高原高寒通信保障中蓄電池的影響及對(duì)策分析

航蓋

摘 要：文章針對(duì)高原高寒對(duì)蓄電池的容量、充電接收能力、蓄電池極板、供電狀態(tài)的影響性展開分析，通過研究做好蓄電池日常養(yǎng)護(hù)、控制蓄電池放電程度、合理調(diào)整電解液濃度、進(jìn)行蓄電池地埋改造、加強(qiáng)蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)等對(duì)策，以延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，確保高原高寒地區(qū)通信過程的通暢性考。

關(guān)鍵詞：高原高寒地區(qū);蓄電池極板;蓄電池容量

中圖分類號(hào)：TM912文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2021）03-026-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.012

高原高寒地區(qū)一般指海拔在3 000m以上，長(zhǎng)年可見山頂積雪的地區(qū)，其環(huán)境特點(diǎn)是溫度低，年平均氣溫在0℃以下，晝夜溫差大，常年溫差10℃～20℃，最高溫差可達(dá)30℃，夜間最低溫度可達(dá)-40℃，冬季寒冷期長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月，大氣壓約為一般平原地區(qū)的60%，含氧量約為一般平原地區(qū)的40%～70%。在該環(huán)境下會(huì)對(duì)蓄電池性能帶來較大的負(fù)面影響，文章基于以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出可靠的應(yīng)對(duì)策略，不僅可以對(duì)蓄電池運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)，而且對(duì)通信系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定性的維持也有著積極的意義。

1 高原高寒對(duì)蓄電池的影響

1.1 蓄電池容量

如圖1所示，利用實(shí)驗(yàn)研究不同溫度下蓄電池容量的變化情況。由圖1可以了解到，隨著溫度的不斷降低，蓄電池容量呈現(xiàn)出不斷下降的狀態(tài)?？偨Y(jié)此類問題的原因，包括以下幾點(diǎn)：蓄電池的電動(dòng)勢(shì)與環(huán)境溫度成正比。在較高的工作溫度下放電，蓄電池可以獲得較大的電量，溫度較低時(shí)電量減少。低溫降低了負(fù)極活性物質(zhì)的利用率。蓄電池在低溫狀態(tài)下放電時(shí)，負(fù)極板鉛電極逐漸形成硫酸鉛，硫酸鉛隨放電時(shí)間增加而逐步向電極深處擴(kuò)展，使活性物質(zhì)中的微孔變窄，同時(shí)電極區(qū)至反應(yīng)區(qū)距離增大，又使擴(kuò)散速度變小。溫度越低，微孔堵塞現(xiàn)象越嚴(yán)重，導(dǎo)致活性物質(zhì)利用率降低，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起停止放電的問題。低溫環(huán)境也增大了蓄電池內(nèi)阻，在外部環(huán)境溫度下降到0℃以下后，工作溫度每下降10℃，其內(nèi)阻也會(huì)增加15%，從而減少了蓄電池的既定內(nèi)存。導(dǎo)致此類問題出現(xiàn)的主要原因在于，工作溫度越低，蓄電池內(nèi)部的電解液黏度也會(huì)增加，這也會(huì)限制其擴(kuò)散速度，導(dǎo)致內(nèi)阻增大問題出現(xiàn)。

1.2 充電接收能力

目前，高原高寒地區(qū)通信保障系統(tǒng)中所使用的蓄電池主要以鉛蓄電池為主，在電池充電、放電過程中，存在電化學(xué)極化以及濃度差極化現(xiàn)象，尤其是進(jìn)行大功率電流充電和放電處理時(shí)，此類現(xiàn)象的明顯性也會(huì)提升。在蓄電池工作時(shí)的外部環(huán)境溫度小于0℃時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，蓄電池內(nèi)部擴(kuò)散電流密度會(huì)處于一個(gè)較小值范圍。隨著溫度的不斷降低，其密度范圍也會(huì)不斷縮減，但是交換電流密度所受影響較小，這樣便會(huì)擴(kuò)大濃差極化現(xiàn)象，使蓄電池充電接收能力受到較大的負(fù)面影響，出現(xiàn)充電效率低下的情況。

