開關電源對蓄電池管理不當引起的故障案例分析

李銀碧

（浙江郵電職業技術學院，浙江紹興 312016）

0 引言

在通信電源系統中，蓄電池與開關電源并聯運行，其正常工作是通信電源系統不間斷供電的重要保證。但在使用過程中，由于各種原因會使蓄電池性能提前下降、容量降低，從而影響到通信系統的正常運行。蓄電池和開關電源之間的關系密不可分，蓄電池出現故障既可能是開關電源管理不當的原因，還可能是蓄電池自身質量問題，因此，需正確處理蓄電池與開關電源的關系，從而提高通信的可靠性。

1 使用因素對蓄電池實際容量的影響

使用過程中影響蓄電池容量的主要因素有:放電電流、放電溫度、電解液濃度和終止電壓等。

(1)放電電流的影響

對于給定電池而言，在不同電流下放電，電池將有不同容量。放電電流大，極板表面形成的PbSO4。體積比PbO2和Pb大，堵塞了孔口，電極內部活性物質充分反應，因而大電流放電時容量降低。

(2)電解液溫度的影響

環境溫度對電池的容量影響很大。電解液在溫度較高時，其離子運動速度增加，擴散能力加強，電解液內阻減小，電池容量增大。在一定環境溫度范圍內放電時，使用容量隨溫度升高而增加，隨溫度降低而減小。

(3)電解液濃度的影響

在實用范圍內，電池容量隨電解液濃度的增大而提高。但也不可濃度過大，因濃度高則粘度增加，反而影響電液擴散，降低輸出容量。

(4)終止電壓的影響

終止電壓是按實際需要確定的，小電流放電時，電勢下降就慢，終止電壓規定得高些;大電流放電時，擴散速度跟不上，端電壓降低很快，容量發揮不出來，因此終止電壓應定得低些。

另外，電池容量還與電池的新舊程度、局部放電等因素有關。

2 開關電源的蓄電池管理功能

開關電源系統在保證為設備安全可靠供電之外，其最重要的功能就是蓄電池管理。它能對電池的端電壓、充放電電流、室內溫度及其它參數實時在線監測，根據電池的充放電情況及事先設置的條件自動轉入限流均充、均/浮充電壓的溫度補償等工作，實現智能管理。

閥控式蓄電池是貧液式電池，其對充電電壓、均充電流和溫度補償都有嚴格控制。利用開關電源監控系統，實時監控電源設備的各種運行參數，發現問題及時處理。如浮充電壓值選擇過低，會使電池充電不足;電壓過高，容易造成電池失水、熱失控。

開關電源對蓄電池的主要管理功能:浮充電壓、均充電壓、均充的頻率和時間、轉浮充判據、環境溫度、溫度補償、充電限流、欠壓保護告警等。

3 故障案例分析與處理

蓄電池的使用壽命和整流器的參數設置以及運行狀況關系密切。同一品牌的蓄電池，當其在不同的維護條件下使用時，其實際使用壽命會相差很大。下面從開關電源對蓄電池管理功能入手，分析幾例由于維護不當引起的故障現象。

3.1 開關電源均浮充間頻繁切換

蓄電池在使用過程中，有時會產生比重、端電壓等不均衡情況，為防止這種不均衡擴展成為故障電池，所以要定期履行均衡充電。凡遇下列情況需進行均衡充電:浮充電壓有兩只以上低于2.18 V/只;擱置不用時間超過三個月;全浮充運行達六個月;放電深度超過額定容量的20%。

電池不能長期處于均充狀態，該現象很可能引起過充，從而縮短電池的壽命。均充結束條件則是:均充充電電流小于事先設定值、均充時間達到事先設定值、均充容量達到120%放出容量，只要滿足條件之一，結束均充返回浮充狀態。

均充功能開啟后，均充周期以及均充持續時間的設定應根據實際使用的電池特性(廠家提供)和使用年限狀況來定。

(1)故障現象

開關電源整流模塊在均浮充間頻繁切換，電池總電壓從54 V變成56.4 V，約一分鐘后又變成54 V，再過幾分鐘又是56.4 V。最多的一天內切換的次數500次以上。

(2)故障診斷

電池充電電流接近于0，而開關電源是根據實測的電池充電電流來決定均浮充切換的，如果充電電流小于設定值，認為均充末期，轉為浮充;電池充電電流大于設定值，轉為均充。所以初步判斷該切換設定值太小，電池充電電流測量存在誤差，一發生跳變，就會超出設定值或回復設定值以下，所以整流器出現頻繁均浮充切換。

(3)解決措施

調大均浮充切換的電池電流設定值，解決了由于電池充電電流的輕微跳變超過切換的設定值而使開關電源頻繁轉換的問題。

(4)故障總結

電池不能長期處于均充狀態，該現象很可能引起過充，從而縮短電池的壽命，這是開關電源電流參數設置不當導致的一個隱患。

3.2 開關電源系統浮充狀態下實際輸出電壓比正常設置值不一致

在相同類型結構的閥控式密封鉛蓄電池中，浮充電流隨浮充電壓增大而增加，隨溫度升高而增加。

閥控式密封蓄電池對溫度非常敏感，電池電壓與環境溫度有關，為了能控制蓄電池浮充電壓，要求開關電源具有輸出電壓的溫度自動補償功能(即當電池溫度上升時，浮充電流上升，開關電源能自動將浮充電壓下降，使浮充電流保持不變)。溫度補償的電壓值通常為以環境溫度25℃為界，溫度每升高或降低l℃，其浮充電壓就相應降低或升高(3～4)mV/只。

蓄電池自放電和失水的速率都隨溫度的升高而加大，會導致電池因失水而早期失效。如果溫度補償功能設為開啟，則應進一步設定溫度補償系數，以達到保護電池的目的。

(1)故障現象

電源系統設置的浮充電壓為53.5 V，而系統浮充狀態下實際輸出電壓在55.5 V左右。

(2)故障診斷

檢查系統狀態是否處于均充，發現整流模塊正常運行，處于浮充狀態，且設置值為53.5 V。將監控單元復位或重新開機，故障依舊。從輸出數據看，很可能是溫度補償原因造成。檢查直流屏是否具有電池溫度檢測數據，檢查溫補系數是否設置正確。通過以上步驟處理，發現直流屏溫度檢測只有0℃，溫補系數為72 mV/(℃.組)。

(3)解決措施

將直流參數維護級設置取消溫度檢測，溫補系數設置為0后，系統恢復為53.5 V浮充電壓。

(4)故障總結

系統浮充狀態下實際輸出電壓比正常設置值偏離很大，而系統溫度補償又正常啟用，可以注意是否因溫度檢測錯誤而導致電池溫度被補償。

4 結束語

蓄電池是整個通信電源的最后一道屏障，其維護質量的好壞直接關系到通信網絡能否安全運行，因而加強對蓄電池的維護，改善其使用狀況具有重要的意義。開關電源必須具備完善的蓄電池管理功能，才能更加有效地保障通信暢通。電源維護人員需要系統和深入地了解電源知識，吸取經驗，在維護檢查過程中正確地操作和處理故障，才能快速排除故障，及時保障電源設備正常的工作。

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