怎樣延長蓄電池壽命

蓄電池從目前使用情況來看，普遍存在蓄電池容量下降過快，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%，有的只有10%～20%，而大部分基站蓄電池經(jīng)過1～4年運行，其容量只有其標(biāo)稱容量的50%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到其設(shè)計使用壽命，與交換局站同類蓄電池相比，其使用壽命也大大降低。本文對基站電源運行過程中蓄電池的損壞原因進(jìn)行了分析，提出延長基站蓄電池使用壽命的方法。

　　蓄電池壽命的定義

　　蓄電池的壽命一般是指浮充狀態(tài)下的使用年限。對于在非浮充狀態(tài)下工作的蓄電池，其壽命是從循環(huán)放電次數(shù)和放電深度兩個維度來衡量的，如表1所示。所以不能簡單地以能使用多少年來衡量蓄電池的壽命。

　　對于蓄電池的循環(huán)放電次數(shù)來說，必須是在蓄電池放電后充足電能，要充足電能充電時間至少需要24小時(依據(jù)YD/T799-2002的規(guī)定)。對于充電不足的情況，其循環(huán)放電次數(shù)很難確定，肯定要低于表1中描述的數(shù)據(jù)。

　　放電深度對電池使用壽命的影響也非常大，電池放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)就越少，如表1所示，因此在使用時應(yīng)避免深度放電。

　　蓄電池壽命終止的因素

　　對于閥控密封鉛酸蓄電池來說，有四種失效模式：正極板腐蝕、失水、熱失控、硫酸鹽化。其中正極板柵腐蝕由于合金工藝技術(shù)的提高，腐蝕速度非常慢，一般是10~15年。

　　失水的途徑比較多：節(jié)流閥設(shè)計不合理，頻繁開啟;電源對蓄電池頻繁均充;環(huán)境溫度過高。其中高溫是最主要的因素，高溫會加速蓄電池失水速度，導(dǎo)致蓄電池容量下降。以25℃為基準(zhǔn)，當(dāng)蓄電池運行環(huán)境上升10℃，壽命減少50%，如圖1所示。

　　熱失控是指蓄電池在充電過程中產(chǎn)生的熱量未及時釋放出，溫度和化學(xué)反應(yīng)之間形成一個正回饋，出現(xiàn)失控。熱失控對蓄電池是毀滅性的，造成蓄電池外殼變形，嚴(yán)重者造成蓄電池爆炸。熱失控的原因是機(jī)房環(huán)境溫度超過45℃、高溫下浮充電壓過高(沒有溫度補償功能)、充電電流超過設(shè)計值(超過2.5C10)。

　　硫酸鹽化是指在極板上生成白色堅硬的硫酸鉛結(jié)晶，顆粒比較大，活性低，充電時難以轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)的硫酸鉛，導(dǎo)致電池容量下降或功能衰退。鹽酸化的原因是電池在安裝使用前曾長時間擱置儲存(超過3個月)、持續(xù)過放電或經(jīng)常過量放電或小電流深放電、環(huán)境溫度過高或過低、經(jīng)常充電不足和沒有定期執(zhí)行均充。

　　影響基站電池運行壽命的因素

　　很多基站的位置偏遠(yuǎn)，交流電供電不穩(wěn)定或頻繁停電，甚至根本就沒有交流電;基站沒有空調(diào)或戶外站點，環(huán)境溫度高;站點偏遠(yuǎn)且數(shù)量多，無法做到精細(xì)化維護(hù)。以上是基站蓄電池工作環(huán)境的基本狀況。

　　通過對中國基站蓄電池?fù)p壞情況的分析，采集新疆、浙江、陜西、云南幾個省蓄電池?fù)p壞的標(biāo)本分析，并結(jié)合海外越南、埃及、巴基斯坦、埃塞俄比亞基站電源的損壞數(shù)據(jù)，我們得出影響蓄電池運行壽命的有以下幾個因素：

　　1、交流頻繁停電

　　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，或者基站根本就沒有交流電，通過柴油發(fā)電機(jī)和蓄電池交替供電，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。

　　基站停電頻次過高，一天內(nèi)停電數(shù)次，甚至連續(xù)停電數(shù)天，使基站蓄電池在放電后尚未充足電的情況下又放電，蓄電池長時間處于欠充狀態(tài)。如連續(xù)多次發(fā)生欠充，將造成蓄電池容量累積性虧損，硫酸鹽化加劇，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。

　　2、蓄電池存儲時間太長

　　蓄電池在存放過程中存在自放電，如果長時間得不到補充，就會出現(xiàn)硫酸鹽化現(xiàn)象。這種現(xiàn)象如果沒有得到及時改善，蓄電池容量會降低甚至損壞不能使用。蓄電池在存貯過程中，環(huán)境溫度對容量影響也非常大，如表2所示。

　　3、基站的環(huán)境溫度過高

　　基站停電后，空調(diào)停機(jī)。由于基站為封閉機(jī)房，基站室內(nèi)溫度將大幅上升。溫度過高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，縮短使用壽命。