1.3 蓄電池極板

蓄電池正常放電狀態(tài)下，極板上會(huì)在電流作用下與稀硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在電極表面形成一些小顆粒的硫酸鉛;隨后進(jìn)行充電時(shí)，又被重新還原成二氧化鉛和純鉛，這也是蓄電池的工作原理。如果蓄電池放電后在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沒有對(duì)其進(jìn)行充電，那么附著在電極表面的硫酸鉛顆粒也會(huì)不斷溶解到電解液當(dāng)中，溶解量和溫度成正比。如果外界溫度逐漸下降時(shí)，溶解在電解液中的硫酸鉛會(huì)逐漸趨向于飽和，在到達(dá)飽和狀態(tài)后，多余的硫酸鉛便會(huì)析出，以結(jié)晶的形式附著在蓄電池極板表面。此時(shí)，進(jìn)行充電操作時(shí)，附著在表面的硫酸鉛顆粒并不能完成還原操作。尤其是在高原高寒環(huán)境下，因?yàn)樵搮^(qū)域的晝夜溫差較大，如果蓄電池處于充電不足的情況，會(huì)加劇此現(xiàn)象發(fā)生，影響到蓄電池的工作狀態(tài)。

1.4 供電狀態(tài)

除了上述提到的影響內(nèi)容外，在高原高寒環(huán)境下也容易出現(xiàn)供電狀態(tài)不穩(wěn)定的情況，具體表現(xiàn)為蓄電池供電出現(xiàn)欠壓?jiǎn)栴}，導(dǎo)致設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，或者無法啟動(dòng)的情況。導(dǎo)致此類問題出現(xiàn)的主要原因如下：在電池放電過程中，存在電化學(xué)極化以及濃度差極化現(xiàn)象，而蓄電池工作時(shí)的外部環(huán)境溫度小于0℃時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行放電時(shí)，因?yàn)樾铍姵貎?nèi)部擴(kuò)散電流密度較小，且交換電流密度變化幅度較小，在較大濃度差的影響下，也會(huì)使其輸出電壓出現(xiàn)下降的情況，即欠壓現(xiàn)象。此類情況的出現(xiàn)，也直接影響到系統(tǒng)的放電效率，影響到蓄電池工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

2 高原高寒通信保障中蓄電池保護(hù)對(duì)策

2.1 做好蓄電池日常養(yǎng)護(hù)

通過做好蓄電池日常養(yǎng)護(hù)，可以減少環(huán)境腐蝕帶來的影響，以此確保蓄電池外殼的穩(wěn)定性。在具體養(yǎng)護(hù)過程中，也需要注意以下幾點(diǎn)：首先，檢查蓄電池安裝位置是否牢固，在其側(cè)面和底部需要利用橡膠墊或橡膠塊對(duì)其進(jìn)行固定，減少晃動(dòng)問題發(fā)生。同時(shí)，需要檢查極樁和電纜連接位置，及時(shí)處理連接點(diǎn)表面附著的雜物，對(duì)松動(dòng)處做好固定，穩(wěn)定整個(gè)結(jié)構(gòu)的輸出過程。其次，保證蓄電池外表的干燥性，在高寒地區(qū)晝夜溫差影響下，很容易在結(jié)構(gòu)表面附著水滴，同時(shí)隨著使用年限的增長(zhǎng)，也會(huì)在表面堆積一些灰塵、析出一些電解質(zhì)，增加電極短路的風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要定期清理蓄電池表面的附著物和氧化物，確保電流輸出過程的穩(wěn)定性。最后，檢查通氣孔的通暢性，如果出現(xiàn)氣孔封堵情況，很容易出現(xiàn)蓄電池張股問題，甚至還會(huì)導(dǎo)致爆炸事故發(fā)生，因此需要做好該環(huán)節(jié)的檢查工作，滿足運(yùn)行要求。

2.2 控制蓄電池放電程度

通過控制蓄電池放電程度，能夠維持穩(wěn)定的供壓狀態(tài)，提升通信系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的可靠性。前文中已經(jīng)簡(jiǎn)單提到過，蓄電池在低溫環(huán)境下的容量會(huì)處于快速衰減狀態(tài)，這樣也會(huì)影響到設(shè)備啟動(dòng)過程的順暢性?；诖耍残枰獙?duì)蓄電池放電程度做好控制工作，具體內(nèi)容如下：在白天通信系統(tǒng)運(yùn)行期間，所使用到的蓄電池放電量不能超過額定電容的25%;而晚上進(jìn)行放電時(shí)，蓄電池放電量不能超過額定電容的50%?？紤]到這樣會(huì)影響通信保障供應(yīng)過程的持續(xù)性，因此可以適當(dāng)增加蓄電池?cái)?shù)量，以補(bǔ)充供電量的不足[1]。

