蔣 威

（湖北移動公司設(shè)計中心，湖北 武漢430030）

基站蓄電池普遍存在容量下降過快，使用壽命短的問題，短短1～2年時間蓄電池的容量只有標(biāo)稱容量的30%～40%，而大部分基站蓄電池經(jīng)過1至4年的運行，其容量只有標(biāo)稱容量的50%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到其設(shè)計使用壽命。按蓄電池使用維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求，蓄電池容量只要下降到標(biāo)稱容量的80%，其使用壽命就終止，應(yīng)對其進(jìn)行更換。本文對造成基站閥控電池使用過程中容量下降、壽命縮短的各種原因進(jìn)行分析和探討，并提出相應(yīng)改進(jìn)措施。本文蓄電池特指閥控式密封鉛酸蓄電池。

1 基站蓄電池使用壽命縮短的原因

雖然各廠家生產(chǎn)的蓄電池質(zhì)量、性能上有所差別，但筆者認(rèn)為蓄電池的質(zhì)量因素不是影響目前各運營商基站蓄電池容量下降過快、使用壽命縮短的主要原因。因為從閥控式密封電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能、基站蓄電池使用過程現(xiàn)場勘察情況等綜合因素來看，結(jié)合交換局站使用情況，閥控式密封電池在正常情況下使用1至4年后，其容量下降應(yīng)不會這么快，造成基站蓄電池容量下降過快、使用壽命縮短的主要原因應(yīng)與基站本身蓄電池使用特點及基站使用環(huán)境有關(guān)。筆者認(rèn)為影響基站蓄電池容量下降過快、使用壽命縮短的原因主要有以下幾個方面。

（1）基站頻繁停電、停電時間長、停電時間無規(guī)律，使蓄電池頻繁充放電，是造成蓄電池容量下降過快和使用壽命縮短的一個最主要原因。

基站頻繁停電會使蓄電池充放電循環(huán)次數(shù)增加或一定時間內(nèi)充放電循環(huán)過度頻繁，導(dǎo)致蓄電池負(fù)極板硫酸化，其使用壽命縮短。目前工業(yè)與信息化部相關(guān)規(guī)定和廠家提供循環(huán)次數(shù)，均為理論上蓄電池應(yīng)能達(dá)到的循環(huán)次數(shù)，但蓄電池實際能達(dá)到循環(huán)次數(shù)或隨著循環(huán)次數(shù)增多及頻繁停電對蓄電池的影響等，生產(chǎn)廠家未進(jìn)行過專門研究。

基站停電頻次過高，使基站蓄電池在放電后尚未充足電的情況下又放電，蓄電池出現(xiàn)欠充。如連續(xù)多次發(fā)生欠充，將造成蓄電池容量累積性虧損，則該基站的蓄電池容量將在較短時間內(nèi)下降，其使用壽命將較快終止。蓄電池容量下降的速度與該基站蓄電池連續(xù)欠充的次數(shù)成一定的正比關(guān)系。造成蓄電池容量下降的內(nèi)在原因在于電池放電后在未充足電的情況下又放電，正、負(fù)極在放電后生成的硫酸鉛未能分別完全恢復(fù)成二氧化鉛和金屬鉛的情況下，正、負(fù)極板又放電，使蓄電池產(chǎn)生欠充。連續(xù)多次欠充，使負(fù)極板逐步硫酸化，產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的結(jié)晶硫酸鉛。特別是在蓄電池處于深度過放電的情況下，蓄電池負(fù)極板的硫酸化將更嚴(yán)重，硫酸化的速度將更快，造成負(fù)極板表面被屏蔽，其功能逐步下降直至失效，導(dǎo)致蓄電池使用壽命下降直至終止。

（2）開關(guān)電源設(shè)置參數(shù)不合理，基站蓄電池欠壓保護(hù)設(shè)置電壓過低。復(fù)位電壓設(shè)置過低，使蓄電池出現(xiàn)過放電甚至深度過放電現(xiàn)象，從另一方面加劇蓄電池負(fù)極板硫酸化，是使蓄電池容量下降，使用壽命縮短的另一個主要原因。

