5G時代通信局站蓄電池組使用與維護

李培龍

（中國聯合網絡通信有限公司臨沂市分公司，山東 臨沂 276000）

0 引 言

通信電源是整個通信網絡的重要組成部分，是動力“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、撥號上網，到移動通信2G、3G、4G，直至今天的5G時代，交換、傳輸、數據等專業經歷了日新月異發展，設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電機組、高壓等20世紀90年代隨程控一同建設的電源設備仍在網運行。

5G通信技術逐步進入商用后，為達到更高速度，實現無延遲高清海量連接，必須建設更多站點。而對于目前通信運營商，5G網絡建設面臨的主要問題是資金。有專家預計，國內三大運營商在5G周期總投資額為1 650億美元。在競爭日趨激烈、營收放緩現實情況下，輕資產運行無疑是必然選擇，以便騰出更多資金進行5G建設。輕資產模式主要是最少的占用自己的資金，以追求利潤最大化。輕資產模式對于通信蓄電池組，就是降低蓄電池組配置容量和延長蓄電池組服役時間。而5G功耗增大，單站滿載功率甚至達到3 000 W以上，這對通信后備蓄電池組提出了更高要求。

1 通信蓄電池組

1.1 當前通信蓄電池組使用方式

目前，通信運營商配套使用電池組的設備主要為開關電源（傳統48 V系統）、UPS、高壓直流。其中開關電源大多為2 V單體電池24或25串聯成組后使用，系統電壓低，電流高，單體電池容量大；UPS設備主要為數十只12 V單體電池串聯后使用，系統電壓高，單體電池容量一般100～200 AH；高壓直流設備也算開關電源一個種類，應用較少，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 蓄電池傳統的維護方法

目前，通信蓄電池組日常維護主要為外觀檢查、內阻測量、端電壓測量、均浮充、放電測試五類手段[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。

蓄電池的內阻是指電池在工作時，電流流過電池內部所受到的阻力，它包括歐姆內阻和極化內阻，極化內阻又包括電化學極化內阻和濃差極化內阻。蓄電池內阻是目前國際公認的對蓄電池最有效的、測量最便捷的性能參數。內阻測試（電導測試）能夠反映蓄電池的劣化程度、容量狀態等性能指標，也是目前同行運營商維護人員檢測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下所測得的電壓，電池組內每只蓄電池端電壓的一致性對整組蓄電池的性能有著直接的影響。

蓄電池組均浮充。通信運營商蓄電池組大多數時間處于后備狀態，此時電池組一般工作于浮充狀態下。電池組浮充狀態主要是用少量電流來補償蓄電池組局部作用的損耗，以使其能經常保持在充電滿足狀態。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，對電池進行活化充電。但要注意的是，部分蓄電池組是沒有標明均充參數的，也就是其指導意見是不用均充的。

蓄電池組放電測試是檢測蓄電池組性能的最直接方法。目前，通信運營商蓄電池組放電測試主要為核對性放電測試、容量測試。根據通信電源運行維護規程要求，蓄電池組容量測試需放出電池組標稱容量80%以上才能認定合格，但蓄電池組容量試驗受安全因素限制，需專門儀器實現，操作頻次無法有效提高。核對性放電試驗一般要求放出蓄電池組標稱容量的20%以上即可，可采用在線降低充電電壓法實現，安全性高，真實反映電池組實際放電時工作情況，實用意義較大。

3 運營商輕資產模式下蓄電池組變化

3.1 電池組質量

通信運營商其電池組采購是公開招標的，鑒于價格分在整個評標中占比較大，為了盡可能降低成本，蓄電池組廠家提供產品也是嚴格按照招標標準提供的，因此現階段通信蓄電池組整體質量并不穩定。

3.2 電池組容量配置標準

目前，為了輕資產運行，運營商地市級一類市電核心局開關電源電池組后備時間為1 h左右，縣級匯聚局站為2～4 h，UPS后備時間一般按0.5～1 h配置。

3.3 蓄電池組服役期限

通信運營商維護規程一般是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。然而為了降低基礎設施投入，蓄電池組即時達到服役壽命，也不再立即更換，導致了大量超期服役電池組運行。

4 當前電池組存在問題

4.1 電池組質量不穩定導致壽命期內突然劣化

以實際維護工作案例來看，筆者遇到某廠家3 000 AH、 100 AH電池組使用不到3年出現單體失效問題。其中，100 AH電池組為UPS使用，月度內阻測量中1節電池內阻達到13 mΩ，偏離其他電池組一倍以上，實際放電測試時電池組僅僅支撐1 min左右。3 000 AH電池組單體內阻、端電壓均正常，進行核對性放電測試時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 電池組超期運行后不穩定性

電池組超期運行，尤其是當前運營商配置大容量免維護電池組，其規程使用壽命為8年，服役至10年左右存在短時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年上半年核對性放電試驗仍舊達到2 h后備能力，2018年10月份再次測試，一組電池組單體劣化，2節端電壓放電開始即達到1.89 V左右，調整其他電池單體應急使用。2019年2月份再次測試，電池組1節單體端電壓達到1.76 V，已無支撐力。

4.3 電池組混用

為進一步降低基礎投資，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，長時間運行很容易帶來單體電壓不均衡、過充、饋電等問題，甚至引起電池熱失控，出現燃燒的危險。

5 當前蓄電池組使用與維護

（1）堅決杜絕不同廠家、不同批次電池組長時間混用問題。各個局站蓄電池組，不論是開關電源、UPS配套蓄電池組，嚴禁混用，應急混用的電池組時間宜以一個月為界，嚴禁自行組合電池組長時間運行。

（2）增加大容量電池組單體監控功能，檢測單體電池端電壓、內阻，發現數據偏離，系統及時告警。

（3）根據局站供電情況選擇蓄電池組容量標準。部分地市級核心局站雖然達到雙路外市電引入、后備發電機組配置標準，但整個前級供電系統往往存在瓶頸，如ATS、主開關、單母線問題，而且這類設備往往已服役十多年，突發故障機率越來越高，因此必須考慮此類故障處理時限問題。

（4）蓄電池組超期服役時間達到壽命20%以上必須加大核對性放電試驗頻次，至少每半年進行一次核對性放電測試。計劃停電前必須進行放電測試[2]。

（5）電池組內阻測試盡量選擇在蓄電池放電情況下進行，內阻記錄一次，端電壓以放電前、放電中、充電中分三次測量。

6 結 論

5G時代的通信局站的建設和運行有了更高的標準和要求，尤其是很多基站是在現有的基站基礎上進行改造建設的，在改進建設的過程中蓄電池組的使用和維護是一個非常重要的內容。在競爭日趨激烈、用戶飽和導致營收增長放緩現實情況下，運營商需騰出更多資金進行5G建設，因此作為運營商基礎配套中的重資產占比大戶，通信后備蓄電池組投資也不得不進行縮減。