移动通信偏远山区基站如何预防蓄电池组早期损坏并延长使用寿命-

1、移动通信偏远山区基站如何预防蓄电池组早期损坏并延长使用寿命 包静（甘肃移动通信有限责任公司兰州分公司 兰州 7300300）ABOUT THE MOBILE COMMUNICATION LAUNCHING STATION IN REMOTE MOUNTAIN AREA HOW TO PREVENT THE BATTERY UNITS TO DAMAGE BEFOREHAND AND TO LENGTHEN THE SERVICE LIFE Bao Jing (Gan Su mobile communication Co.LTD, LAN Zhou subsidiary, LAN Zhou 73

2、00300) Abstract: The valvular sealed lead-battery maintenance difficulty and key point of the mobile communication launching station are in the remote mountain area. The question is that how to objectively realize in normal maintenance that each kind of insufficiency to the original maintenance meth

3、ods will directly affect to the battery in the actual usage life. This article is on the analysis and discussion the reason for the accumulators of mobile communication launching station in faraway mountain area in normal maintenance why the service life shortens and proposes the correlated improvem

4、ents online maintenance and the repair methods. Key word: Breakdown mechanism Maintenance parameter Sulfuric acid salty Repair摘要：移动通信基站阀控式密封铅酸蓄电池的维护难点和重点在偏远山区基站.如何在日常维护中客观认识到原有维护手段存在各种不足将直接关系到蓄电池在实际使用中的寿命问题。 本文对移动通信偏远山区基站蓄电池日常维护中使用寿命缩短的原因进行分析和探讨，并在此提出相关的改进措施在线维护及修复方法。关键词: 故障机理 维护参数 硫酸盐化 修复移动基站遍布城乡各区

5、域,在偏远山区，蓄电池定期的良好维护，不仅可以节省大量大人力资源，在同时保障设备畅通并使蓄电池寿命延长，这不仅获得了可观的经济效益，还产生了良好的社会效益,在节省企业运行成本，提高用户感知度都起着重要作用。在偏远山区市电的供给不足的情况下,客观上讲对基站阀控密封式铅酸蓄电池的使用维护是极大的考验,一方面检验出了阀控密封式铅酸蓄电池组在实际使用中的产品质量,另一方面为我们在不同供电条件下的基站阀控密封式铅酸蓄电池的使用维护积累了一定的维护经验.使我们清楚的认识到在偏远山区的地区阀控密封式铅酸蓄电池的维护管理非常重要，如果维护处理不及时将直接影响到阀控密封式铅酸蓄电池的使用寿命。现就兰州市郊县基站

6、出现的电池故障为例。本文浅谈移动通信偏远山区基站如何预防蓄电池组早期损坏并延长使用寿命.一.移动通信偏远山区基站蓄电池组损坏成因:1. 偏远山区农电的供给不足移动基站经常大面积长时期频繁停电. 移动大部分基站都是根据各地域信号分布情况，尽量少盲区多覆盖面的情势下设立基站的，设在城镇内的基站由于电源供给情况较好，蓄电池也多属存在于短时应急长时浮充状态。但在乡镇、村落设立的基站由于电源供给情况较差，蓄电池时常存在于频繁放电、深放电、过放电状态下。不管移动通信基站是设立在城镇、乡镇、农村，但都有一个共同问题那就是一旦停电，蓄电池就承担起全部电源供给任务，对于停电较长的情况发生，蓄电池就工作在深放电或

7、过放电状态下，对于长期多时停电的地域尤甚。在这种状态下也采取同样的浮充参数，则蓄电池循环一定次数后则端电压降低，硫化现象出现，电池极化失水，更加硫化，活性物质变质.根据蓄电池的双硫酸盐化论，蓄电池在每次放电后，正负极板的不同活性物质均转变为硫酸铅，充电后各自还原回不同的活性物质。而经常过放电、小电流深放电、低温大电流放电、补充电不及时、充电不充足、酸液密度过高、电池内部缺水、长期搁置时，极板表面的硫酸铅堆积过量且在电解液中溶解，呈饱和状态，这些硫酸铅微粒在温度、酸浓度的波动下，重新结晶析出在极板表面。由于多晶体系倾向于减小其表面自由能的结果，重组析出后的结晶呈增大、增厚趋势。由于硫酸铅是难溶电

