移動通信基站通信蓄電池使用壽命探討

王根春

（中國人民解放軍某部，湖南 懷化 418000）

移動通信基站通信蓄電池使用壽命探討

王根春

（中國人民解放軍某部，湖南 懷化 418000）

影響移動通信基站通信蓄電池壽命的因素很多，如何延長蓄電池供電時間和使用壽命，提高通信和指揮控制可靠性是各部隊面臨的一個課題。文章針對目前造成移動通信基站中閥控電池使用過程中容量下降、壽命縮短的原因進行分析和探討，并提出相關(guān)改進措施。

閥控電池；使用壽命；改進措施

移動通信基站蓄電池普遍存在容量下降過快，使用壽命短，短短1或2年時間蓄電池的容量只有標稱容量的30%～40%，而大部分移動通信基站的蓄電池經(jīng)過1至4年的運行，其容量只有其標稱容量的50%左右，遠遠達不到設(shè)計使用壽命。按蓄電池使用維護標準要求，蓄電池容量只要下降到其標稱容量的80%，使用壽命就終止，應(yīng)進行更換。文章對造成移動通信基站閥控電池使用過程中容量下降、壽命縮短的原因進行分析和探討，并提出相關(guān)改進措施。文章蓄電池特指閥控式密封鉛酸蓄電池。

1 移動通信基站蓄電池使用壽命縮短的原因

雖然各廠家生產(chǎn)蓄電池質(zhì)量、性能上有所差別，但筆者認為廠家生產(chǎn)蓄電池的質(zhì)量因素不是影響目前蓄電池容量下降過快、使用壽命縮短的主要原因。因為從閥控式密封電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能、移動通信基站蓄電池使用過程現(xiàn)場勘察情況等綜合因素來看，結(jié)合固定通信臺站使用情況，閥控式密封電池在正常情況下使用1～4年后，容量下降應(yīng)不會這么快，因此筆者認為造成移動通信基站蓄電池容量下降過快、使用壽命縮短的主要原因應(yīng)與移動通信基站本身蓄電池使用特點及移動通信基站使用環(huán)境有關(guān)。筆者認為影響移動通信基站蓄電池容量下降過快、使用壽命縮短的原因主要有以下4個方面。

（1）移動通信基站頻繁停電、停電時間長、停電時間無規(guī)律，使蓄電池頻繁充放電，是造成蓄電池容量下降過快和使用壽命縮短的一個最主要原因。移動通信基站頻繁停電會使蓄電池充放電循環(huán)次數(shù)增加或一定時間內(nèi)充放電循環(huán)過度頻繁，導(dǎo)致蓄電池負極板硫酸化，其使用壽命縮短。目前工業(yè)與信息化部相關(guān)規(guī)定和廠家提供循環(huán)次數(shù)，均為理論上蓄電池應(yīng)能達到的循環(huán)次數(shù)，但蓄電池實際能達到該循環(huán)次數(shù)或隨著循環(huán)次數(shù)增多及頻繁停電對蓄電池的影響等，生產(chǎn)廠家都未進行過專門研究。

移動通信基站停電頻次過高，使移動通信基站蓄電池在放電后尚未充足電的情況下又放電，蓄電池出現(xiàn)欠充。如連續(xù)多次發(fā)生欠充，將造成蓄電池容量累積性虧損，則該移動通信基站的蓄電池容量將在較短時間內(nèi)下降，使用壽命將較快終止。蓄電池容量下降的速度與移動通信基站蓄電池連續(xù)欠充的次數(shù)成一定的正比關(guān)系。造成蓄電池容量下降的內(nèi)在原因在于電池放電后在未充足電的情況下又放電，正、負極在放電后生成的硫酸鉛未能分別完全恢復(fù)成二氧化鉛和金屬鉛的情況下，正、負極板又放電，使蓄電池產(chǎn)生欠充。連續(xù)多次欠充，使負極板逐步硫酸化，產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的結(jié)晶硫酸鉛。特別是在蓄電池處于深度過放電的情況下，蓄電池負極板的硫酸化將更嚴重，硫酸化的速度將更快，造成負極板表面被屏蔽，功能逐步下降直至失效，導(dǎo)致蓄電池使用壽命下降直至終止。

