基站蓄電池使用常見問題分析及其相應改善措施

王旭 江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司工程師

基站蓄電池使用常見問題分析及其相應改善措施

王旭 江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司工程師

鐵塔公司已全面承接3家運營商的新建站點建設及存量站維護工作，通過對運營商移交站點排查發現基站蓄電池存在諸多問題。本文對蓄電池結構功能、新建站蓄電池配置方案、存量站中電池存在的問題及相應的解決方案進行介紹，并對蓄電池使用中的改進措施等方面進行分析，目的是指導合理利用蓄電池，充分發揮其在通信系統中的“心臟”作用。

蓄電池；放電時間；容量配置；改善措施

1 引言

2014年9月中國鐵塔股份有限公司成立，目的是減少電信行業內鐵塔以及相關基礎設施的重復建設，提高行業投資效率，進一步提高電信基礎設施共建共享水平，從機制上進一步促進節約資源和環境保護。目前鐵塔公司已全面承接3家運營商新建站點的建設需求及接收3家運營商移交的現網存量站點，但通過對移交站點的盤查發現相當一部分站點的后備電源蓄電池存在配置不合理和諸多問題隱患，鐵塔公司急需進行全面整治，并需對新建站點進行容量合理配置，確保基站蓄電池在整個通信系統中發揮出應有的作用。

2 蓄電池結構、原理及其作用

蓄電池是一種能量轉換裝置，在充電時把電能轉化為化學能，在放電時把化學能轉化為電能并提供給用電負載。蓄電池均由正極、負極、電解液、隔膜、電池槽（容器）5個主要部分組成，其中對于閥控式鉛酸蓄電池，還需要有安全閥。蓄電池在通信系統起到后備電源與平滑濾波的作用，作用非常重要。

3 新建站基站蓄電池的配置方案

3.1 基站蓄電池容量配置原理

鐵塔公司通過對基站蓄電池的巡檢發現有部分站點存在容量配置不合理現象，現對有機房即自建磚混機房和租賃機房站點從農村、鄉鎮、城區3大場景同時結合運營商網絡數量需求來給出蓄電池的典型配置方案。

按照城區、鄉鎮、農村3大場景的基站后備時長分別為3、5、7h的要求，主要根據代維人員從發現基站停掉至趕到現場發電所需時間而定。根據目前運營商設備運行平均功耗，假設傳輸設備為200W，無線設備每張網為1100W，則當運營商有一張網絡需求則總功耗為1300W，對應負載電流為27.08A；運營商有兩張網絡需求則總功耗為2400W，對應負載電流為50A，當運營商有3張網絡需求則總功耗為3500W，對應負載電流為72.92A，當運營商有四張網絡需求則總功耗為4600W，對于負荷電流為95.83A。

根據電池容量測算公式：

其中，Q為蓄電池容量（Ah）；K為安全系數1.25；I為近期負荷電流；t為最低環境溫度（5℃）；η為放電容量系數；α為電池溫度系數0.006，其中放電時間T與放電系數η的對應關系如表1所示。

3.2 不同場景下的電池配置方案

根據以上條件計算，農村場景在不同網絡數量放電時間為7h的配置方案，其中放電系數η為折中取值，取0.91，配置方案如表2所示；鄉鎮場景在不同網絡數量放電時間為5h的配置方案如表3所示；城區場景在不同網絡數量放電時間為3h的配置方案如表4所示。

通過對以上3大場景類型各種網絡配置數據分析

得出了建議配置方案，但是在實際使用的時候要求鐵塔公司客戶經理盡可能的與3家運營商確認近期及遠期的網絡需求，使蓄電池的容量配置盡量一次性到位，否則后期再進擴容或增容都會帶來投資浪費的現象。

