宋清山 ，牛 鑫，王 賓，劉冰洋，段萬普

（1.駐新鄉(xiāng)地區(qū)軍事代表室，河南 新鄉(xiāng) 453600；2.鄭州現(xiàn)代電動車研究設計院，河南 鄭州 450000）

1 概述

由于通信行業(yè)的特殊要求，必須時刻保持暢通。為了保障基站的安全運行，一般都安裝大容量電池作為后備電源，通常采用閥控式鉛酸電池。雖然隨著化工技術的發(fā)展，鉛酸電池的研發(fā)制造技術在突飛猛進，基站電池的各項性能指標也有較大的提升，特別是維護的工作量和維護頻率大大降低，但相同類型的電池，在不同的設備、不同的使用和維護條件下使用壽命相差很大。適宜的工作環(huán)境，嚴格的維護程序，良好的維護工作，不僅能夠大大延長電池的壽命，而且能夠保證供電系統(tǒng)的正常工作，提高基站的運行質量，確保通信時時暢通，樹立通信企業(yè)的良好信譽。

2 基站電池的現(xiàn)狀和維護

根據(jù)某省通信公司基站專項維修保養(yǎng)計劃和有關要求，我們對該公司電池系統(tǒng)故障較多的某市分公司進行了電池普查和檢測。該分公司共有 44 個基站，由于條件和環(huán)境的制約，本次只進行了 31個基站的檢測，占該公司基站的 70.45%。下面就根據(jù)該通信公司的基站電池普查、檢測和維護情況來討論通信基站電池的現(xiàn)狀、維護方法。以供通信公司決策者、基站管理者、電池工作者參考。

2.1 基站電池普查測量方法

根據(jù)基站供電要求，在市電斷電的情況下，電池組需要保障供電 4 h，這就要求單只電池的負荷端電壓在 1.65 V 以上，因此，模擬實際工作條件，在電池的兩極加載 200 A 負載，通過儀器在 3 s 末自動記錄電池的端電壓，1.65 V 以上為合格。

2.2 基站電池的普查情況

根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，歸納整理后基站電池的情況如下，在檢測 31 個基站之中，供電系統(tǒng)正常的17 個，占檢測普查基站的 54.84%。電池保有容量低、電池失效、電池缺失的 9 個，占檢測普查基站的 29.03%?？刂圃O備不正常的 5 個，占檢測普查基站的 16.13%。電源系統(tǒng)不能正常工作的基站接近半數(shù)，這對正常的通信構成了很大的潛在威脅，當市電檢修、出現(xiàn)故障停電時，極有可能造成大面積通信中斷。各個基站供電系統(tǒng)的具體情況見表1。

表1 基站電池故障情況統(tǒng)計表

3 基站電池的故障模式、原因分析

根據(jù)目前基站大量使用閥控式鉛酸電池的現(xiàn)狀，以及基站電池的工作環(huán)境分析，基站電池失效主要有以下幾種模式。

3.1 電池的正極板軟化和板柵氧化腐蝕

像××倍特基站有 14 只電池容量低下的情況，除非是正常的使用時間長，電池壽命終止外，電池的故障原因是因為充電控制設備沒有根據(jù)電池的實際容量變化和天氣溫度的變化情況進行相應的調整，造成電池的正極板軟化和板柵氧化腐蝕。

基站后備電源的工作模式是淺充放，這正是閥控式電池的工作特點，因此，新電池能夠很好地完成任務。但是隨著使用時間的延長，電池的實際容量將會降低，同樣的放電時間，意味著放電深度的增加，這樣就會有較多的活性物質參與化學反應，使活性物質硬度下降，這樣電池極板就失去了支撐，活性物質就會脫落，脫落的活性物質還會堵塞極板的微孔，導致參與反應的活性物質量和極板真實表面積同時下降，造成電池有效容量的下降，形成惡性循環(huán)的趨勢，最終造成極板軟化。

由于通信基站的浮充電壓隨環(huán)境溫度的變化調整不及時，就會形成過充電狀態(tài)。電池正極板柵中的部分鉛在充電過程中會被氧化為氧化鉛，而過充電會嚴重加速這一過程，且是不可逆的，最終就會形成正極板板柵氧化腐蝕，體積增大變形，使活性物質與板柵脫離，導致正極板失效。一般，溫度較高的地區(qū)正極板柵腐蝕相對嚴重，而在溫度較低的環(huán)境中使用的電池，正極板柵腐蝕相對較輕。

