通信基站蓄电池的选用与保养
摘要：蓄电池是通信基站供电系统的主要蓄电手段，本文以蓄电池在通信基站供电系统中的工程应用为主旨，着力介绍了通信基站供电系统中蓄电池电源的选择、安装与维护，对于蓄电池电源在通信基站供电系统中的工程应用有着重要的实践意义。
关键词：通信基站；蓄电池；工程运用
中图分类号：TN915，TQ152
Abstract: Battery is a basic way of power supply for communications base stations. Focused on the engineering applications of batteries in the communication stations, this paper introduces the selections, installations and maintenances of batteries for communication stations, which has the great practical signification for power supply system in field of communication stations.
Keywords: Communication Base Station; Battery; Engineering Application
随着现代移动通信技术的发展，通信基站的建设越来越广泛，蓄电池作为通信基站供电系统的重要组成部分，在通信基站电源系统建设中具有举足轻重的地位，选择合适的蓄电池电源，并对其实施合理的安装和科学的维护是蓄电池电源发挥作用的基石，蓄电池电源的工程运用在通信基站的建设与维护过程中将发挥越来越重要的作用。
1 蓄电池的选择
1.1 通信设备对蓄电池电源的基本要求
蓄电池是保障通信设备不间断供电的核心设备，通信设备对供电质量的要求决定了对蓄电池设备的要求：
（1）使用寿命长
从投资经济性考虑，蓄电池的使用寿命必须与通信设备的更新周期相匹配，即10年左右。蓄电池的使用寿命与蓄电池工作环境以及循环充放电的频次有关，充放电频率越高，蓄电池使用寿命越短。
（2）安全性高
蓄电池电解质为硫酸溶液，具有强腐蚀性。此外，对于密封蓄电池，蓄电池的电化学过程会产生气体，增加蓄电池内部压力，压力超过一定限度时会造成蓄电池爆裂，释放出有毒、腐蚀性气体、液体，因此蓄电池必须具备优秀的安全防爆性能。一般密闭蓄电池都设有安全阀和防酸片，自动调节蓄电池内压，防酸片具有阻液和防爆功能。
另外，蓄电池还必须具备安装方便、免维护、低内阻等特性。
1.2 蓄电池容量的选择依据
蓄电池容量的选择要根据市电供电情况、负荷量的大小及负荷变化的情况等因素来决定。一般蓄电池容量的确定主要依据如下：
市电供电类别；
蓄电池的运行方式；
忙时全局平均放电电流。
在以上主要依据中，市电供电类别分为四类，对于不同的供电类别，蓄电池的运行方式和容量的选择是不同的。例如，一类市电供电的单位，可采用全浮充方式供电，其蓄电池容量可按1小时放电率来选择；二类市电供电的单位，可采用全浮充或半浮充方式供电，其蓄电池容量可按3小时放电率来选择；三类市电供电的单位，可采用充放电方式供电，其蓄电池容量可按8～10小时放电率来选择。放电率与电池容量的关系可见表1。
表1 不同放电率的放电电流和电池容量
Table 1 Discharge currents and battery capacities under different discharge rates
此外，忙时全局平均放电电流也是决定所装蓄电池容量的重要因素。
选择蓄电池的容量可按下述公式计算：
式中，Q──蓄电池容量（安培小时）；
I平均──忙时全局平均放电电流；
Kn──容量转变系数，即n小时放电率下，蓄电池容量与10小时放电率的蓄电池容量之比。