表1 放電時間：T與放電系數η對應關系

表2 農村場景電池配置方案

表3 鄉鎮場景電池配置方案

表4 城區場景電池配置方案

4 鐵塔公司對基站蓄電池摸排情況

4.1 基站蓄電池常見問題類型

鐵塔公司通過對運營商移交站點進行逐個排查，并對各種現象進行分類總結析，常見問題歸類如下：

（1）常見問題1：電池容量不足

主要表現：后備時間與實際要求時間存在較大差距。

產生原因：基站頻繁停電、停電時間長、停電時間無規律。電池在放電后未能及時充足電，這種現象稱之為部分荷電態（PSOC），在部分荷電態條件下備用電池會出現容量非正常衰減的現象，主要原因是電池充電不足造成電池負極硫酸鹽化，阻礙了負極的充放電進程，表現為容量不足。長期下去，電池容量就達不到額定容量的80%，表現為電池失效。

處理方式：電池廠家制造改進；電池參數調整、運行環境改善。

（2）常見問題2：漏液

主要表現：目前工藝電池出現漏液的并不多見，如果出現漏液，經常是安全閥、極柱、槽蓋等部位出現液體溢出或堆積白色結晶體。

產生原因：熱封、膠封工藝不良；安裝、搬運過程磕碰。

處理方式：漏液電池需及時更換，除可能造成設備腐蝕、電池失水外，高電壓系統可能有安全隱患。

（3）常見問題3：電壓不均

主要表現：主要是指浮充電壓不均，國家信息產業部標準最高與最低值應≤90MV。

產生原因：連接不好、落后電池、浮充設置、新舊混用。

處理方式：檢查連接和參數設置；新安裝電池運行3～6個月：吸酸飽和度的均勻性；放電均充處理；通常電壓不均與容量并無太大關系，但浮充狀態低于2.17V或高于2.35V的電池需關注，而出現短路、斷路等極端問題的電池需及時更換。

（4）常見問題4：鼓脹

主要表現：電池表面非正常鼓起。

產生原因：內因：裝配壓過高、外殼厚度薄、開閥壓太高；外因：環境溫度高，特別是交流停電后在恢復市電時空調不能起動；安裝間隙（電池間至少10mm以上）；充電限流：電流大；充電電壓：電壓過高，且持續時間長；無溫度補償等。

處理方式：對起鼓嚴重的電池進行及時更換，運行環境改善。

（5）常見問題5：失火

主要表現：該問題不常見，一旦出現，損失大。

常見原因：電池連接條松動，高電壓系統局部漏液，電池組局部短路，雷擊，防盜電焊施工等。

（6）常見問題6：其他原因

安裝過程出現短路現象會造成損壞設備，電池線接反造成開關電源、其他設備受損；自然災害導致電池進水、遭遇雷擊導致損壞設備等，部分站點電池缺失（漏裝或被盜）。

綜上：蓄電池的相關參數調整主要是通過開關電源柜來管控，包括：浮充電壓、均充電壓、溫度、一二次下電、浮充轉均充、均充轉浮充、均充周期、時間、充電電流等，以上設置如有任何一個有問題，蓄電池就會隨著時間表現出相應的結果。另外基站電池不能碰撞，否則后期電池會出現短路、鼓肚、漏液、容量不足、電池電壓異常等現象。蓄電池運行的室內環境空調或通風系統一定要正常運行，否則基站室內溫度偏高，降低了蓄電池使用壽命。

4.2 鐵塔公司蓄電池更換整治類型

（1）通過對常見問題梳理分析，對其中蓄電池外觀嚴重缺陷包含外觀開裂、嚴重變形、嚴重漏液進行整治，主要整治方式為進行電池更換。各種情況詳見圖1。

（2）另外對部分電池使用年代較長，電池容量嚴重衰竭，放電時間遠滿足不了后備時長要求（負載電流備電不足0.5h），需參照新建基站配置原則進行電池更換。

（3）對于應配未配站點指具備獨立的電源設備（開關電源或UPS）且有蓄電池組安裝位置但蓄電池組缺失情況進行蓄電池補充。

在對蓄電池進行更換或補充的時候要特別注意外租機房這種情況，當所更換電池的容量大于原電池容量和新增蓄電池的站點必須由設計單位進行承重核實，確保滿足承重要求的情況下進行施工，否則需要進行方案調整。

