至深度過放電現(xiàn)象，加劇蓄電池負(fù)極板硫酸化，將使蓄電池容量下降，使用壽命縮短。蓄電池容量設(shè)置不正確，影響蓄電池充電電流，造成蓄電池充電電流過大而損壞。

延長基站供電蓄電池壽命的方法

根據(jù)造成基站蓄電池運(yùn)行壽命減少的因素，結(jié)合實(shí)際情況我們供應(yīng)如下幾個(gè)延長蓄電池壽命的方法。

1

新增油機(jī)供電

關(guān)于頻繁停電的站點(diǎn)，通過新增固定油機(jī)或移動(dòng)油機(jī)來保障蓄電池在停電后能得到及時(shí)補(bǔ)充充電，或者防止蓄電池深度放電。對(duì)過于頻繁停電的站點(diǎn)，除了采用上面的方法之外，還要采取特殊的蓄電池來解決問題，例如用GEL電池。GEL在循環(huán)使用壽命上比AGM次數(shù)多1.5~2倍。建議在這種站點(diǎn)使用2V電池，防止使用12V電池。

關(guān)于沒有交流電的站點(diǎn)，柴油發(fā)電機(jī)很難保證(油價(jià)上漲和不能及時(shí)加油)供電，要采取新的供電方法，可考慮采用太陽能供電系統(tǒng)。

2

減少蓄電池過放并及時(shí)補(bǔ)充

在電源供電方法規(guī)劃期，要根據(jù)負(fù)載電流，結(jié)合蓄電池的放電曲線配置比較合適的蓄電池容量，在要求的放電時(shí)間內(nèi)防止蓄電池過放。一般原則是在蓄電池放電達(dá)到規(guī)劃要求的時(shí)間時(shí)，蓄電池放出的容量80%。

電源開通后，假如暫時(shí)沒有市電接入或暫時(shí)不使用電池，必須斷開蓄電池的所有負(fù)載，使蓄電池處于開路狀態(tài)。防止蓄電池小電流放電，造成蓄電池容量下降或者失效。

在電源蓄電池管理方面，盡量防止蓄電池在倉庫放置時(shí)間超過3個(gè)月，假如超過3個(gè)月不能安裝，那么就要考慮對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。

根據(jù)實(shí)際使用情況調(diào)整蓄電池欠壓保護(hù)的電壓，盡量防止蓄電池出現(xiàn)過放電和深度過放電(小電流過放電)。關(guān)于頻繁停電的站點(diǎn)，為了延長蓄電池運(yùn)行壽命，要求一次負(fù)載下電電壓47V，二次下電電壓46V。

在電源開通后，人工控制執(zhí)行對(duì)蓄電池均衡充電，均衡充電時(shí)間10小時(shí)。關(guān)于頻繁停電的站點(diǎn)，可以新增蓄電池充電電流，以縮短蓄電池充電時(shí)間，新增充電前期充入的電量。通過監(jiān)控單元，將充電電流系數(shù)調(diào)高為0.18～0.22C，最大充電電流系數(shù)不能超過0.25C。

根據(jù)基站停電次數(shù)及時(shí)間，關(guān)于停電次數(shù)多且停電時(shí)間長的站點(diǎn)，延長均衡充電時(shí)間，改變均衡充電時(shí)間周期設(shè)置，把原設(shè)置一般180天周期調(diào)整為30天或15天，以減少鹽酸化現(xiàn)象的發(fā)生。

3

減少高溫影響

假如蓄電池安裝在機(jī)房或者方艙內(nèi)，要安裝空調(diào)，確保機(jī)房環(huán)境在合適的溫度。關(guān)于戶外電源，要在電池柜上搭建涼棚防止陽光直射?？梢酝ㄟ^地埋的方式，把蓄電池放在專門的地窖內(nèi)，確保蓄電池的工作環(huán)境溫度不會(huì)太高。戶外電源最好使用溫度范圍比較寬的GEL電池，以減少高溫或低溫對(duì)電池造成的影響，以延長使用壽命。

4

定期維護(hù)

