5G時(shí)代通信局站蓄電池組使用與維護(hù)

李培龍

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司臨沂市分公司，山東 臨沂 276000）

0 引 言

通信電源是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是動(dòng)力“心臟”，通信蓄電池組是這顆“心臟”的最后一道屏障。大眾通信步入電子化以來，從固話、撥號(hào)上網(wǎng)，到移動(dòng)通信2G、3G、4G，直至今天的5G時(shí)代，交換、傳輸、數(shù)據(jù)等專業(yè)經(jīng)歷了日新月異發(fā)展，設(shè)備更新也是日新月異，而惟有通信電源還一直保持原來的本色，甚至部分通信局站發(fā)電機(jī)組、高壓等20世紀(jì)90年代隨程控一同建設(shè)的電源設(shè)備仍在網(wǎng)運(yùn)行。

5G通信技術(shù)逐步進(jìn)入商用后，為達(dá)到更高速度，實(shí)現(xiàn)無延遲高清海量連接，必須建設(shè)更多站點(diǎn)。而對(duì)于目前通信運(yùn)營商，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的主要問題是資金。有專家預(yù)計(jì)，國內(nèi)三大運(yùn)營商在5G周期總投資額為1 650億美元。在競爭日趨激烈、營收放緩現(xiàn)實(shí)情況下，輕資產(chǎn)運(yùn)行無疑是必然選擇，以便騰出更多資金進(jìn)行5G建設(shè)。輕資產(chǎn)模式主要是最少的占用自己的資金，以追求利潤最大化。輕資產(chǎn)模式對(duì)于通信蓄電池組，就是降低蓄電池組配置容量和延長蓄電池組服役時(shí)間。而5G功耗增大，單站滿載功率甚至達(dá)到3 000 W以上，這對(duì)通信后備蓄電池組提出了更高要求。

1 通信蓄電池組

1.1 當(dāng)前通信蓄電池組使用方式

目前，通信運(yùn)營商配套使用電池組的設(shè)備主要為開關(guān)電源（傳統(tǒng)48 V系統(tǒng)）、UPS、高壓直流。其中開關(guān)電源大多為2 V單體電池24或25串聯(lián)成組后使用，系統(tǒng)電壓低，電流高，單體電池容量大；UPS設(shè)備主要為數(shù)十只12 V單體電池串聯(lián)后使用，系統(tǒng)電壓高，單體電池容量一般100～200 AH；高壓直流設(shè)備也算開關(guān)電源一個(gè)種類，應(yīng)用較少，2 V及12 V電池均有配置。

1.2 通信蓄電池組種類

目前，通信電源配套的蓄電池大多是閥控式密封鉛酸蓄電池，部分富液式鉛酸電池，兩者占比90%以上，部分站點(diǎn)試用膠體電池、鋰電池及磷酸鐵鋰電池等，單體電壓一般有2 V、6 V和12 V三種。

2 蓄電池傳統(tǒng)的維護(hù)方法

目前，通信蓄電池組日常維護(hù)主要為外觀檢查、內(nèi)阻測(cè)量、端電壓測(cè)量、均浮充、放電測(cè)試五類手段[1]。

蓄電池組外觀檢查主要是電池殼體有無開裂、鼓脹、滲漏，極柱是否腐蝕。

蓄電池的內(nèi)阻是指電池在工作時(shí)，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力，它包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。蓄電池內(nèi)阻是目前國際公認(rèn)的對(duì)蓄電池最有效的、測(cè)量最便捷的性能參數(shù)。內(nèi)阻測(cè)試（電導(dǎo)測(cè)試）能夠反映蓄電池的劣化程度、容量狀態(tài)等性能指標(biāo)，也是目前同行運(yùn)營商維護(hù)人員檢測(cè)電池組性能好壞的重要手段。

蓄電池端電壓是指蓄電池在充電或放電狀態(tài)下所測(cè)得的電壓，電池組內(nèi)每只蓄電池端電壓的一致性對(duì)整組蓄電池的性能有著直接的影響。

蓄電池組均浮充。通信運(yùn)營商蓄電池組大多數(shù)時(shí)間處于后備狀態(tài)，此時(shí)電池組一般工作于浮充狀態(tài)下。電池組浮充狀態(tài)主要是用少量電流來補(bǔ)償蓄電池組局部作用的損耗，以使其能經(jīng)常保持在充電滿足狀態(tài)。電池組均充是指均衡充電，電池組長期浮充后由于電池的個(gè)體差異等原因容易造成電池端電壓不平衡，造成單體差異，因此需提高電池組的充電電壓，對(duì)電池進(jìn)行活化充電。但要注意的是，部分蓄電池組是沒有標(biāo)明均充參數(shù)的，也就是其指導(dǎo)意見是不用均充的。

蓄電池組放電測(cè)試是檢測(cè)蓄電池組性能的最直接方法。目前，通信運(yùn)營商蓄電池組放電測(cè)試主要為核對(duì)性放電測(cè)試、容量測(cè)試。根據(jù)通信電源運(yùn)行維護(hù)規(guī)程要求，蓄電池組容量測(cè)試需放出電池組標(biāo)稱容量80%以上才能認(rèn)定合格，但蓄電池組容量試驗(yàn)受安全因素限制，需專門儀器實(shí)現(xiàn)，操作頻次無法有效提高。核對(duì)性放電試驗(yàn)一般要求放出蓄電池組標(biāo)稱容量的20%以上即可，可采用在線降低充電電壓法實(shí)現(xiàn)，安全性高，真實(shí)反映電池組實(shí)際放電時(shí)工作情況，實(shí)用意義較大。