　　4、電池安裝開通質(zhì)量

　　蓄電池的安裝是否符合規(guī)范，對蓄電池的使用使命影響非常大。安裝時沒有將蓄電池之間的連接器固定螺釘擰緊，接線柱與連接器之間接觸電阻增大，在充放電時將產(chǎn)生大量熱量而燒壞，造成整組蓄電池?fù)p壞;蓄電池溫度傳感器沒有安裝或安裝錯誤，在溫度高時會因為無法調(diào)整充電電壓到合適值，蓄電池出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，造成蓄電池?fù)p壞;開通時沒有在監(jiān)控單元中調(diào)整蓄電池管理參數(shù)至合理值，造成蓄電池?fù)p壞。

　　5、沒有正確地設(shè)置蓄電池管理參數(shù)

　　開關(guān)電源涉及到蓄電池管理的參數(shù)有蓄電池容量、充電電流系數(shù)、均浮充電壓、一二次下電電壓、自動均充的條件、溫度補償電壓，如果這些參數(shù)設(shè)置不合理，會對蓄電池的壽命造成影響。例如一二次下電電壓設(shè)置電壓過低，使蓄電池出現(xiàn)過放電甚至深度過放電現(xiàn)象，加劇蓄電池負(fù)極板硫酸化，將使蓄電池容量下降，使用壽命縮短。蓄電池容量設(shè)置不正確，影響蓄電池充電電流，造成蓄電池充電電流過大而損壞。

　　延長基站供電蓄電池壽命的方法

　　根據(jù)造成基站蓄電池運行壽命減少的因素，結(jié)合實際情況我們提供如下幾個延長蓄電池壽命的方法。

　　1、增加油機(jī)供電

　　對于頻繁停電的站點，通過增加固定油機(jī)或移動油機(jī)來保障蓄電池在停電后能得到及時補充充電，或者避免蓄電池深度放電。對過于頻繁停電的站點，除了采用上面的方法之外，還需要采取特殊的蓄電池來解決問題，例如用GEL電池。GEL在循環(huán)使用壽命上比AGM次數(shù)多1.5~2倍。建議在這種站點使用2V電池，避免使用12V電池。

　　對于沒有交流電的站點，柴油發(fā)電機(jī)很難保證(油價上漲和不能及時加油)供電，需要采取新的供電方案，可考慮采用太陽能供電系統(tǒng)。

　　2、減少蓄電池過放并及時補充

　　在電源供電方案規(guī)劃期，需要根據(jù)負(fù)載電流，結(jié)合蓄電池的放電曲線配置比較合適的蓄電池容量，在要求的放電時間內(nèi)避免蓄電池過放。一般原則是在蓄電池放電達(dá)到規(guī)劃要求的時間時，蓄電池放出的容量≤80%。

　　電源開通后，如果暫時沒有市電接入或暫時不使用電池，必須斷開蓄電池的所有負(fù)載，使蓄電池處于開路狀態(tài)。避免蓄電池小電流放電，造成蓄電池容量下降或者失效。

　　在電源蓄電池管理方面，盡量避免蓄電池在倉庫放置時間超過3個月，如果超過3個月不能安裝，那么就要考慮對蓄電池進(jìn)行充電。

　　根據(jù)實際使用情況調(diào)整蓄電池欠壓保護(hù)的電壓，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)。對于頻繁停電的站點，為了延長蓄電池運行壽命，要求一次負(fù)載下電電壓≥47V，二次下電電壓≥46V。

　　在電源開通后，人工控制執(zhí)行對蓄電池均衡充電，均衡充電時間≥10小時。對于頻繁停電的站點，可以增加蓄電池充電電流，以縮短蓄電池充電時間，增加充電前期充入的電量。通過監(jiān)控單元，將充電電流系數(shù)調(diào)高為0.18～0.22C，最大充電電流系數(shù)不能超過0.25C。

　　根據(jù)基站停電次數(shù)及時間，對于停電次數(shù)多且停電時間長的站點，延長均衡充電時間，改變均衡充電時間周期設(shè)置，把原設(shè)置一般180天周期調(diào)整為30天或15天，以減少鹽酸化現(xiàn)象的發(fā)生。

　　3、減少高溫影響

　　如果蓄電池安裝在機(jī)房或者方艙內(nèi)，需要安裝空調(diào)，確保機(jī)房環(huán)境在合適的溫度。對于戶外電源，需要在電池柜上搭建涼棚避免陽光直射。可以通過地埋的方式，把蓄電池放在專門的地窖內(nèi)，確保蓄電池的工作環(huán)境溫度不會太高。戶外電源最好使用溫度范圍比較寬的GEL電池，以減少高溫或低溫對電池造成的影響，以延長使用壽命。

　　4、定期維護(hù)

　　蓄電池在運行一段時間后，會出現(xiàn)個別電池落后(一般情況下落后電池端電壓不得小于正常的20mV)或失效的現(xiàn)象。如果不及時發(fā)現(xiàn)，那么落后的電池會越來越落后，直至失效。失效的電池會導(dǎo)致其他好的電池隨時間推移慢慢失效，進(jìn)而使整個電池組報廢。一般要對蓄電池每隔3個月進(jìn)行一次維護(hù)，主要檢查蓄電池組中有無漏液、有無外殼變形、有無落后電池存在、蓄電池連接處有無銹蝕和固定螺釘松動、環(huán)境溫度是否正常等。只有做到及時發(fā)現(xiàn)及時處理，才能確保蓄電池的正常使用壽命。