通信用閥控密封鉛酸蓄電池的使用與維護探究

湯連軍

(新華通訊社，北京 100803)

1 蓄電池在通信行業(yè)的應用

隨著互聯(lián)網尤其是移動互聯(lián)網的日益普及，以及各種移動互聯(lián)生活場景的產生和發(fā)展，國民經濟各行業(yè)及人們的日常生活已經無法離開通信網絡。如何確保通信系統(tǒng)不間斷地可靠運行，已成為通信企業(yè)的重點課題，而保障通信設備電源的不間斷供電就是這其中重要的一環(huán)。

根據不同的市電及環(huán)境情況，蓄電池在通信局站的作用可分為后備應用、后備+循環(huán)應用和純循環(huán)應用。后備應用是指通信樞紐樓、交換機房、IDC機房等使用的蓄電池，這類蓄電池長期處于浮充后備狀態(tài)，只有在外部電源中斷或直流充電系統(tǒng)發(fā)生故障時，蓄電池組才向負荷設備供電。后備+循環(huán)應用是指在移動通信基站、一些接入網站點及室外一體化基站，尤其是鄉(xiāng)村或偏遠地區(qū)市電狀況相對差一些的站點，蓄電池大多數時間處于浮充后備狀態(tài)，少部分時間處于循環(huán)應用狀態(tài)，電池需要相對較深放電及循環(huán)使用。對于有季節(jié)性長時間停電的通信基站或根本就沒有市電的太陽能供電站點，蓄電池長期處于充放電循環(huán)應用狀態(tài)，要求蓄電池具有良好的深度放電性能及良好的充電接受性能。

2 閥控密封鉛酸蓄電池的工作原理與特點

早期，通信系統(tǒng)局站使用的蓄電池大部分是普通鉛酸蓄電池，需要經常加酸、加水和測比重等，維護工作量大。

閥控密封鉛酸蓄電池就是為了解決普通鉛酸電池水分子的損失問題，通過化學反應使氧離子與氫離子再次化合形成水，避免水分的流失。

閥控密封鉛酸蓄電池負極板涂抹了海綿狀鉛，它在濕潤狀態(tài)下性質活躍，能與氧氣快速反應生成水，從而抑制了氫氣的產生并補充了水分。其充電過程前期與普通鉛酸電池沒有區(qū)別，后期或出現過充電時充電電流仍會分解水分子，但分解產生的氧離子會與電解液中的硫酸及負極海綿狀鉛發(fā)生反應。這一化學反應使負極板處于部分放電狀態(tài)，使氧離子與負極板產生的氫離子化合反應生成水，并使負極板在后來的充電過程中又轉化為海綿狀鉛[1]。

閥控密封鉛酸蓄電池有以下特點：①維護工作中不需要補加水。②進行大電流放電的性能優(yōu)良，尤其是沖擊放電性能極佳。③自放電率小、容量損耗小，在25℃環(huán)境溫度下每月自放電率在2%以下，只有普通鉛酸電池的1/5至1/4。④密封性好，不漏液、無酸霧，不腐蝕設備，不傷人，對電子設備無腐蝕，因此對通信設備的運行條件改善大有好處。⑤使用壽命長，在25℃環(huán)境下浮充電狀態(tài)使用，其使用壽命可達10～15年。⑥結構緊湊、密封性好，不存在漏液等問題，可與設備同室安裝，可立式或臥式安裝，占地面積小，抗震性能好。⑦沒有鎘鎳電池的記憶效應，放電不完整經活化容量可恢復。

3 影響閥控密封鉛酸蓄電池使用壽命的因素

很多人將閥控密封鉛酸蓄電池稱為“免維護電池”，那是對它的誤解。它只是不用進行補水、補酸等繁雜維護而已。實際上，要想延長閥控密封鉛酸蓄電池的使用壽命，必須對其進行正確的使用和維護。