（2）開關(guān)電源設(shè)置參數(shù)不合理，移動通信基站蓄電池欠壓保護設(shè)置電壓過低。復(fù)位電壓設(shè)置過低，使蓄電池出現(xiàn)過放電甚至深度過放電現(xiàn)象，從另一方面加劇蓄電池負極板硫酸化，是使蓄電池容量下降，使用壽命縮短的另一個主要原因。目前移動通信基站組合開關(guān)電源均設(shè)置低電壓隔離保護功能或二次下電功能。當蓄電池放電至某一設(shè)定電壓值時，開關(guān)電源系統(tǒng)將自動切斷部分非重要負載的供電或全部負載的供電，以保護蓄電池不過放電，確保蓄電池使用壽命。如電池最低欠壓保護值設(shè)置過低，蓄電池將出現(xiàn)過放電，多次的過放電和過放電后未能及時補充電或充電不足都將嚴重影響電池使用壽命；另外若開關(guān)電源復(fù)位電壓設(shè)置過低，將使電池在放電過程中出現(xiàn)重復(fù)多次放電；具體電池最低欠壓保護值設(shè)置應(yīng)根據(jù)負載電流大小而設(shè)置，而目前移動通信基站蓄電池最低欠壓保護值一般設(shè)置在單體電池電壓每只1.8V左右，有的甚至設(shè)定為每只1.75V。根據(jù)閥控式密封電池的放電性能結(jié)合移動通信基站實際負載電流（目前移動通信基站實際負載電流絕大部分均小于 0.1C10A），移動通信基站電池最低欠壓保護值應(yīng)設(shè)置在電池單體電壓每只1.8V左右。因此，目前移動通信基站蓄電池欠壓保護設(shè)置參考電壓過低，如移動通信基站長時間停電，會使電池出現(xiàn)過放電，甚至是小電流深度過放電，而過放電的電池要完全充足電，恢復(fù)容量所需充電時間較長，深度過放電的電池在移動通信基站現(xiàn)有唯一恒壓充電條件下，一般是很難完全恢復(fù)其額定容量的。所以開關(guān)電源參數(shù)設(shè)置不合理，從另一方面加劇電池負極板硫酸化，從而造成電池容量下降，使用壽命縮短。

（3）移動通信基站使用環(huán)境較惡劣。移動通信基站停電后，由于無通風空調(diào)，使移動通信基站環(huán)境溫度變差，使移動通信基站溫度偏高或偏低，從而降低了蓄電池使用壽命。移動通信基站或室外獨立通信臺站內(nèi)均配置通風空調(diào)設(shè)備，停電或通風空調(diào)損壞后有時得不到及時維修，而移動通信基站或獨立通信臺站為封閉機房，通風空調(diào)設(shè)備停機后使移動通信基站溫度大幅上升或下降。另一方面，即使通風空調(diào)工作正常，而移動通信基站由于停電后，無交流電源，空調(diào)也無法制冷通風，將使移動通信基站溫度和濕度大幅上升，從而影響蓄電池正常工作。溫度過高一方面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）使電池容量降低和電池使用壽命縮短。另一方面由于溫度過高，將使蓄電池熱失控效應(yīng)加劇，從而造成蓄電池正極板腐蝕速率加劇、極板變形膨脹、電池外殼鼓脹甚至開裂等，最后導(dǎo)致電池容量快速下降，電池壽命縮短。根據(jù)相關(guān)資料表明，當環(huán)境溫度超過25℃時，每升高10℃，電池使用壽命將縮短1/2。

（4）移動通信基站停電后，蓄電池放電至終止電壓，未及時進行補充電，也將導(dǎo)致電池容量下降和使用壽命縮短。由于大部分移動通信基站地處郊區(qū)或偏遠山區(qū)等地，市電供應(yīng)狀況較差，市電停電的次數(shù)多且停電時間較長，往往一旦市電停電后，蓄電池放電至終止電壓，市電還未恢復(fù)，這樣一方面可能造成蓄電池過放電，另一方面電池放電后又不能得到及時補充電，根據(jù)相關(guān)資料表明，電池放電后如不能及時進行補充電，將使蓄電池容量逐步下降，經(jīng)過幾次循環(huán)后，蓄電池使用壽命將明顯縮短。