2.3 合理調(diào)整電解液濃度

通過合理調(diào)整電解液濃度，可以在一定程度上緩解極化現(xiàn)象，從而確保蓄電池充放電過程的穩(wěn)定性。在高原高寒環(huán)境下，受溫度及氣壓因素影響，也會(huì)增加電解液的揮發(fā)速度，同時(shí)也會(huì)降低反應(yīng)速率，減少蓄電池電量。基于此，需要對(duì)電解液濃度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，同時(shí)在調(diào)整過程中需要注意以下幾點(diǎn)：首先，對(duì)電解液濃度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，增加濃度值需要結(jié)合區(qū)域氣候條件進(jìn)行計(jì)算，確保其濃度值的合理性。其次，做好電解質(zhì)填充材料的合理選擇，做好電解質(zhì)內(nèi)部雜質(zhì)的清理工作，這樣可以穩(wěn)定蓄電池內(nèi)部存儲(chǔ)容量的合理性，從而延長(zhǎng)蓄電池使用壽命[2]。最后，對(duì)蓄電池濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整電解液濃度，提高蓄電池工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

2.4 進(jìn)行蓄電池地埋改造

進(jìn)行蓄電池地埋改造工作，可以減少外界溫度對(duì)蓄電池工作狀態(tài)的影響，提升通信工程運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。如某地區(qū)在改造過程中，選擇外掛單電池作為通信系統(tǒng)的供電載體，設(shè)置電池容量為60Ah～100Ah。同時(shí)在該區(qū)域結(jié)合其供電方式，也設(shè)置了長(zhǎng)50cm、寬25cm地溝井，在井內(nèi)還設(shè)置了蓄電池的升降架結(jié)構(gòu)，滿足蓄電池維護(hù)的基礎(chǔ)需求。同時(shí)，還會(huì)在蓄電池上方和地溝井口處完成絕熱板的安裝，將蓄電池與外界環(huán)境隔絕開，從而減少環(huán)境溫度流失，維持蓄電池工作環(huán)境溫度的穩(wěn)定性[3]。

2.5 加強(qiáng)蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)

通過加強(qiáng)蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)了解蓄電池目前的工作狀態(tài)，做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)操作，從而確保蓄電池工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要在蓄電池合適位置處安裝傳感器，用來實(shí)時(shí)傳遞蓄電池工作狀態(tài)、通信系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用相應(yīng)數(shù)據(jù)模型分析工作狀態(tài)的合規(guī)性。如果發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過程存在一定的不穩(wěn)定性，需要及時(shí)定位存在隱患的部位，對(duì)其及時(shí)進(jìn)行處理，如清理表面雜物、鞏固接頭、更換電解液等，從而確保蓄電池工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，滿足相應(yīng)的運(yùn)行需求[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，做好蓄電池日常養(yǎng)護(hù)，可以減少環(huán)境腐蝕帶來的影響，控制蓄電池放電程度，能夠維持穩(wěn)定的供壓狀態(tài)，合理調(diào)整電解液濃度，可以在一定程度上緩解極化現(xiàn)象。進(jìn)行蓄電池地埋改造工作，可以減少外界溫度對(duì)蓄電池工作狀態(tài)的影響，加強(qiáng)蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)了解蓄電池的工作狀態(tài)。通過采用合理措施維持蓄電池工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，對(duì)提升通信工程運(yùn)行狀態(tài)合理性有著積極的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 諾桑，胡貴軍，措加旺姆，等.西藏高寒地區(qū)離網(wǎng)光伏系統(tǒng)蓄電池壽命研究[J].節(jié)能與環(huán)保，2019（2）：89-91.

[2] 朱紅章，吳學(xué)偉.高原高寒通信保障中蓄電池的影響及對(duì)策分析[J].山西建筑，2016，42（30）：132-133.

[3] 柳虔林，丁洪偉.高原環(huán)境下汽車分隊(duì)成建制開進(jìn)通信保障初探[J].國防交通工程與技術(shù)，2015，13（4）：116-119，144.

[4] 李越，張一品，甘文道，等.論高原地區(qū)應(yīng)急通信的保障措施[J].無線互聯(lián)科技，2015（7）：119-121.