基站蓄電池使用常見問題分析及其相應(yīng)改善措施

王旭 江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司工程師

基站蓄電池使用常見問題分析及其相應(yīng)改善措施

王旭 江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司工程師

鐵塔公司已全面承接3家運(yùn)營商的新建站點(diǎn)建設(shè)及存量站維護(hù)工作，通過對運(yùn)營商移交站點(diǎn)排查發(fā)現(xiàn)基站蓄電池存在諸多問題。本文對蓄電池結(jié)構(gòu)功能、新建站蓄電池配置方案、存量站中電池存在的問題及相應(yīng)的解決方案進(jìn)行介紹，并對蓄電池使用中的改進(jìn)措施等方面進(jìn)行分析，目的是指導(dǎo)合理利用蓄電池，充分發(fā)揮其在通信系統(tǒng)中的“心臟”作用。

蓄電池；放電時間；容量配置；改善措施

1 引言

2014年9月中國鐵塔股份有限公司成立，目的是減少電信行業(yè)內(nèi)鐵塔以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)建設(shè)，提高行業(yè)投資效率，進(jìn)一步提高電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享水平，從機(jī)制上進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)。目前鐵塔公司已全面承接3家運(yùn)營商新建站點(diǎn)的建設(shè)需求及接收3家運(yùn)營商移交的現(xiàn)網(wǎng)存量站點(diǎn)，但通過對移交站點(diǎn)的盤查發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分站點(diǎn)的后備電源蓄電池存在配置不合理和諸多問題隱患，鐵塔公司急需進(jìn)行全面整治，并需對新建站點(diǎn)進(jìn)行容量合理配置，確?；拘铍姵卦谡麄€通信系統(tǒng)中發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

2 蓄電池結(jié)構(gòu)、原理及其作用

蓄電池是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，在充電時把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，在放電時把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能并提供給用電負(fù)載。蓄電池均由正極、負(fù)極、電解液、隔膜、電池槽（容器）5個主要部分組成，其中對于閥控式鉛酸蓄電池，還需要有安全閥。蓄電池在通信系統(tǒng)起到后備電源與平滑濾波的作用，作用非常重要。

3 新建站基站蓄電池的配置方案

3.1 基站蓄電池容量配置原理

鐵塔公司通過對基站蓄電池的巡檢發(fā)現(xiàn)有部分站點(diǎn)存在容量配置不合理現(xiàn)象，現(xiàn)對有機(jī)房即自建磚混機(jī)房和租賃機(jī)房站點(diǎn)從農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、城區(qū)3大場景同時結(jié)合運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)數(shù)量需求來給出蓄電池的典型配置方案。

按照城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村3大場景的基站后備時長分別為3、5、7h的要求，主要根據(jù)代維人員從發(fā)現(xiàn)基站停掉至趕到現(xiàn)場發(fā)電所需時間而定。根據(jù)目前運(yùn)營商設(shè)備運(yùn)行平均功耗，假設(shè)傳輸設(shè)備為200W，無線設(shè)備每張網(wǎng)為1100W，則當(dāng)運(yùn)營商有一張網(wǎng)絡(luò)需求則總功耗為1300W，對應(yīng)負(fù)載電流為27.08A；運(yùn)營商有兩張網(wǎng)絡(luò)需求則總功耗為2400W，對應(yīng)負(fù)載電流為50A，當(dāng)運(yùn)營商有3張網(wǎng)絡(luò)需求則總功耗為3500W，對應(yīng)負(fù)載電流為72.92A，當(dāng)運(yùn)營商有四張網(wǎng)絡(luò)需求則總功耗為4600W，對于負(fù)荷電流為95.83A。

根據(jù)電池容量測算公式：

其中，Q為蓄電池容量（Ah）；K為安全系數(shù)1.25；I為近期負(fù)荷電流；t為最低環(huán)境溫度（5℃）；η為放電容量系數(shù)；α為電池溫度系數(shù)0.006，其中放電時間T與放電系數(shù)η的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