3.1 充電電流的倍數

蓄電池當大電流充電時，電解液分解產生的氣體將超過負極板吸收的氣體，殼體內壓力升高使氣體從安全閥排出，造成電解液流失，從而使蓄電池的使用壽命降低。一般來說，水分流失10%以上電池的容量就會降低10%以上。

3.2 浮充電的電壓

電壓設置太高，電池經常處于過充電狀態(tài)，極板、隔板等發(fā)生氧化反應，使板柵腐蝕老化，并使海綿狀鉛松動，對氣體的吸收效率進一步降低，產氣加速進而造成水分流失引起容量降低。電壓設置過低，電池充電不足使極板硫化、內阻增大而縮短電池壽命。浮充電流太大時電池將出現熱累積，使溫度升高，可導致浮充電流進一步加大，進入電池溫升和電流加大的惡性循環(huán)，出現熱失控現象。

3.3 放電的深度

閥控密封鉛酸蓄電池是貧液蓄電池，隨著放電時間的增長，蓄電池的內阻增長較快，端電壓下降得較大。當達到蓄電池生產廠家規(guī)定的放電終止電壓時，應立即終止放電過程并按要求進行充電，否則將會導致蓄電池過放電。如果蓄電池反復過放電，即使進行活化其容量也無法恢復，導致其使用壽命縮短。

3.4 放電電流的倍率

閥控密封鉛酸蓄電池的充放電要按規(guī)定要求進行，若放電的電流太小、放電太慢，極板深層的有效物質將參加反應；充電時的電流大，只是極板表面物質發(fā)生反應被還原，深層物質無法還原，使極板被硫化造成內阻增大，也將縮短電池壽命。

此外，影響電池壽命的因素還有充電設備、溫度、密封性等。

4 閥控密封鉛酸蓄電池的使用與維護

為保證通信設備后備電源可靠運行，提高蓄電池組使用壽命，對通信用閥控密封鉛酸蓄電池的使用和維護必須按照以下要求進行。

4.1 放電方法和要求

應盡可能避免出現放電電壓超過終止電壓的情況，即不能使蓄電池出現過放電。當采用小電流放電時終止電壓需按較高點設置，以免放電時間過長導致極板硫化，以保護電池。當采用大電流放電時，電池終止電壓的設定相對較低。可按表1中的放電終止電壓進行不同電流的放電。

表1 終止電壓與放電電流的關系

例如，電池型號為UXL220—2(220Ah/10Hr)，則它的放電電流=0.1×200＝20(A)。

4.2 充電的方法和操作要求

硫酸鉛是鉛酸電池放電時的產物，它的電阻很大、導電性不強，如果不盡快將其轉化掉，電池將處于充電不足狀態(tài)，使電池的放電容量下降，電池使用壽命也隨之縮短。因此，電池組必須處于充足電的狀態(tài)。閥控密封鉛酸蓄電池應采用“恒壓充電制”，在不同的使用狀態(tài)下又可分為浮充電和均充電兩種方式。

（1）浮充電。通信設備的蓄電池組都直接接在充電模塊上，與用電設備處于并聯(lián)狀態(tài)，屬于在線式電池組，以作為通信設備的后備直流電源的方式進行工作。在這種情況下，蓄電池組都采用浮充的方式進行充電，使單個蓄電池電壓長期維持在2.24 V左右。處于浮充電狀態(tài)的電池組，在日常運行、維護中要定期測量并記錄它的浮充電壓的變化情況，防止充電電壓太高或者太低的情況出現。同時要對單個電池的電壓進行測量，如果發(fā)現有電壓偏低的情況，說明電池充電不足，容量不夠，應注意跟蹤并盡快進行處理。

（2）均充電。電池組連續(xù)浮充使用三個月以上，或在浮充狀態(tài)下發(fā)現有落后電池即單個電池的電壓小于2.2 V，應對電池組進行一次均充充電。均充時應將單個電池的電壓控制在2.31～2.36 V之間，充電的時間控制在6～8小時。每次均充時間不應過長，均充完成后要立即將充電模式調回浮充電模式，并測量落后電池的電壓有無升高。如果落后電池的電壓仍未達到2.23～2.24 V，應于第三周再對該電池組進行一次均充電。通常，經過3到6個月充電活化，整個電池組內每個電池的浮充電壓會趨于均衡。