目前基站組合開關(guān)電源均設(shè)置低電壓隔離保護(hù)功能或二次下電功能。當(dāng)蓄電池放電至某一設(shè)定電壓值時，開關(guān)電源系統(tǒng)將自動切斷部分非重要負(fù)載的供電或全部負(fù)載的供電，以保護(hù)蓄電池不過放電，確保蓄電池使用壽命。如電池最低欠壓保護(hù)值設(shè)置過低，蓄電池將出現(xiàn)過放電，多次的過放電和過放電后未能及時補(bǔ)充電或充電不足都將嚴(yán)重影響電池使用壽命；另外若開關(guān)電源復(fù)位電壓設(shè)置過低，將使電池在放電過程中出現(xiàn)重復(fù)多次放電；具體電池最低欠壓保護(hù)值設(shè)置應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流大小而設(shè)置，而目前基站蓄電池最低欠壓保護(hù)值一般設(shè)置在單體電池電壓每只1.8 V左右，有的甚至設(shè)定為每只1.75 V。根據(jù)閥控式密封電池的放電性能結(jié)合基站實際負(fù)載電流（目前基站實際負(fù)載電流絕大部分均小于0.1C10A），基站電池最低欠壓保護(hù)值應(yīng)設(shè)置在電池單體電壓每只1.8 V左右。因此，目前基站蓄電池欠壓保護(hù)設(shè)置參考電壓過低，如基站長時間停電，會使電池出現(xiàn)過放電，甚至是小電流深度過放電。而過放電的電池要完全充足電，恢復(fù)容量所需充電時間較長。深度過放電的電池在基站現(xiàn)有唯一恒壓充電條件下，一般是很難完全恢復(fù)其額定容量的。所以開關(guān)電源參數(shù)設(shè)置不合理，從另一方面加劇電池負(fù)極板硫酸化，從而造成電池容量下降，使用壽命縮短。

（3）基站使用環(huán)境較惡劣?；就ｋ姾?，由于無空調(diào)，使基站環(huán)境溫度逐步上升，或者由于空調(diào)故障使基站室內(nèi)溫度偏高，從而降低了蓄電池使用壽命。

室內(nèi)基站均配置空調(diào)，一般為柜機(jī)或分體式空調(diào)，長時間不間斷使用使部分基站空調(diào)出現(xiàn)故障而停機(jī)。空調(diào)損壞后，有時得不到及時維修，而室內(nèi)基站為封閉機(jī)房，空調(diào)停機(jī)使基站室內(nèi)溫度大幅上升，彩鋼板機(jī)房室內(nèi)溫度甚至可達(dá)60℃以上。另一方面，即使空調(diào)正常，而基站由于停電后，無交流電源，空調(diào)也無法制冷，特別在夏天，將使基站室內(nèi)溫度大幅上升，從而影響蓄電池正常工作。室內(nèi)溫度過高一方面使閥控式密封電池內(nèi)部失水量加劇，電解液飽和度下降（玻璃纖維棉隔膜內(nèi)電解液減少）使電池容量降低和電池使用壽命縮短。另一方面由于室內(nèi)溫度過高，將使蓄電池?zé)崾Э匦?yīng)加劇，從而造成蓄電池正極板腐蝕速率加劇、極板變形膨脹、電池外殼鼓脹甚至開裂等，最后導(dǎo)致電池容量快速下降，電池壽命縮短。根據(jù)相關(guān)資料表明，當(dāng)環(huán)境溫度超過25℃時，每升高10℃，電池使用壽命將縮短1/2。

（4）基站停電后，蓄電池放電至終止電壓，未及時進(jìn)行補(bǔ)充電，也將導(dǎo)致電池容量下降和使用壽命縮短。

由于部分基站地處郊區(qū)或偏遠(yuǎn)山村等地，市電供應(yīng)狀況較差，市電停電的次數(shù)多且停電時間較長，往往市電停電后，蓄電池放電至終止電壓，市電還未恢復(fù)，這樣一方面可能造成蓄電池過放電，另一方面電池放電后又不能得到及時補(bǔ)充電。根據(jù)相關(guān)資料表明，電池放電后如不能及時進(jìn)行補(bǔ)充電，將使蓄電池容量逐步下降，經(jīng)過幾次循環(huán)后，蓄電池使用壽命將明顯縮短。

筆者認(rèn)為，上述四點原因是造成目前基站電池容量早期失效，使用壽命縮短的主要原因。當(dāng)然影響蓄電池容量及使用壽命因素很多，正常使用情況下，影響蓄電池壽命的主要因素是正極板腐蝕速度和玻璃纖維隔膜（AGM）中電解液飽和度。但基站由于自身所處環(huán)境（市電供應(yīng) 、環(huán)境溫度等）較特殊，真正影響蓄電池使用壽命的主要原因在于負(fù)極板硫酸化。而造成負(fù)極板硫酸化的主要原因在于基站頻繁停電，造成蓄電池循環(huán)次數(shù)增加并使蓄電池累計欠充；另外蓄電池欠壓保護(hù)值的設(shè)置不當(dāng)，基站室內(nèi)溫度過高，蓄電池放電后未及時補(bǔ)充電等幾方面進(jìn)一步加劇負(fù)極板硫酸化，這也可從另一面解釋為什么城區(qū)基站或供電狀況好的基站電池使用壽命較其它類型基站長的原因。