3.2 不同場景下的電池配置方案

根據(jù)以上條件計算，農(nóng)村場景在不同網(wǎng)絡(luò)數(shù)量放電時間為7h的配置方案，其中放電系數(shù)η為折中取值，取0.91，配置方案如表2所示；鄉(xiāng)鎮(zhèn)場景在不同網(wǎng)絡(luò)數(shù)量放電時間為5h的配置方案如表3所示；城區(qū)場景在不同網(wǎng)絡(luò)數(shù)量放電時間為3h的配置方案如表4所示。

通過對以上3大場景類型各種網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)分析

得出了建議配置方案，但是在實際使用的時候要求鐵塔公司客戶經(jīng)理盡可能的與3家運(yùn)營商確認(rèn)近期及遠(yuǎn)期的網(wǎng)絡(luò)需求，使蓄電池的容量配置盡量一次性到位，否則后期再進(jìn)擴(kuò)容或增容都會帶來投資浪費(fèi)的現(xiàn)象。

表1 放電時間：T與放電系數(shù)η對應(yīng)關(guān)系

表2 農(nóng)村場景電池配置方案

表3 鄉(xiāng)鎮(zhèn)場景電池配置方案

表4 城區(qū)場景電池配置方案

4 鐵塔公司對基站蓄電池摸排情況

4.1 基站蓄電池常見問題類型

鐵塔公司通過對運(yùn)營商移交站點(diǎn)進(jìn)行逐個排查，并對各種現(xiàn)象進(jìn)行分類總結(jié)析，常見問題歸類如下：

（1）常見問題1：電池容量不足

主要表現(xiàn)：后備時間與實際要求時間存在較大差距。

產(chǎn)生原因：基站頻繁停電、停電時間長、停電時間無規(guī)律。電池在放電后未能及時充足電，這種現(xiàn)象稱之為部分荷電態(tài)（PSOC），在部分荷電態(tài)條件下備用電池會出現(xiàn)容量非正常衰減的現(xiàn)象，主要原因是電池充電不足造成電池負(fù)極硫酸鹽化，阻礙了負(fù)極的充放電進(jìn)程，表現(xiàn)為容量不足。長期下去，電池容量就達(dá)不到額定容量的80%，表現(xiàn)為電池失效。

處理方式：電池廠家制造改進(jìn)；電池參數(shù)調(diào)整、運(yùn)行環(huán)境改善。

（2）常見問題2：漏液

主要表現(xiàn)：目前工藝電池出現(xiàn)漏液的并不多見，如果出現(xiàn)漏液，經(jīng)常是安全閥、極柱、槽蓋等部位出現(xiàn)液體溢出或堆積白色結(jié)晶體。

產(chǎn)生原因：熱封、膠封工藝不良；安裝、搬運(yùn)過程磕碰。

處理方式：漏液電池需及時更換，除可能造成設(shè)備腐蝕、電池失水外，高電壓系統(tǒng)可能有安全隱患。

（3）常見問題3：電壓不均

主要表現(xiàn)：主要是指浮充電壓不均，國家信息產(chǎn)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)最高與最低值應(yīng)≤90MV。

產(chǎn)生原因：連接不好、落后電池、浮充設(shè)置、新舊混用。

處理方式：檢查連接和參數(shù)設(shè)置；新安裝電池運(yùn)行3～6個月：吸酸飽和度的均勻性；放電均充處理；通常電壓不均與容量并無太大關(guān)系，但浮充狀態(tài)低于2.17V或高于2.35V的電池需關(guān)注，而出現(xiàn)短路、斷路等極端問題的電池需及時更換。

（4）常見問題4：鼓脹

主要表現(xiàn)：電池表面非正常鼓起。

產(chǎn)生原因：內(nèi)因：裝配壓過高、外殼厚度薄、開閥壓太高；外因：環(huán)境溫度高，特別是交流停電后在恢復(fù)市電時空調(diào)不能起動；安裝間隙（電池間至少10mm以上）；充電限流：電流大；充電電壓：電壓過高，且持續(xù)時間長；無溫度補(bǔ)償?shù)取?/p>

