如何提高基站电源蓄电池的寿命

如何提高基站电源蓄电池的寿命

1、概述

基站蓄电池从目前使用情况来看，普遍存在蓄电池容量下降过快，使用寿命短，甚至短短1～2年时间蓄电池的容量只有标称容量的30%～40%，有的只有10%～20%。而大部分基站蓄电池经过1～4年运行，容量只有其标称容量的50%左右，远远达不到设计使用寿命。与交换局站同类蓄电池相比，使用寿命也大大降低。按蓄电池使用维护标准要求，蓄电池容量只要下降到其标称容量的80％，其使用寿命就终止，应对其进行更换。

2、影响基站电源蓄电池寿命的因素

2.1 蓄电池寿命的定义

蓄电池的寿命一般是这样定义的，浮充状态下为3-5年或3-8年，并不是说蓄电池在频繁放电状态下使用多少年。对处于非浮充状态下工作的蓄电池，其寿命是按照循环放电次数和放电深度两个因素衡量，如表1所示。简单地以能使用多少年来衡量，是不正确的。

表1：蓄电池放电深度与使用寿命之间的关系（25℃）

对于蓄电池的循环放电次数来说，必须是在蓄电池放电后充足电能，要充足电能充电时间至少需要24小时（依据YD/T799-2002的规定）。对于充电不足的情况，其循环放电次数很难确定，肯定要低于表1中描述的数据。

所以，蓄电池实际能使用多长时间完全取决于该站点的电网情况。假如某一个站点一个月停电10次，每次放到终止电压，每隔3天停一次电，每次蓄电池都能充足电量，机房环境温度25℃，那么蓄电池可以使用2年。如果每月停电超过15次，那么蓄电池的使用寿命就很难说了，有可能可以用1年，有可能用6个月，这就要取决于停电的实际情况了。

2.2 蓄电池放电深度的定义

放电深度对电池使用寿命的影响也非常大。电池放电深度越深，其循环使用次数就越少,如表1所示，因此在使用时应避免深度放电。

图1 蓄电池放电曲线

上图是蓄电池生产厂家提供的150AH/12V蓄电池放电曲线。在实际使用时根据不同的负载电流选定不同的放电终止电压。在该放电曲线中，以10小时放电和5小时放电曲线为例，对于10小时放电（负载电流为15A）来说，如果放电到终止电压11V（44V），此时蓄电池放出的容量大约为100%。一般情况下，为了保护蓄电池尽量避免其深度放电，放电深度最好≤80%，终止电压在46V左右，放电时间约为8小时。对于5小时的放电率来说（负载电流为25.2A），终止电压10.8V（43.2V）放出100%容量，在实际使用时放电深度≤80%，终止电压在45.6左右，放电时间为4小时。

2.3 蓄电池寿命终止的几种因素

对于阀控密封铅酸蓄电池来说，有四种失效模式：正极板腐蚀、失水、热失控、硫酸盐化。其中正极板栅腐蚀由于合金工艺技术的提高，腐蚀速度非常慢，一般是10-15年。

失水的途径比较多：节流阀设计不合理，频繁开启；电源对蓄电池频繁均充；环境温度过高。其中高温是最主要的因素，高温会加速蓄电池失水速度，导致蓄电池容量下降。以25℃为基准，当蓄电池运行环境上升10℃，寿命减少50%。如图2所示。

图2 温度对蓄电池运行寿命的影响

热失控是蓄电池在充电过程中产生热量不能及时释放出，温度和化学反应之间形成一个正回馈，出现失控。热失控对蓄电池是毁灭性的，造成蓄电池外壳变形“鼓肚子”，严重的会造成蓄电池爆炸。热失控的原因是机房环境温度高超过45℃、高温下浮充电压过高（没有温度补偿功能）、充电电流超过设计值（超过2.5C10）。

硫酸盐化就是硫酸盐的堆积，即在极板上生成白色坚硬的硫酸铅结晶，颗粒比较大活性

低。充电时非常难于转化为活性物质的硫酸铅，导致电池容量下降或功能衰退。硫酸盐化的原因是电池在安装使用前曾长时间搁置储存（超过3个月）、持续过放电或经常过量放电或小电流深放电、环境温度过高或过低、经常充电不足和没有定期执行均充。

3 影响基站电池运行寿命的原因

3.1 基站供电蓄电池的工作环境

位置偏远，交流电供电不稳定或者频繁停电，甚至根本就没有交流电。例如国内偏远山区以及落后国家电力供应不足等；基站没有空调或是户外站点，环境温度高，超过35℃；站点偏远且数量多，无法做到精细化维护，维护无法按照要求实施，处于没有维护或很少维护的状况。

3.2 影响基站电源蓄电池运行寿命的因素

通过对国内基站蓄电池损坏情况分析，采集了新疆、浙江、陕西、云南几个省蓄电池损坏的标本并结合海外越南、埃及、巴基斯坦、埃塞俄比亚基站电源的损坏数据，得出影响蓄电池运行寿命有如下几个因素。

3.2.1 交流频繁停电

频繁停电、停电时间长、停电时间无规律，使蓄电池频繁充放电，或者基站根本就没有交流电，通过柴油发电机和蓄电池交替供电，是造成蓄电池容量下降过快和使用寿命缩短的一个最主要原因。

基站停电频次过高，一天内停电数次，甚至连续停电数天，使基站蓄电池在放电后尚未充足电的情况下又放电，蓄电池长时间处于欠充状态（饥饿状态）。如连续多次发生欠充，将造成蓄电池容量累积性亏损，硫酸盐化加剧，蓄电池容量将在较短时间内下降，其使用寿命将较快终止。

3.2.2 蓄电池存储时间太长

蓄电池在存放过程中存在自放电，如果长时间不能得到补充，那么就会出现硫酸盐化现象。这种现象如果没有得到及时改善，那么蓄电池容量会降低甚至损坏不能使用。另外，蓄电池存贮的环境温度对蓄电池容量影响也非常大，存储温度高加速蓄电池容量下降，如表2所示。

表2：蓄电池存放时间与环境温度对容量的影响

3.2.3 基站的自然环境

基站停电后，空调停机。由于基站为封闭机房，使基站室内温度大幅上升。温度过高使阀控式密封电池内部失水量加剧，电解液饱和度下降（玻璃纤维棉隔膜内电解液减少）使电池容量降低，缩短使用寿命。

3.2.4 电池安装开通质量

蓄电池的安装是否符合规范，对蓄电池的使用使命影响非常大。安装时没有将蓄电池之间的连接器固定螺钉拧紧，接线柱与连接器之间接触电阻增大，在充放电时产生大量热量而烧坏，造成整组蓄电池损坏；蓄电池温度传感器没有安装或安装错误，在温度高时会因为无法调整充电电压到合适值，蓄电池出现热失控现象，造成蓄电池损坏；开通时没有在监控单元中调整蓄电池管理参数至合理值，造成蓄电池损坏。

3.2.5 开关电源蓄电池管理参数

开关电源涉及到蓄电池管理的参数有蓄电池容量、充电电流系数、均浮充电压、一二次下电电压、自动均充的条件、温度补偿电压。如果这些参数设置不合理，那么会对蓄电池的寿命造成影响。例如一二次下电电压设置电压过低，使蓄电池出现过放电甚至深度过放电现象，加剧蓄电池负极板硫酸盐化，是使蓄电池容量下降，使用寿命缩短的另一个主要原因。

3.3 频繁停电对蓄电池寿命影响分析

对于阀控铅酸密封免维护电池来说，负极板的硫酸盐化是目前影响基站蓄电池容量下降，