（3）溫度系數。鉛酸蓄電池可以適應很寬的工作溫度，從—15℃到＋45℃范圍內都可以運行。當然閥控密封鉛酸電池最佳的運行溫度是25℃左右。如果設備安裝地點的溫度變化較大，那么必須按照一定的系數對蓄電池的充電電壓進行調整，一般是按照—3 mV/℃進行。具體可按表2列出的浮充電壓值進行設定。

表2 不同溫度下的浮充電壓值

4.3 維護方法

4.3.1 每半年要對蓄電池組進行一次核對性的充放電測試

通過對蓄電池的核對性放電測試，可以評估蓄電池的電量、電壓以及內阻等重要參數，從而判斷蓄電池的使用壽命和碳化程度。對于已經損壞或者損傷的蓄電池，可以使用蓄電池活化技術進行修復。

4.3.1.1 測試性放電操作

通過放電檢查蓄電池的實際放電容量是否正常。測試性放電采用10小時率放電，有條件的可以連接測試性假負載進行放電操作，以便準確測量電池的放電容量。從現場操作方便的角度考慮，在實際中多是直接用日常用電負荷進行放電，操作時將直流充電裝置停電，用蓄電池組給設備供電。考慮到設備運行的安全，在這種情況下，放電容量一般應控制在額定容量的30%～50%。如果現場條件允許、設備可靠性較高，可將蓄電池放電到更深的狀態(tài)，以便檢查蓄電池是否存在問題。放電時每小時要逐個測量電池的電壓，計算蓄電池容量，并按照表3中列出的單個電池的電壓值，判斷每個電池是否存在問題。

表3 不同容量時的電池標準電壓（10小時率）

電池放出容量=[放電電流值×放電時間/電池額定容量]×100%。在一定的電池放出容量下，其單個電池的電壓值應等于或大于對應電壓值說明蓄電池的容量正常，低于對應電壓則說明電池容量不足。

4.3.1.2 活化充電操作

進行測試性放電后應盡快對蓄電池進行充電，放電后的放置時間不能太長。充電開始時按不大于0.2C（A）控制電流，如10 0 A h電池充電電流應不大于20 A。充電電流變小后再逐步將充電電壓提高到均充電壓，均充狀態(tài)維持6 h后再將電壓調回浮充電壓。

通過測試性充放電測得出電池放電容量和電壓值判斷每只電池的工況，發(fā)現有不合格的電池應及時進行更換，避免因一只電池的損壞拖累整組電池，造成整組電池的損壞。更換的新電池必須具備與其應用場景相匹配的充放電性能。

4.3.2 蓄電池的內阻

蓄電池的內阻是評估蓄電池健康狀況的重要指標之一，也是衡量蓄電池自放電程度的主要因素。內阻過高會導致蓄電池輸出電壓降低，從而影響通信設備的正常工作。如果內阻大到蓄電池電力無法正常釋放出來，此電池也就報廢了。一般情況下，蓄電池的內阻會隨著使用時間的增加而增大。為此，需要定期進行蓄電池內阻檢測和維護，以確保蓄電池組的正常工作和延長蓄電池壽命。

5 結束語

閥控密封鉛酸蓄電池是通信網絡中重要的組成部分之一，對其進行維護和保養(yǎng)能夠使蓄電池保持良好的工作性能，延長其使用壽命，為通信網絡的正常運行提供堅實的保障。在平時的工作中，需要加強蓄電池的維護和保養(yǎng)，做到定期檢測和保養(yǎng)，及時處理蓄電池出現的問題，確保其充分發(fā)揮作用，保障通信網絡的穩(wěn)定運行。■