筆者認為，上述4點原因是造成目前移動通信基站電池容量早期失效，使用壽命縮短的主要原因。當然影響蓄電池容量及使用壽命因素很多 ，正常使用情況下，影響蓄電池壽命主要因素是正極板腐蝕速度和玻璃纖維隔膜（AGM）中電解液飽和度。但移動通信基站或單獨通信臺站由于自身所處環(huán)境（市電供應(yīng) 、環(huán)境溫度等）較特殊，真正影響蓄電池使用壽命主要原因在負極板硫酸化。而造成負極板硫酸化的主要原因在于頻繁停電，造成蓄電池循環(huán)次數(shù)增加及使蓄電池累計欠充；另外蓄電池欠壓保護值的設(shè)置不當，環(huán)境溫度過高，蓄電池放電后未及時補充電等方面進一步加劇負極板硫酸化，這也可從另一面解釋為什么固定通信臺站或供電狀況好的移動通信基站電池使用壽命較其它類型移動通信基站長的原因。

2 如何延長移動通信基站蓄電池使用壽命

基于上述影響移動通信基站電池使用壽命的原因分析，在目前市電供應(yīng)不能改善的前提下，仍可采取相關(guān)措施來彌補或改善，從而延長蓄電池使用壽命。筆者認為可從以下5個方面著手，采用綜合措施，改善移動通信基站機房環(huán)境，提高移動通信基站供電可靠性，確保通信暢通和移動通信基站通指設(shè)備運行正常，具體如下。

（1）針對移動通信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，增加蓄電池充入的電量。①移動通信基站組合開關(guān)電源中對蓄電池充電限流值參數(shù)進行調(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（應(yīng)根據(jù)季節(jié)做響應(yīng)調(diào)整），但最大充電電流不能超過0.25C10A，以縮短蓄電池充電時間，增加蓄電池充電前期充入的電量。②該移動通信基站停電次數(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）進行調(diào)整，延長均衡充電時間，可比原設(shè)定延長20%～30%；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個月或更短，對蓄電池進行均衡充電。

（2）移動通信基站組合開關(guān)電源內(nèi)電池欠壓保護設(shè)置電壓值進行重新設(shè)定，提高蓄電池欠壓保護的設(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)置電壓必須要求大于44V（ 建議設(shè)置在44.4V）。對負載電流小于1/3 I10A的移動通信基站，放電時間盡可能不大于24h，即行切斷（不管蓄電池欠壓保護設(shè)置電壓是否到了設(shè)定值）。具體可在開關(guān)電源內(nèi)設(shè)置。

（3）改善移動通信基站機房室內(nèi)環(huán)境，加裝移動通信基站智能通風系統(tǒng)，解決移動通信基站由于市電停電或空調(diào)故障，機房內(nèi)溫升過高對蓄電池及通信設(shè)備影響。移動通信基站加裝智能通風系統(tǒng)，不但能節(jié)省大量能源，降低移動通信基站運行費用，更能提高移動通信基站通信設(shè)備系統(tǒng)可靠性，降低通信設(shè)備故障率，減少蓄電池熱失控發(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）一旦接到移動通信基站停電告警后，應(yīng)密切注意該移動通信基站運行情況。一旦出現(xiàn)停電超過1小時，應(yīng)及時通知移動通信基站維護人員啟動發(fā)電機進行發(fā)電，確保蓄電池因放電終止后能進行及時充電，延長蓄電池使用壽命。

（5）選擇正確的開關(guān)電源。選擇移動通信基站開關(guān)電源設(shè)備時，應(yīng)選擇交流輸入范圍寬、數(shù)字化程度高、智能化程度高、有完善的蓄電池管理功能的開關(guān)電源，以縮短蓄電池充電時間和定期對蓄電池進行相關(guān)檢測。

［1］錢其深.閥控式鉛酸密封電池的使用與維護［M］.濟南：黃河出版社，2006.

王根春(1971-)，男，山東濟寧人，大學本科，高級工程師，主要研究方向：通信工程。