蓄电池组放电时间

浅论蓄电池组放电时间

通信电源为通信设备提供源源不断的动力，是通信网络的重要组成部分。正常状态下，由市电供给通信设备用电。若市电中断，则由备用发电机组发电供通信设备用电。发电机组启动前或因故障无法启动时，由蓄电池组放电供通信设备用电。所以蓄电池是供电系统的重要组成部分，是保证通信不中断的最后屏障。如果此屏障失效，将会造成通信中断的严重后果。



由于蓄电池的地位如此重要，因此，准确知道蓄电池的容量，进而明确蓄电池组对通信负荷的放电时间是十分必要的。



如何准确知道蓄电池组对通信负荷的供电时间，对这一问题的认识不少人是比较模糊的。在某次移动通信基站的工程设计中，建设单位要求设计人员计算出不同使用年限的蓄电池组对不同基站负荷的放电时间；还有作者发表文章，认为原邮电部颁布的《通信电源设备安装设计规范》（ＹＤ５０４０－９７）给出的计算蓄电池放电时间的公式“过于粗略、保守，造成计算出来的蓄电池组放电时间比实际放电值偏小很多，给建设单位维护人员造成误解”。



不通过实地测试，设计人员无从知道不同使用年限蓄电池的容量，估算出的放电时间与实际值会有较大的出入，因此，笔者在此提出不同看法与大家商榷。

２ 现行规范给出的蓄电池容量计算方法



原邮电部颁布的《通信电源设备安装设计规范》（ＹＤ５０４０－９７）给出的工程设计中需要配置的蓄电池总容量计算公式为：

Ｑ≥

由此推导出蓄电池组放电时间计算公式为：

≥Ｔ

式中：

Ｑ——蓄电池容量（Ａｈ）

Ｋ——安全系数，取１．２５

Ｉ——负荷电流（Ａ）

Ｔ——放电小时数（ｈ），详见《通信电源设备安装设计规范》表４．２．１

η——放电容量系数，见表１



ｔ——实际电池所在地最低环境温度值，所在地有采暖设备时，按１５℃考虑，无采暖设备时按５℃考虑

α——电池温度系数（１／℃），当放电小时率≥１０时，取α＝０．００６；当１０＞放电小时率≥１时，取α＝０．００８；当放电小时率＜１时，取α＝０．０１

３ 与阀控式铅酸蓄电池容量有关的因素

我国采用的蓄电池额定容量是１０小时率标称值，即在环境温度为２５℃、蓄电池以

１０小时率电流放电、在放电终止电压为１．８０ Ｖ／只时蓄电池放出的容量为其额定容量。



阀控式铅酸蓄电池的容量与放电率、电解液温度、放电终止电压、电解液浓度、极板上的活性物质等因素有关。



放电率就是蓄电池的额定容量与放电小时数的比值，不同放电率蓄电池输出的容量是不同的，表１给出了放电时间、放电终止电压与蓄电池能放出容量的关系。

新颁布的中华人民共和国通信行业标准《通信用阀控式密封铅酸蓄电池》（ＹＤ／Ｔ

７９９－２００２）（代替ＹＤ／Ｔ

７９９－１９９６），由通信专家、国内众多著名蓄电池生产厂家参与起草，认为上述表１给出的经验数据可供参考。



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。当环境温度低于２５℃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＜１时，取α＝０．０１／℃。即此时相对于２５℃的环境温度，每升高１℃，蓄电池放出的容量较额定容量约多１％。《通信用阀控式密封铅酸蓄电池》（ＹＤ／Ｔ

７９９－２００２）规定的对电池温度系数的取值也同前所述。



电源设计规范蓄电池容量计算公式中给出的“１５℃”和“５℃”，指的是在漫长的蓄电池使用过程中，有采暖设备和无采暖设备时的平均环境温度。

２

Ｖ系

列的蓄电池折合浮充寿命不低于８年。国内各大通信运营商的电源维护规程都规定：全浮充供电方式的阀控式密封铅酸蓄电池，容量低于８０％额定容量的，应进行设备更新。电源设计规范蓄电池容量计算公式中的安全系数Ｋ取值为１．２５，即１／８０％，就源于此。



通信设备都是恒功率运行的，交流电中断，蓄电池放电供通信设备用电时，通信设备的直流负荷会随着系统电压的降低逐渐增大，计算公式中的负荷电流（Ｉ）应取负荷平均电流。



通过以上分析可以看出，电源设计规范蓄电池容量计算公式中的每一个参数都有特定的含义，是很严谨的。用此计算公式得出的结果，可以保证在蓄电池使用寿命终结前，其容量满足设计要求。蓄电池组放电时间大于或等于电源设计规范“表４．２．１”规定的放电时间。

４ 阀控式密封铅酸蓄电池容量的测试方法



电源设计规范给出的蓄电池容量计算公式，主要用于通信电源工程设计，可粗略估算蓄电池对通信设备的放电时间。蓄电池使用环境、工作方式不同，其容量、寿命会有很大的差别。



交换局交流电可靠，电力电池室一般都配有空调，蓄电池工作在较适宜的环境温度下，大部分时间处于浮充运行方式，蓄电池组经常工作在充满电状态，有利于延长蓄电池的使用寿命。



移动通信基站的交流电一般属三类市电，少量属二类市电，尤其是边远地区市电更差，电池室有时也无空调。由于市电较差，蓄电池充、放电频繁。按照电源维护规程，蓄电池充电时，要保证其充入电量不小于放出电量的１．２倍。在充电后期，充电效率很低，蓄电池在下一次停电时可能还处于未充足电的状态，未充足电的蓄电池继续进行放电，在市电恢复后，电池需要补充电的时间更长。这样恶性循环，蓄电池越来越不易充足电，极板硫酸化严重，容量下降很快。



需要说明的是，即使是全新阀控式密封蓄电池，蓄电池容量计算公式中安全系数Ｋ取值为１，蓄电池按其额定容量，计算出的放电时间也不准确。据测试，不论是国产电池还是进口电池，其标称容量都有富裕，进口电池容量富裕小一些，国产电池容量富裕量较大，达１０％～２５％，甚至更大。

准确知道蓄电池容量是较准确计算蓄电池组对通信设备放电时间的前提。判断阀控式铅酸蓄电池运行状态有以下几种方法：

（１） 离线式容量测试



工程设计中配置的蓄电池一般不少于两组，把蓄电池从供电系统中脱离，接上假负载，使电池组以１０小时率或３小时率或１小时率电流放电，放电期间测量蓄电池的端电压及室温，只要电池组中有一只单体的端电压达到规定的终止电压时即停止放电，放电电流乘以放电时间就是电池组放出的实际容量。

１０小时率或３小时率放电，蓄电池放电单体终止电压为１．８０

Ｖ／只；１小时率放电，蓄电池放电单体终止电压为１．７５ Ｖ／只。




电池供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。一般计算UPS电池供电时间，可以先计算出电池放电电流，然后根据电池放电曲线查出其放电时间。电池放电电流可以按以下经验公式计算：

放电电流 = UPS容量（VA）×功率因数/（电池放电平均电压×效率）

如要计算实际负载下的电池放电时间，只需将UPS容量换为实际负载容量即可