3.2 電池的負極板硫酸鹽化

像××裝飾城基站，兩組電池的保險裝置均處于斷裂狀態(tài)，形成嚴重的硫酸鹽化。電池使用后，如果不及時進行充電或充電電流過小，活性物質就會聚積形成粗大的硫酸鉛結晶，采用普通的充電方法無法將其轉化為正常的活性物質，稱為硫酸鹽化。電池硫酸鹽化的形成原因很多，主要是充電電流過小，充電時間較長；溫度的季節(jié)和晝夜變化；電池失水，電解液濃度增大；不同電池材料等因素。很多基站電池的硫酸鹽化是無法避免的，特別是在電池組內(nèi)發(fā)生單體電池容量差別較大的情況下，落后的電池處于欠充電狀態(tài)，該電池的硫酸鹽化程度會更大。像××工業(yè)總公司基站、××倉庫基站、××科教儀廠基站的充電控制器損壞，但電池狀態(tài)較好的情況很少見，可能是損壞時間較短，還沒有對電池造成大損傷，硫酸鹽化較輕，經(jīng)過充放電循環(huán)完全能夠恢復。像××小區(qū)基站，浮充電壓低 1 V，電池容量少 30%這種情況如果不能及時調整，就會造成電池的硫酸鹽化。像××農(nóng)村站 1基站，雖然浮充電壓略低，但如果不能及時進行調整，隨著時間的延長，也會造成電池的硫酸鹽化。

3.3 電池的失水

像××工業(yè)總公司基站、××倉庫基站、××科教儀廠基站的充電控制器損壞，無法正常充電的情況，如果是充電電流和電壓無法很好地控制，導致充電電流和電壓增大和升高，當單體電池充電達到 2.35 V（25 ℃）以后，就進入大量析氧狀態(tài)，如果充電電流比較大，氣體會頂開排氣閥釋放氣體而形成失水。電池溫升后，析氣電壓會下降，會導致電池更容易析氣失水。

3.4 電池的不均衡

像××中心基站、××化工廠基站有一個電池保有容量低下的情況，就是隨著使用時間的延長，電池的不均衡造成的。新電池的容量、開路電壓和內(nèi)阻都進行了嚴格的配組，新電池離散性比較小。隨著電池在各種環(huán)境條件下使用，電池在制造工藝中存在的微小差距會被擴大，產(chǎn)生各種不均衡，導致各個電池之間容量相對差別增大，最終導致個別電池容量消耗殆盡，無法工作。

4 基站電池的維護和保養(yǎng)

在對 31 個基站的電池進行了檢測，對數(shù)據(jù)進行整理歸納，并對形成的原因進行了分析。由于條件制約，未能對所有的基站進行維護和保養(yǎng)，對其中的 3 個基站電池系統(tǒng)進行了系統(tǒng)的維護、保養(yǎng)操作，具體程序和步驟如下。

4.1 備份電池的篩選、檢測和處理

首先選擇、制作備份電池。在庫存的 500 多只廢品電池中，抽取 385 只電池進行檢測，初步檢測選出 210 只電池具備維護后繼續(xù)使用的條件，從上述 210 只電池中抽取了 48 只電池，進行放電、充電、除硫化后制作備份電池，在 200 A 負載條件下，3 s 末電池的端電壓的鎖定值在 1.82～1.96 V 之間，能夠滿足直接供電的能力；備品電池的自放電決定著備品電池的可靠性，檢測考核這項指標需要較長的時間，可在 3 個月一次的巡檢中檢測并處理。

4.2 基站電池的維護和保養(yǎng)程序

在選出備份電池后，對基站電池維護和保養(yǎng)。

a）對運行中的基站電池進行規(guī)格、型號登記，運用儀器設備對電池進行在線檢測，找出不能正常供電和完全失效的電池單體。此項工作實際上是對電池的在線容量檢測維護的一項內(nèi)容，本次已經(jīng)提前進行了檢測。

b）按照規(guī)格、型號匹配的原則，將維護后的備品電池安裝上線，替換檢測中發(fā)現(xiàn)的工作不正常的電池，使供電能力達到控制標準。

c）給基站其他電池按工藝要求補加水分，改善電池的化學反應條件。

d）根據(jù)環(huán)境條件，調整校準電池的浮充電壓達到符合規(guī)定值。

4.3 試驗過程及結果

對 31 個基站的電池，進行保有容量、容量均衡性等指標的檢測，需要補充、更換的電池有 63只，由于電池和備品在規(guī)格、型號上存在差異，不能全部互換通用。將制作的備品電池在能夠適用的基站安裝試用，分別更換了失效單節(jié)。使基站電池的供電能力得到有效提高，具體結果見表2。