t──实际电解液的最低温度。蓄电池室有采暖设备时，可按15℃考虑；无采暖设备时，则按所在地区最低室内温度计算，但不应低于0℃。
25──蓄电池额定容量时的电解液温度；
0.006──容量温度系数（即电解液以25℃为标准时，每上升或下降1℃时所增加或减少的容量比值）。
为了便于计算，可将上述公式简化为：
Q＝K·I平均
式中，K──电池容量计算系数。
2 通信基站蓄电池的安装
2.1 蓄电池安装的地点选择
电池工作和存放的地点应该清洁、通风、干燥，严禁有火花、火焰等引燃物，并配备有灭火器，电池安装地点应远离热源和易产生火花的地方，避免阳光直射，周围无有机溶剂和腐蚀性气体。同时，也应避免空调或通风系统的通风口直接影响电池单体温度，造成电池电压不均匀。
2.2 蓄电池安装的温度要求
电池系统的工作环境温度一般要求在摄氏15℃至30℃之间。由于电池在摄氏25℃的温度下运行性能最佳，因此需安装空调，以保证电池具有更优良的性能及更长的服务周期。
2.3 蓄电池安装空间的要求
应保证有足够的空间来安装电池。由于电池安装方式有很多种，单体有竖放和横放两种方式，整组由单层安装有双层及多层，因此不能明确规定如何安装是最恰当的，但要掌握几个原则：
（1）便于每个单体电池电压的检测；
（2）便于每个单体电池的更换；
（3）便于观察每个单体电池外表情况（是否可以看到表面的溢酸，极柱和连接条的腐蚀）；
（4）单体电池之间要留有一定的空隙，便于电池的散热。
2.4 蓄电池安装楼面的承载能力
由于阀控密封式铅酸蓄电池的主要原料是铅，大家都知道铅的比重在常用金属里是最大的，蓄电池是体积小、重量大，安装时要综合考虑空间大小、地面和楼面的承载能力，一般在楼面建议采用单层平铺，增大接触面积，减少单位面积的压力，严格按照国家和厂家所提供的关于楼面安装负载能力要求做。
3 移动通信基站蓄电池维护
3.1 维护规则
浮充电压：在环境温度25℃情况下的正常的浮充电压为2.23V～2.25V/单体。温度补偿系数为：-3.5mV/℃。当电池浮充运行时，蓄电池单体电压不应低于2.18V，如单体电压低于2.18V，则需要进行均衡充电。
均衡充电（即均充）：均衡充电是一般采用恒压限流进行充电，充电电压按2.35V/单体（环境温度25℃）。温度补偿系数为：-5 mV/℃。均充频率一般为2月一次。
（5）连接处有无松动（新装电池半年内需全部紧一次，以后一般一年一次即可）。
实际案例：在电池维护过程中发现一些电池极柱松动，但主要是在新装电池上出现较多，而且都是比较严重的虚接，导致电池不能正常使用。
（6）出现两组同样的电池组充放电电流不同，单体压差大，除了电池本身的原因外，就是连线与极柱接触不良所致，所以新装电池必须半年内就紧固一次，而经过二次紧固的电池后期一般不会出现严重的松动现象。
实际案例：在做新电池容量测试时发现一组电池一放就空（是单极柱连接的电池组），经检查发现有一只电池极柱的没有紧好，螺纹差了四圈。而经过长期的经验，一般老电池的极柱在长期使用中松紧程度不超过螺纹的一圈，基本不会造成电池间的压差。所以旧电池的紧固时间可能适当延长，节省工作量。
此外，也要注意定期对开关电源的电池管理参数进行检查，保证电池参数符合要求。
3.3 蓄电池容量测试
（1）蓄电池每年可以以实际负荷做一次核对性放电，放出额定容量的30%～40%（10小时率）。因该方法是最简捷、最节约人力物力的测试方案。有几个可操作的方法：
A、利用一些智能开关电源控制器自带测试软件，可对电池进行核对性放电。它是设定一个比较低的浮充电压，电池电压比整流器高，负载转为电池供电，电源内部有电池容量计算公式，可以计算实际放出容量。如果电池电压下降较快，放出容量倒不多，则说明电池容量不足。另外一些开关电源不带这些功能的，可以手动降低浮充电压，相当于上面的放电方式的手动操作。