3 運(yùn)營商輕資產(chǎn)模式下蓄電池組變化

3.1 電池組質(zhì)量

通信運(yùn)營商其電池組采購是公開招標(biāo)的，鑒于價(jià)格分在整個(gè)評(píng)標(biāo)中占比較大，為了盡可能降低成本，蓄電池組廠家提供產(chǎn)品也是嚴(yán)格按照招標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)提供的，因此現(xiàn)階段通信蓄電池組整體質(zhì)量并不穩(wěn)定。

3.2 電池組容量配置標(biāo)準(zhǔn)

目前，為了輕資產(chǎn)運(yùn)行，運(yùn)營商地市級(jí)一類市電核心局開關(guān)電源電池組后備時(shí)間為1 h左右，縣級(jí)匯聚局站為2～4 h，UPS后備時(shí)間一般按0.5～1 h配置。

3.3 蓄電池組服役期限

通信運(yùn)營商維護(hù)規(guī)程一般是2 V免維電池組使用壽命為8年，富液式鉛酸電池壽命10年，12 V和6 V電池組壽命為6年。然而為了降低基礎(chǔ)設(shè)施投入，蓄電池組即時(shí)達(dá)到服役壽命，也不再立即更換，導(dǎo)致了大量超期服役電池組運(yùn)行。

4 當(dāng)前電池組存在問題

4.1 電池組質(zhì)量不穩(wěn)定導(dǎo)致壽命期內(nèi)突然劣化

以實(shí)際維護(hù)工作案例來看，筆者遇到某廠家3 000 AH、 100 AH電池組使用不到3年出現(xiàn)單體失效問題。其中，100 AH電池組為UPS使用，月度內(nèi)阻測(cè)量中1節(jié)電池內(nèi)阻達(dá)到13 mΩ，偏離其他電池組一倍以上，實(shí)際放電測(cè)試時(shí)電池組僅僅支撐1 min左右。3 000 AH電池組單體內(nèi)阻、端電壓均正常，進(jìn)行核對(duì)性放電測(cè)試時(shí)單體端電壓迅速下降至1.89 V左右，電池組已無法正常放電。

4.2 電池組超期運(yùn)行后不穩(wěn)定性

電池組超期運(yùn)行，尤其是當(dāng)前運(yùn)營商配置大容量免維護(hù)電池組，其規(guī)程使用壽命為8年，服役至10年左右存在短時(shí)間急劇劣化失效問題。某一地市核心局站2009年配置3 000 AH蓄電池組，2018年上半年核對(duì)性放電試驗(yàn)仍舊達(dá)到2 h后備能力，2018年10月份再次測(cè)試，一組電池組單體劣化，2節(jié)端電壓放電開始即達(dá)到1.89 V左右，調(diào)整其他電池單體應(yīng)急使用。2019年2月份再次測(cè)試，電池組1節(jié)單體端電壓達(dá)到1.76 V，已無支撐力。

4.3 電池組混用

為進(jìn)一步降低基礎(chǔ)投資，目前通信局站電池組存在不同廠家、批次單體電池混用問題，將單體損壞的不同電池組挑選后組成新電池組繼續(xù)使用幾年。但電池組混用帶來的危害很大，不同廠家、不同批次的電池組合成電池組其單體一致性肯定存在問題，長時(shí)間運(yùn)行很容易帶來單體電壓不均衡、過充、饋電等問題，甚至引起電池?zé)崾Э?，出現(xiàn)燃燒的危險(xiǎn)。

5 當(dāng)前蓄電池組使用與維護(hù)

（1）堅(jiān)決杜絕不同廠家、不同批次電池組長時(shí)間混用問題。各個(gè)局站蓄電池組，不論是開關(guān)電源、UPS配套蓄電池組，嚴(yán)禁混用，應(yīng)急混用的電池組時(shí)間宜以一個(gè)月為界，嚴(yán)禁自行組合電池組長時(shí)間運(yùn)行。

（2）增加大容量電池組單體監(jiān)控功能，檢測(cè)單體電池端電壓、內(nèi)阻，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)偏離，系統(tǒng)及時(shí)告警。

（3）根據(jù)局站供電情況選擇蓄電池組容量標(biāo)準(zhǔn)。部分地市級(jí)核心局站雖然達(dá)到雙路外市電引入、后備發(fā)電機(jī)組配置標(biāo)準(zhǔn)，但整個(gè)前級(jí)供電系統(tǒng)往往存在瓶頸，如ATS、主開關(guān)、單母線問題，而且這類設(shè)備往往已服役十多年，突發(fā)故障機(jī)率越來越高，因此必須考慮此類故障處理時(shí)限問題。

（4）蓄電池組超期服役時(shí)間達(dá)到壽命20%以上必須加大核對(duì)性放電試驗(yàn)頻次，至少每半年進(jìn)行一次核對(duì)性放電測(cè)試。計(jì)劃停電前必須進(jìn)行放電測(cè)試[2]。

（5）電池組內(nèi)阻測(cè)試盡量選擇在蓄電池放電情況下進(jìn)行，內(nèi)阻記錄一次，端電壓以放電前、放電中、充電中分三次測(cè)量。

6 結(jié) 論

5G時(shí)代的通信局站的建設(shè)和運(yùn)行有了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，尤其是很多基站是在現(xiàn)有的基站基礎(chǔ)上進(jìn)行改造建設(shè)的，在改進(jìn)建設(shè)的過程中蓄電池組的使用和維護(hù)是一個(gè)非常重要的內(nèi)容。在競爭日趨激烈、用戶飽和導(dǎo)致營收增長放緩現(xiàn)實(shí)情況下，運(yùn)營商需騰出更多資金進(jìn)行5G建設(shè)，因此作為運(yùn)營商基礎(chǔ)配套中的重資產(chǎn)占比大戶，通信后備蓄電池組投資也不得不進(jìn)行縮減。