8、解质，重组后的结晶体其比表面积减小，在电解液中的溶解度和溶解速度降低。硫酸铅附着在极板表面和微孔中阻碍了电池的正常扩散反映，且硫酸铅电导不良阻值大，致使电池在正常的充电中欧姆极化、浓差极化增大，充电接受率降低，在活性物质尚未充分转化时已达极化电压产生水分解，电池迅速升温使充电不能继续下去进而活性物质转化不完全， 我们通过连续三年对兰州市郊县地区频繁停电基站蓄电池普测结果分析,蓄电池硫化成为移动通信偏远山区基站容量降低和寿命缩短主要原因.2. 偏远山区移动基站使用环境较恶劣。特别在山区一年中春、夏、秋、冬四季温差变化很大，加上由于供电质量较差造成空调频繁出现故障，无法正常工作,使基站室内温度偏高

9、和偏低 从而降低了蓄电池使用寿命。 尽管今天铅酸蓄电池在结构设计与使用原材料方面比过去有了很大的改进，性能有了相当大的提高，许多设计和用料精良的免维护铅酸蓄电池浮充使用的理论寿命为 1520 年以上，但真正能在使用中达到如此寿命的电池恐怕是少之又少。究其原因，我们认为主要有以下几个方面。 厂家提供的铅酸蓄电池保证使用寿命的技术指标是在环境温度为 25下给出的。由于单体铅酸蓄电池电压具有温度每上升 1下降约 4mv 的特性，那么一个由 24 个单体电池串联组成的 48V 蓄电池，25时的浮充电压为 54V；当环境温度降为 0时，浮充电压应为 55.6V；当环境温度升至 40时，浮充电压应为 53

10、.5V。同时铅酸蓄电池还有一个特性，当环境温度一定，充电电压比要求的电压高 100mv，充电电流将增大数倍。当环境温度偏离标准温度而升高时，将使电池水份散失，加大了电液浓度；其次，电池温度高会加速合金腐蚀速度，长期处于这一环境中的电池板栅可因之而穿孔损坏，易使活性物质附着减弱而脱落。由此看出，环境温度的升高，虽使容量有所增加，但高温又使电池板栅腐蚀剧增，严重地阻碍着电极反应，降低了容量的增加。从而造成蓄电池正极板腐蚀速率加剧、极板变形膨胀、电池外壳鼓胀甚至开裂等， 最后导致电池容量快速下降，电池寿命缩短，根据相关资料表明，当环境温度超过 25时，每升高 10，电池使用寿命将缩短 1/2。 当充

11、电电压比要求电压低 100mv 时，又将使电池充电不足，也会导致电池损坏。另外铅酸蓄电池的容量也和温度有关，大约是温度每降低 1，容量将下降 1，所以厂家要求铅酸蓄电池的使用者在夏天电池放出额定容量的 50后，冬天放出 25后就应及时充电。 显然，日常使用中的移动通信基站蓄电池组不可能长期处在 25的环境中，一日中尚有早、中、晚的温差变化，更何况一年中还有春、夏、秋、冬四季更大的温差，因此目前移动基站使开关电源蓄电池维护参数按照电池厂家提供数据进行日常维护，是无法达到蓄电池补充充电所需要满足的严格技术要求的。纵观过去所采用的这些对蓄电池充电的方法 ,我们不难看出，其技术是不能够满足移动基站日常

12、维护要求，势必直接影响铅酸蓄电池的使用寿命.3偏远山区移动基站用电量也较少，一般只有 10-20A 左右，有的只有几 A，最大也不超过 50A。开关电源设置不合理小电流放电时没有控制放电深度，造成蓄电池组经常深放电。硫化现象出现导致蓄电池的极板上形成粗大、难溶解、导电性差的硫酸铅，堵塞极板的微孔，妨碍电解液的渗透作用，使极板内部的活性物质不能很好地参加化学反应，导致容量下降，内阻增加。二.移动通信偏远山区基站如何预防蓄电池组早期损坏并对落后电池进行修复移动通信基站多数处于野外的基站，其供电是难以保证都是采用一、二类电源的，这样，电池的可靠性问题尤其严重。相同的电池，在不同的设备条件、不同的使用