5 專項維修的經(jīng)驗和教訓

要正確認識“免維護”電池，很多基站的管理者認為 “免維護”電池，就是不維護。事實上，“免維護”是早期的通俗叫法，主要是指不需要測量電解液的密度，無需添加水分?，F(xiàn)在科學規(guī)范的名稱是“閥控式鉛酸蓄電池”?；镜沫h(huán)境條件是復雜多變的，浮充電壓調整、溫度的調節(jié)等因素不能完全滿足電池的科學使用狀態(tài)，在使用中，不同的時間段、不同的環(huán)境都會有不同程度的欠充、過充的現(xiàn)象，因此，都會存在不同程度的硫酸鹽化、失水、不均衡等現(xiàn)象，電池在實際使用狀態(tài)下，應定期進行檢查維護。

環(huán)境溫度較高的使用環(huán)境，會造成電池失水，干涸失效成為電池報廢的主要原因之一[1]?，F(xiàn)在大部分閥控式鉛酸電池的控制閥是密封固定的，用正常方法無法打開，無法補加水分，只能由生產(chǎn)廠家的專業(yè)人員進行維護補水，以延長電池的使用壽命?，F(xiàn)在有部分特殊行業(yè)定制電池，控制閥采用螺紋結構，使用者能夠在專業(yè)人員指導下定期定量補加水分，在環(huán)境溫度高、濕度低的使用環(huán)境可以采購此類電池。

表2 基站電池維護后的數(shù)據(jù)表

部分基站電池持續(xù)放電能力測試檢查不規(guī)范，不能及時發(fā)現(xiàn)電池及控制設備的故障，導致關鍵時候無法供電。應定期模擬市電停電，用備用電源供電，檢查和試驗備用電源的供電能力，同時能夠起到活化維護電池的作用。

6 幾點工作建議

（1）建立電池檔案，對在線電池和報廢電池進行普查統(tǒng)計，對在線蓄電池的規(guī)格、型號和使用年限進行登記，準確掌握電池狀況，科學、合理配備電池。

（2）對電池管理要貫穿于電池采購、安裝、維護直到報廢各個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都制定具體要求，實行全面管理。電池在線維護越早效果就越好，如果電池一直處于“免維護”狀態(tài)，使用 3 a以上的電池，內(nèi)部失水損壞就比較嚴重，維護的效果可能會不穩(wěn)定[2]。對使用 2 a 左右的電池，由于失水損壞相對比較輕，效果會較好。如果從新電池時就開始進行不間斷的維護運行，就會避免這樣的情況發(fā)生。

（3）不同基站的電池互相配組使用能夠節(jié)省成本保護環(huán)境，采用其他基站報廢的電池制作的備品電池很多能夠達到在線電池的安全使用標準，可以大大降低新電池的采購數(shù)量、節(jié)省大量成本，同時能夠大大降低報廢電池的數(shù)量、減少環(huán)境污染、降低處置成本[2]。

（4）完善自動化檢測設施，采用自動化技術，加強遠程監(jiān)控。

（5）加強電池使用環(huán)境的建設，環(huán)境對電池的壽命至關重要，除了配備相應的空調設備以外，應該增加和完善機房溫度的控制措施，檢測浮充電壓與環(huán)境溫度的關系，具備根據(jù)環(huán)境溫度調整電池浮充電壓的功能。同時，加強基站外圍的環(huán)境建設，基站周圍的環(huán)境對電源系統(tǒng)的運行也有很大的影響，比如，在基站建筑附近種植藤蔓植物就能夠大大降低機房的溫度，濕度也會明顯提高[1]。

[1] 宋清山.閥控式鉛酸蓄電池在微波通信站的應用及故障原因分析[J].蓄電池, 2000 (4): 7-9.

[2] 段萬普, 等.蓄電池使用技術[M].2 版.昆明: 云南科技出版社, 2008.