B、还有一种方法是干脆把整流器关掉。但是这样操作风险较大，如果电池很差，电压急速下降会影响用电设备。而前面介绍的方法是不会出现这种情况，因为它没有关闭整流器的输出，当电池电压急速下降到设定的电压时，会转为由整流器供电。
C、在日常的工作中还有一个取巧的地方就建立在第三种方式上的。通常，一些无人基站每年都有各种原因的停电，有些停电时间长的需要去发电抢修，可以让发电抢修人员带好万用表和记录表格，在电池电压不是很低的情况下快速测量单体电池电压和总电压，负载电流，查看停电记录，可以得到一份电池的容量测试记录。这是花时间最少、最节约人力物力的方法，同时也能得到电池最新的容量情况。
（2）每3年做一次容量试验，放出额定容量的80%（10小时率）。
根据国家有关要求，蓄电池每3年做一次容量试验，放出额定容量的80%（10小时率），6年以后每年做一次（蓄电池容量满足额定容量的80%表示电池合格，可以正常使用）。现在一般用智能负载测量，自动记录贮存放电数据，自动结束放电，后期通过软件对数据分析。一般基站最安全的测试方式是第一天测量一组电池，第二天测量第二组电池。理论测试时间是每次8小时（10小时率）。这里有一个利用智能负载放电的实际操作方法：一天两组（因为一般基站只配备了两组蓄电），白天放一组，晚上放一组；测试时间也有原8个小时改为7个小时。这样做有几个原因，放电的效率提高了很多，基站来回的次数少了一次，节约了成本，电池虽少放一个小时，但不要担心，通过长期的测试比较，一般电池放7个小时，回去做数据分析后安全可以得出是否满足额定容量80%的结论。另外一个重要的原因就是电池放电深度越深，电池容量越不易恢复，所以少放一个小时对蓄电池本身也比较有利。
3.4 预防性维护
局开关电源蓄电池容量下降的早期发现对保证系统的安全运行相当重要，最好能对蓄电池的容量进行预测，进行预防性维护。
主要方法还是对电池进行核对性放电试验比较好，如果只靠平时的浮充电压检测基本发现不了容量不足的电池。只有在电池充放电时，测量电池单体电压才能发现容量下降的问题，同时也可检测出电池接线的压降问题，从而进行预防性维护。
3.5 在开关电源中对电池的运行参数进行设置
（1）均充电压设置
正常的均充电压设置，均充电压的选择一般单体2.35V就够了，如果再高会有气体产生，造成电池的失水。
实际案例：在蓄电池均充时，由于内阻不均，个别单体电池电压上升到2.4V以上时，气阀里有气体喷出，而此时的电池充电电流却不大，其它充电电压在2.35V以内的就没有气体溢出，所以过高电压时对电池充电是不可取的。
（2）浮充电压设置
正常的浮充电压设置，浮充电压的选择单体2.23V～2.25V之间，除了厂家另有具体要求外，新电池的选择单体2.23V充电电压就可以了，而旧电池侧可选用2.25V，原因是新电池内阻较小，连接端子接触面电阻较小，各电池单体电压也较均衡，所以一般电池单体电压都可到达2.225V以上。而旧电池内阻相对较大，连接端子接触面电阻也由于长时间的氧化腐蚀相对较大，有部分压降，各电池单体电压也不是很均衡，所以可以选用2.25V，这样设置后一般电池单体电压都可到达2.23V以上。
（3）负载下电控制
关于负载下电控制问题，大容量负载二次下电，下电电压通常设置为45V，比一般的通信系统规范要求44.5V高了0.5V，这样设定的原因是从长期的电池容量测试数据中得出不管电池实际容量为多少，一旦电池放电到45V，电池实际剩余不足额定容量的10%，如果只有由少量电池不足100%，电池组放电后期的电压下降就会非常快，留下的容量分给小负载的传输设备就大大减少了，为保证传输等重要设备长时间的不掉电，所以适当调高。
实际案例：某基站电池容量配备相对较小，负载较大，由于设置在44.5V的下电电压，到电池电压下降到43.2V 电池保护电压才维持了9分钟。所以小幅提高电压。至于电池保护电压设置在43.2V 一般来讲已经比较合理了，因为如果总电压下降到这个范围，电池已经全部放空，如果电压继续降低，传输设备就不能正常工作了。