13、条件和不同维护条件下使用寿命相差很大。这就需要在设备条件、使用条件和维护条件上寻找其差异。下面就偏远山区基站蓄电池组如何维护谈谈我的看法。1.环境温度变化比较大的偏远山区移动通信基站日常维护方法.移动通信基站在-154环境温度下蓄电池放电，由于电池系统浮充电压值受温度影响较大，因此应根据电池系统使用中环境温度变化而及时修正系统的充电电压值。一般每年可设定调整 4-6 次。调整的标准为：*环境温度每升高 1时.厂家及维护规程规定值为降低浮充电压 0.003V/单体。实际调整为 0.005-0.007V/单体*环境温度每降低 1时.厂家及维护规程规定值为降低浮充电压 0.003V/单体。实际调整为

14、 0.005-0.007V V/单体蓄电池的容量，随着环境温度的升高而变大。但温度升高要有限，温度过高易使正极板弯曲和负极板容量减小，蓄电池局部放电增加，极板硫酸化也增加。同时，由于阀控式铅酸蓄电池都采用贫液设计，温度升高也使蓄电池失水增加，电解液干涸，内阻增加，造成电池容量下降，使用寿命缩短。因此适当降低浮充充电电压值，减小浮充电流，对电池容量不受影响。当环境温度低于时，蓄电池的容量较其额定容量要相应地减少。电池温度系数与放电小时率密切相关。当放电小时率时，取 。即此时相对于的环境温度，每升高，蓄电池放出的容量较额定容量约多。 当电池运行环境温度降低时（20以下），由于电池内正极板上的二氧化

15、铅形成的电位与析氧电位之差降低，负极板上析氢电位与硫酸铅还原电位之差降低，使电池充电效率降低，电池容量下降。电池内硫酸铅的溶解度与溶解速度降低，电解液浓差极化增大，同时由电解液电阻率变化引起电池内阻增大，因此要求在低温条件下要有较高的充电电压，才能满足充电要求。否则会造成充电不足现象.浮充电压取得太低，会造成浮充电流急剧减小，相对充电时间就会延长，如果负载变动的间隔时间短于电池短期内充足电所需的时间，于是电池就会充电不足，电池的放电容量会越来越小，同时，浮充电压太低时电池极板内部的硫酸铅不能充分化合成 PbO2 和 Pb，长期下去，硫酸铅会变成粗结晶的二硫酸铅 Pb(SO4)2，最后无法转化为

16、 PbO2 和 Pb，即电极出现硫酸盐化。因此适当提高温补的电压值,并降低相应的充电电流值并对蓄电池浮充电压值的选取上，在25 C 时应略比平均值高一些。这样浮充电压值既在允许范围内，又避免由于温度变化后开关电源设备没有及时修正补偿电压而造成蓄电池系统欠充电的现象发生。对于长时间处于低温环境工作的蓄电池由过去开关电源蓄电池维护自动管理改为手动管理.根据实际情况及时调整充电参数.我们通过三年对兰州地区郊县基站维护基本上解决了由于环境温度造成蓄电池容量下降问题.2.偏远山区移动基站经常频繁停电蓄电池组日常维护方法.第一,必须合理选择浮充电压。各种阀控蓄电池浮充电压不尽相同，在理论上需要浮充电压产生

17、的电流是以达到补偿自放电电量以及单放电电量，和维持氧循环需要。但应该根据基站地域电力供给情况，适当采取较高浮充电压。对于突发停电时间较长问题的基站，应适当对蓄电池组采取过充电补救措施，以避免蓄电池的硫化现象出现。但在实际工作中还需根据电池组工作年限及地区停电频次和各种情况来定，需考虑电池结构状态，正极极栅腐蚀速率，电池内气体的排放，通信设备在浮充基础电压的要求等。有些长时间电池放电后需长时间补充能量，则临时需调高浮充电压 0.3v-0.5v，对一些频繁停电的基站需经常靠油机发电补充电，故需提高浮充电压(比平常)0.20.6v 和均充电压 0.20.3v(不能超过极限高压)，并经常去检查设备的状