處理方式：對起鼓嚴(yán)重的電池進(jìn)行及時更換，運(yùn)行環(huán)境改善。

（5）常見問題5：失火

主要表現(xiàn)：該問題不常見，一旦出現(xiàn)，損失大。

常見原因：電池連接條松動，高電壓系統(tǒng)局部漏液，電池組局部短路，雷擊，防盜電焊施工等。

（6）常見問題6：其他原因

安裝過程出現(xiàn)短路現(xiàn)象會造成損壞設(shè)備，電池線接反造成開關(guān)電源、其他設(shè)備受損；自然災(zāi)害導(dǎo)致電池進(jìn)水、遭遇雷擊導(dǎo)致?lián)p壞設(shè)備等，部分站點(diǎn)電池缺失（漏裝或被盜）。

綜上：蓄電池的相關(guān)參數(shù)調(diào)整主要是通過開關(guān)電源柜來管控，包括：浮充電壓、均充電壓、溫度、一二次下電、浮充轉(zhuǎn)均充、均充轉(zhuǎn)浮充、均充周期、時間、充電電流等，以上設(shè)置如有任何一個有問題，蓄電池就會隨著時間表現(xiàn)出相應(yīng)的結(jié)果。另外基站電池不能碰撞，否則后期電池會出現(xiàn)短路、鼓肚、漏液、容量不足、電池電壓異常等現(xiàn)象。蓄電池運(yùn)行的室內(nèi)環(huán)境空調(diào)或通風(fēng)系統(tǒng)一定要正常運(yùn)行，否則基站室內(nèi)溫度偏高，降低了蓄電池使用壽命。

4.2 鐵塔公司蓄電池更換整治類型

（1）通過對常見問題梳理分析，對其中蓄電池外觀嚴(yán)重缺陷包含外觀開裂、嚴(yán)重變形、嚴(yán)重漏液進(jìn)行整治，主要整治方式為進(jìn)行電池更換。各種情況詳見圖1。

（2）另外對部分電池使用年代較長，電池容量嚴(yán)重衰竭，放電時間遠(yuǎn)滿足不了后備時長要求（負(fù)載電流備電不足0.5h），需參照新建基站配置原則進(jìn)行電池更換。

（3）對于應(yīng)配未配站點(diǎn)指具備獨(dú)立的電源設(shè)備（開關(guān)電源或UPS）且有蓄電池組安裝位置但蓄電池組缺失情況進(jìn)行蓄電池補(bǔ)充。

在對蓄電池進(jìn)行更換或補(bǔ)充的時候要特別注意外租機(jī)房這種情況，當(dāng)所更換電池的容量大于原電池容量和新增蓄電池的站點(diǎn)必須由設(shè)計單位進(jìn)行承重核實，確保滿足承重要求的情況下進(jìn)行施工，否則需要進(jìn)行方案調(diào)整。

5 蓄電池使用中的改善措施

（1）針對基站市電停電頻繁造成蓄電池在未充足電的情況下又放電，建議采用以下措施彌補(bǔ)，增加蓄電池充入的電量：

●對目前基站組合開關(guān)電源中蓄電池充電限流值參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，目前開關(guān)電源中對蓄電池充電限流值一般設(shè)定為0.1C10A，建議調(diào)整為0.15～0.2C10A，（充電電壓2.33V/單體），但最大充電電流不能超過0.2C10A，以縮短充電時間，增加蓄電池充電前期充入的電量。

●根據(jù)該基站停電次數(shù)及時間，如果停電次數(shù)多且停電時間長，建議對開關(guān)電源中均衡充電時間判別參數(shù)（充電時間和充電電流值判別）進(jìn)行調(diào)整，延長均衡充電時間，可比原設(shè)定延長20%～30%（12～13h）；另外，建議調(diào)整開關(guān)電源均衡充電時間周期設(shè)置，把原