蓄電池在運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)個(gè)別電池落后(一般情況下落后電池端電壓不得小于正常的20mV)或失效的現(xiàn)象。假如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，那么落后的電池會(huì)越來越落后，直至失效。失效的電池會(huì)導(dǎo)致其他好的電池隨時(shí)間推移慢慢失效，進(jìn)而使整個(gè)電池組報(bào)廢。一般要對(duì)蓄電池每隔3個(gè)月進(jìn)行一次維護(hù)，重要檢查蓄電池組中有無漏液、有無外殼變形、有無落后電池存在、蓄電池連接處有無銹蝕和固定螺釘松動(dòng)、環(huán)境溫度是否正常等。只有做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，才能確保蓄電池的正常使用壽命。⑸充電電壓。由于UPS電池屬于備用工作方式，市電正常情況下處于充電狀態(tài)，只有停電時(shí)才會(huì)放電。為延長電池的使用壽命，UPS的充電器一般采用恒壓限流的方式控制，電池充滿后即轉(zhuǎn)為浮充狀態(tài)，每節(jié)浮充電壓設(shè)置為13.6V左右。假如充電電壓過高就會(huì)使電池過充電,反之會(huì)使電池充電不足。充電電壓異?？赡苁怯呻姵嘏渲缅e(cuò)誤引起，或因充電器故障造成。因此，在安裝電池時(shí)，一定要注意電池的規(guī)格和數(shù)量的正確性，不同規(guī)格、不同批號(hào)的電池不要混用。外加充電器不要使用劣質(zhì)充電器，而且安裝時(shí)要考慮散熱問題。目前，為進(jìn)一步提高電池壽命，先進(jìn)的UPS都采用一種ABM(AdvancedBatteryManagement)三階段智能化電池管理方法，即充電分成初始化充電、浮充電和休息三個(gè)階段：第一階段是恒流均衡充電，將電池容量充到90％；第二階段是浮充充電，將電池容量充到100％，然后停止充電；第三階段是自然放電，在這個(gè)階段里，電池利用自身的漏電流放電，一直到規(guī)定的電壓下限，然后再重復(fù)上述的三個(gè)階段。這種方式改變了以前那種充滿電后，仍使電池處于一天24h的浮充狀態(tài)，因此延長了電池的壽命。

⑹免維護(hù)電池由于采用吸收式電解液系統(tǒng)，在正常使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)任何氣體，但是假如用戶使用不當(dāng)，造成電池過充電，就會(huì)出現(xiàn)氣體，此時(shí)電池內(nèi)壓就會(huì)增大,將電池上的壓力閥頂開，嚴(yán)重的會(huì)使電池爆裂。

⑺UPS在運(yùn)行過程中，要注意監(jiān)視蓄電池組的端電壓值、浮充電流值、每只蓄電池的電壓值、蓄電池組及直流母線的對(duì)地電阻和絕緣狀態(tài)。

⑻不要單獨(dú)新增或減少電池組中幾個(gè)單體電池的負(fù)荷，這將造成單體電池容量的不平衡和充電的不均一性，降低電池的使用壽命。

⑼電池應(yīng)盡可能安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方，并要防止受到陽光、加熱器或其他輻射熱源的影響。電池應(yīng)正立放置,不可傾斜角度。每個(gè)電池間端子連接要牢固。

⑽定期保養(yǎng)。電池在使用一按時(shí)間后應(yīng)進(jìn)行定期檢查，如觀察其外觀是否異常、測量各電池的電壓是否平均等。假如長期不停電，電池會(huì)一直處于充電狀態(tài)，這樣會(huì)使電池的活性變差。因此，即使不停電，UPS也要定期進(jìn)行放電試驗(yàn)以便使電池保持活性。放電試驗(yàn)一般可以三個(gè)月進(jìn)行一次,做法是UPS帶載－－最好在50%以上,然后斷開市電，使UPS處于電池放電狀態(tài),放電持續(xù)時(shí)間視電池容量而言一般為幾ms至幾十ms,放電后恢復(fù)市電供電，繼續(xù)對(duì)電池充電。