18、况，调节浮充电压和均充电压，正常根据理论来讲，采用 pb-Sb 极栅电池的浮充电压取值相应比其它减少，以降低水的损耗，所以一般浮充电压设备为 2.25v2.28v/只，均充电压设备为 2.30v2.35v/只，同时充电最大限流值为 0.1-0.175CA，充电初始电流过大，对电池损害较大，当电池失水较多时往往热失控就发生在放电过后的充电过程中，因此，充电最大电流应掌握到 0.1-0.130C为好。第二，应每月根据停电频次有针对性检查基站每只电池端电压，如果端电压差0.1-0.2v，或浮充电压差0.05v/单体，必须手动均充补充电,这是因为对于均充电方式用限流值来自动判断均充电开关电源设备,往往

19、在均充电状态结束后电池系统还不能充足容量。这是因为电池浮充电流标准为每安时小于 2mA，而均充电电流值目前尚无标准值。一般是到均充电后期电流值需减少到最小并保持 3-5 小时不变后，才能认为均充电结束。但由于充电设备是靠限流值或限时来关闭均充电状态，所以当蓄电池充电电流或充电时间达到某一人为限定值时，充电设备均充电开关关断，均充电即结束，并不能使充电电流保持 3-5 小时不变，所以电池尚未充足的容量，必须要靠浮充去完成。因此这时必须手动调整均浮充电压值在标准值之上，才能逐渐充足容量，否则每次放电后都不能充足容量。长此以往对蓄电池会造成欠充电，使电池容量受到损失。第三,充分利用动力环境监控系统用

20、于偏远基站维护,基站动力环境监控系统是保证基站配套设备在无人值守条件下，正常运行的远端在线重要监测工具，是保障远端电源系统稳定、可靠地运行基础。利用监控系统可早期发现电池故障，特别是在市电极不稳定情况下尤其重要。对一些不能按要求自动检测电池的放电情况对电池进行均浮充转换的开关电源，应按要求在监控中心进行远端手动遥控开关整流电源对电池均充。在市电恢复正常后开关整流电源不能对电池进行均充,维护人员要根据电池的放电情况（放出实际容量）, 在远端通过动力环境监控系统及时调整开关电源设备对电池的充电电流及均浮充转换，,在监控中心进行远端手动遥控开关整流电源对电池均充。第四,对于移动通信基站蓄电池小电流放

21、电, 例我们兰州郊县榆中地区马坡基站，原基站所配置二组 200AH 蓄电池由于维护参数设置不合理长期小电流放电,亏损严重.我们首先重新规划设计蓄电池组容量.并不是容量越大越好. 根据当地的市电动态如何，当地市电一般一月停 1-3 次，停电时间最长为 5-10 小时，春秋季节时最多停 2 天，不超过 48 小时，且随时有人员带5 匹油机发电机组从榆中县城出发维修， 故设计放电量为 10 小时，基站直流用电量为 15-17A，有传输设备，机房内装有空调，根据标准温度 20-25，C=TI=1020=200AH，故设一组电池组 200AH，电池只数为 24 只，到目前为止已运行二年，蓄电池放电时间平

22、均为 9-10 小时,电池组检查质量良好，无基站退服事故，随着动力环境集中监控的建立，电池组观察更方便。若遇特殊气候，维修人员用小型油机输出可直接挂上开关电源另一路交流输入，来保障通信。对于有些地方由于交通不方便，较难抢修等困难偏远基站，用电量也较少，一般只有 10-20A 左右，蓄电池组设计方案为终容量的 10 小时供电，即 C20200AH，可配 200AH电池组二组，但必须严格控制蓄电池放电深度.蓄电池放电 15-20 小时后即行切断（不管蓄电池欠压保护设置电压是否到了设定值） 。 3. 偏远山区移动基站对已出现落后蓄电池组维护及修复方法.偏远山区移动基站蓄电池时常存在于频繁放电、深放电

23、、过放电状态下和使用环境较恶劣。不可避免会出现落后蓄电池. 导致蓄电池落后的因素很多，大体分 7 种，即极板膨胀、极板腐蚀、极板钝化、有效物质脱落、电解液干涸、极板短路、极板硫化。前 4 种是不可修复的，后3 种足可修复的。其中极板硫化导致蓄电池落后因素占的比例最大，高达 90。所以，对于容量为额定容量的 4080落后电池修复的成功率比较高，根据我们对兰州郊县基站三年的维护发现,大部分落后蓄电池的主要是极板硫酸化,并经过多次试验表明，在线修复率高达95以上。何为硫化,蓄电池内部极板的表面上附着一层白色坚硬的结晶体，充电后依旧不能剥离极板表面转化为活性物质的硫酸铅，这就是硫酸盐化，简称为“硫化”