5 蓄電池使用中的改善措施

（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，增加蓄電池充入的電量：

●對目前基站組合開關電源中蓄電池充電限流值參數進行調整，目前開關電源中對蓄電池充電限流值一般設定為0.1C10A，建議調整為0.15～0.2C10A，（充電電壓2.33V/單體），但最大充電電流不能超過0.2C10A，以縮短充電時間，增加蓄電池充電前期充入的電量。

●根據該基站停電次數及時間，如果停電次數多且停電時間長，建議對開關電源中均衡充電時間判別參數（充電時間和充電電流值判別）進行調整，延長均衡充電時間，可比原設定延長20%～30%（12～13h）；另外，建議調整開關電源均衡充電時間周期設置，把原

設置一般3個月時間周期調整為1～2個月。

圖1 蓄電池外觀嚴重缺陷情況

（2）對基站組合開關電源內電池欠壓保護設置電壓值進行重新設定，提高蓄電池欠壓保護的設置電壓，盡量避免蓄電池出現過放電和深度過放電（小電流過放電），具體設置要求如下，開關電源一次下電設置電壓要求不低于46V，二次下電設置電壓要求大于44V（建議設置在44.4V）。負載電流不應小于1/3I10A，對負載電流小于1/3I10A的基站，其放電時間不應大于24h。

（3）改善基站機房室內環境，加裝基站智能通風系統，解決基站由于市電停電或空調故障，機房內溫升過高對蓄電池及通信設備影響；基站加裝智能通風系統，不但能節省大量能源，降低基站運行費用，更能提高基站通信設備系統可靠性，降低通信設備故障率，減少蓄電池熱失控發生概率和降低電池失水速率，從而延長蓄電池使用壽命。

（4）監控中心一旦接到基站停電告警后，應密切注意該基站運行情況，一旦出現中斷超過時限，應及時通知基站維護人員攜帶發電機組趕赴現場進行發電，確保蓄電池因放電終止后能進行及時充電，延長蓄電池使用壽命。

（5）在工程前期站址勘察、設計階段，一方面應選擇供電質量好的供電線路；另一方面應了解該基站市電供應情況（停電時間、次數等），有重點的參加新建站各種場景下的建議配置方案選擇基站蓄電池容量，而不應采取一刀切方式配置蓄電池組容量。

（6）加強基站巡檢工作，每年在停電頻繁的季節前安排各蓄電池廠家售服人員對基站蓄電池進行巡檢，及時發現和更換落后電池。另外對代維人員進行技術培訓，熟練掌握如何延緩電池性能下降的方法，對常見的問題能夠及時發現并能提前預防。

6 結束語

原先基站有3家運營商分別建設并自行維護，由于每家具體要求不一樣，導致現網電池問題很多，現在新建站和存量站統一由鐵塔公司進行建設與維護，我們堅信在鐵塔公司高效管理與運營模式下，前期存在的遺留問題將陸續解決掉，后續基站的建設、蓄電池的配置與維護也會有更合理更優越的方案，這樣會使基站蓄電池、電源系統乃至整個配套系統在通信系統中充分發揮其應有的功能與作用。

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Common problems of the base station battery and corresponding improvement measures

WANG Xu

China tower has fully undertake the construction of the new site and the stock station maintenance work for three telecom operators,through the investigation found that there are many problems in the base battery.The paper introduces function structure on the battery,battery configuration of the new station,presence problems of stock battery and corresponding solutions,and carries on the analysis to the battery of improvement measures.To give full play to the battery in the communication system of the“heart”.

battery;discharge time;capacity configuration;improvement measure

2016-09-21）