2 如何延長基站蓄電池使用壽命

基于上述影響基站電池使用壽命的原因分析，在目前市電供應(yīng)不能改善的前提下，仍可采取相關(guān)措施來彌補(bǔ)或改善，從而延長蓄電池使用壽命。筆者認(rèn)為可從以下幾個方面著手，采用綜合措施，改善基站機(jī)房環(huán)境，提高基站供電可靠性，確保移動通信暢通，具體如下。

（1）針對基站市電停電頻繁造成蓄電池在未充足電的情況下又放電，建議采用以下措施彌補(bǔ)，增加蓄電池充入的電量。

a.對基站組合開關(guān)電源中的蓄電池充電限流值參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。目前開關(guān)電源中對蓄電池充電限流值一般設(shè)定為0.1C10A，建議調(diào)整為0.15～0.2C10A（應(yīng)根據(jù)季節(jié)做相應(yīng)調(diào)整），但最大充電電流不能超過0.25 C10A，以縮短蓄電池充電時間，增加蓄電池充電前期充入的電量。

b.如果基站停電次數(shù)多且停電時間長，建議對開關(guān)電源中均衡充電時間判別參數(shù)（充電時間和充電電流值判別）進(jìn)行調(diào)整，延長均衡充電時間，可比原設(shè)定延長20%～30%；另外建議調(diào)整開關(guān)電源均衡充電時間周期設(shè)置，把原設(shè)置一般為3個月時間周期調(diào)整為1個月或更短，對蓄電池進(jìn)行均衡充電。

（2）對基站組合開關(guān)電源內(nèi)電池欠壓保護(hù)設(shè)置電壓值進(jìn)行重新設(shè)定，提高蓄電池欠壓保護(hù)的設(shè)置電壓，盡量避免蓄電池出現(xiàn)過放電和深度過放電（小電流過放電）。具體設(shè)置要求如下，開關(guān)電源一次下電設(shè)置電壓要求不低于46 V，二次下電設(shè)置電壓必須要求大于44 V（建議設(shè)置在44.4 V）。對負(fù)載電流小于1/3 I10A的基站，其放電時間盡可能不大于24 h，即行切斷（不管蓄電池欠壓保護(hù)設(shè)置電壓是否到了設(shè)定值）。具體可在開關(guān)電源內(nèi)設(shè)置。

（3）改善基站機(jī)房室內(nèi)環(huán)境，加裝基站智能通風(fēng)系統(tǒng)，解決基站由于市電停電或空調(diào)故障，機(jī)房內(nèi)溫升過高對蓄電池及通信設(shè)備的影響?；炯友b智能通風(fēng)系統(tǒng)，不但能節(jié)省大量能源，降低基站運行費用，更能提高基站通信設(shè)備系統(tǒng)可靠性，降低通信設(shè)備故障率，減少蓄電池?zé)崾Э匕l(fā)生概率和降低電池失水速率，從而延長蓄電池使用壽命。

（4）監(jiān)控中心一旦接到基站停電告警后，應(yīng)密切注意該基站運行情況。一旦出現(xiàn)無線信號中斷超過6 h，應(yīng)及時通知基站維護(hù)人員攜帶發(fā)電機(jī)組趕赴現(xiàn)場進(jìn)行發(fā)電，確保蓄電池放電終止后能進(jìn)行及時充電，延長蓄電池使用壽命。

（5）在工程前期站址勘察、設(shè)計階段，一方面應(yīng)選擇供電質(zhì)量好的供電線路；另一方面應(yīng)了解該基站市電供應(yīng)情況（停電時間 、次數(shù)等），有重點的合理配置基站蓄電池容量，而不應(yīng)采取一刀切方式配置蓄電池組容量。

（6）在基站開關(guān)電源設(shè)備選型時，應(yīng)選擇交流輸入范圍寬、數(shù)字化程度高、智能化程度高、有完善的蓄電池管理功能的開關(guān)電源，以縮短蓄電池充電時間和定期對蓄電池進(jìn)行相關(guān)檢測。

（7）對于停電頻繁，停電時間較長，且移動油機(jī)又無法到達(dá)的重要基站，可配置固定自動化柴油發(fā)電機(jī)組，解決基站供電問題。

3 結(jié) 論

預(yù)計在今后2～3年內(nèi)，全國范圍內(nèi)用電情況日趨緊張的狀況仍然得不到徹底改善，因此基站的供電將比以往更差，停電頻率更高、停電時間將更長，蓄電池使用環(huán)境將更惡劣。如何確?；就ㄐ艜惩?，提高通信可靠性，提升服務(wù)質(zhì)量，同時又經(jīng)濟(jì)合理配置通信設(shè)備是各運營商面臨的一個課題。因此如何延長蓄電池供電時間和使用壽命是該課題的一個最主要內(nèi)容。當(dāng)然影響基站蓄電池壽命的因素很多，在實際應(yīng)用中，綜合影響蓄電池使用壽命的各種因素，采用多種相應(yīng)措施加以改善，從而延長蓄電池使用壽命，提高通信可靠性。