24、。3.1 如何防止电池产生硫化极板硫酸化现象：正常放电时，个别电池容量明显低于其它多数电池；充电电压上升很快，可达 2.8v 以上，放电短时间就下降至 1.8v 以下,原因: 电池内阻增大，充电较未硫化前电压提前到达充电终止电压，电流越大越明显。酸液密度低于正常值。放电容量下降，放电电流越大容量下降越明显。充电时有产生气泡，充电温升增快，严重时可导致充不进电。充电过程中析气早，原因：A.经常过放，使 pbso深入活性物质内部，极板变硬，堵塞活性物质空隙，使正常充电反应难以进行，只进行水的分解；B.浮充电压过低，使充电状活性物质长期得不到恢复；C.缺乏定期补充，长期充电不足；D.长期过充，造成水

25、的挥发，H2SO密度增高，使端电压偏高，误以为充电完毕，造成充电不足，此种情况常使自动充电或开关电源误动作； 解决方法：1.对于容量为额定容量的 7080落后电池轻微硫化不太严重，可适当提高充电限流值采用均充方法解决，也可采用大电流 5h 率以内电流，对电池充电至稍过充状态控制液温不超过 40 度为宜，然后放电 30%，如此反复数次可减轻和消除硫化现象。；2.对于容量为额定容量的 4060落后电池相对硫化严重电池，可以先将电池放电，即向电池中加蒸馏水稀释电解液，以提高硫酸铅的溶解度。采用 20h 率以下的小电流长时间充电以降低欧姆极化延缓水分解电压的提早出现，最终使硫化现象在溶解和转化为活性物

26、质中逐渐减轻或消除。并在液温不超过 2040的范围内较长时间充电，最后在充足电情况下调整电池内电解液密度至标准溶液浓度，一般硫化现象可解除。 3. 对于容量为额定容量的 2040落后电池硫化较严重, 硫化电池修复需要采取离线手段单独进行修复。首先需排除极板短路,电解液干枯极板变形膨胀、电池外壳鼓胀蓄电池.采用小电流长时间均充方法，I-30恒流充至 2.35-2.38v/单体，停 1-2 小时，再用 C-20的 1/4 电流恒流充至 2.4v/单体，停 2 小时，反复上述过程 2-3 次，连续几昼夜直至正常。通过以上过充电可以恢复电池正负极板的活性物质利用率，但是，过充电往往会形成比较强烈的副反

27、应。这些副反应主要表现为大量失水和析气过程中对正极板的冲刷而导致正极板软化。目前多少人看到了提高活性物质利用率这个效果，而无法实现即实现过充电修复，又不损伤电池正极板。由于随着冲入电量的增加，电解液的浓度增加，产生的电化学电动势与充电电动势反向，为了抵消这个反向电动势而保持充电电流，就必须提高充电电压。 而拿出极化说优于离子扩散的的速度远远落后与电子的运动速度，电化学极化过程形成，靠近极板的硫酸浓度高，远离极板的硫酸浓度低，产生电化学电压的是靠近极板的硫酸浓度，所以会形成俗称的“虚电”停止充电以后随着登记员硫酸扩散，靠近极板的硫酸浓度会降低，电化学形成的电压也降低。 如何利用过充电提高活性物质利用率，而减少电池的析气对正极板的冲刷和失水呢？我们通过兰州郊县地区三年维护经验得知，其最简单的方法就是在小电流的状态下，提高充电电压。 从电化学的教科书中都可以查到，如果充电电流低于 5%C,氧循环开始增加，如果低于 1C电流充电，氧循环电流会大于副反应电流，如果充电电流在 0.1%C，产生的氧气可以实现完全复合，这样实现不失水，也不冲刷正极板。而 0.1的充电电流，与电池自放电电流接近了，一些旧电池的自放电会增加，这样，0.1%C 的电流充电，会被电池的自放电所吸收。这样，在电池外