設(shè)置一般3個月時間周期調(diào)整為1～2個月。

圖1 蓄電池外觀嚴(yán)重缺陷情況

（2）對基站組合開關(guān)電源內(nèi)電池欠壓保護(hù)設(shè)置電壓值進(jìn)行重新設(shè)定，提高蓄電池欠壓保護(hù)的設(shè)置電壓，盡量避免蓄電池出現(xiàn)過放電和深度過放電（小電流過放電），具體設(shè)置要求如下，開關(guān)電源一次下電設(shè)置電壓要求不低于46V，二次下電設(shè)置電壓要求大于44V（建議設(shè)置在44.4V）。負(fù)載電流不應(yīng)小于1/3I10A，對負(fù)載電流小于1/3I10A的基站，其放電時間不應(yīng)大于24h。

（3）改善基站機(jī)房室內(nèi)環(huán)境，加裝基站智能通風(fēng)系統(tǒng)，解決基站由于市電停電或空調(diào)故障，機(jī)房內(nèi)溫升過高對蓄電池及通信設(shè)備影響；基站加裝智能通風(fēng)系統(tǒng)，不但能節(jié)省大量能源，降低基站運(yùn)行費(fèi)用，更能提高基站通信設(shè)備系統(tǒng)可靠性，降低通信設(shè)備故障率，減少蓄電池?zé)崾Э匕l(fā)生概率和降低電池失水速率，從而延長蓄電池使用壽命。

（4）監(jiān)控中心一旦接到基站停電告警后，應(yīng)密切注意該基站運(yùn)行情況，一旦出現(xiàn)中斷超過時限，應(yīng)及時通知基站維護(hù)人員攜帶發(fā)電機(jī)組趕赴現(xiàn)場進(jìn)行發(fā)電，確保蓄電池因放電終止后能進(jìn)行及時充電，延長蓄電池使用壽命。

（5）在工程前期站址勘察、設(shè)計階段，一方面應(yīng)選擇供電質(zhì)量好的供電線路；另一方面應(yīng)了解該基站市電供應(yīng)情況（停電時間、次數(shù)等），有重點(diǎn)的參加新建站各種場景下的建議配置方案選擇基站蓄電池容量，而不應(yīng)采取一刀切方式配置蓄電池組容量。

（6）加強(qiáng)基站巡檢工作，每年在停電頻繁的季節(jié)前安排各蓄電池廠家售服人員對基站蓄電池進(jìn)行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)和更換落后電池。另外對代維人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，熟練掌握如何延緩電池性能下降的方法，對常見的問題能夠及時發(fā)現(xiàn)并能提前預(yù)防。

6 結(jié)束語

原先基站有3家運(yùn)營商分別建設(shè)并自行維護(hù)，由于每家具體要求不一樣，導(dǎo)致現(xiàn)網(wǎng)電池問題很多，現(xiàn)在新建站和存量站統(tǒng)一由鐵塔公司進(jìn)行建設(shè)與維護(hù)，我們堅信在鐵塔公司高效管理與運(yùn)營模式下，前期存在的遺留問題將陸續(xù)解決掉，后續(xù)基站的建設(shè)、蓄電池的配置與維護(hù)也會有更合理更優(yōu)越的方案，這樣會使基站蓄電池、電源系統(tǒng)乃至整個配套系統(tǒng)在通信系統(tǒng)中充分發(fā)揮其應(yīng)有的功能與作用。

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Common problems of the base station battery and corresponding improvement measures

WANG Xu

China tower has fully undertake the construction of the new site and the stock station maintenance work for three telecom operators,through the investigation found that there are many problems in the base battery.The paper introduces function structure on the battery,battery configuration of the new station,presence problems of stock battery and corresponding solutions,and carries on the analysis to the battery of improvement measures.To give full play to the battery in the communication system of the“heart”.

battery;discharge time;capacity configuration;improvement measure

2016-09-21）