理士蓄電池　電池壽命編輯

即使UPS使用的是同樣的電池技術(shù)，不同廠家的電池壽命大不一樣， 這一點(diǎn)對(duì)用戶很重要，因?yàn)楦鼡Q電池的成本很高(約為UPS售價(jià)的30%)。電池故障會(huì)減小系統(tǒng)的可靠性，是非常煩人的事情。

溫度影響

溫度對(duì)電池的自然老化過(guò)程有很大影響。詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明溫度每上升攝氏5度，電池壽命就下降10%，所以UPS的設(shè)計(jì)應(yīng)讓電池保持盡可能的溫度。所有在線式和后備/在線混合式UPS比后備式或在線互動(dòng)式UPS運(yùn)行時(shí)發(fā)熱量要大( 所以前者要安裝風(fēng)扇)，這也是后備式或在線互動(dòng)式UPS電池更換周期相對(duì)較長(zhǎng)的一個(gè)重要原因。

充電影響

電池充電器UPS非常重要的一部分，電池的充電條件對(duì)電池壽命有很大影響。如果電池一直處于恒壓或“浮”型電器充電狀態(tài)，則UPS 電池壽命能較大程度提高。事實(shí)上電池充電狀態(tài)的壽命比單純儲(chǔ)存狀態(tài)的壽命長(zhǎng)得多。因?yàn)殡姵爻潆娔苎泳忞姵氐淖匀焕匣^(guò)程，所以UPS無(wú)論運(yùn)行還是停機(jī)狀態(tài)都應(yīng)讓電池保持充電。

電壓影響

電池是個(gè)單個(gè)的“原電池”組成，每一個(gè)原電池電壓大約2伏，原電池串聯(lián)起來(lái)就形成了電壓較高的電池，一個(gè)12伏的電池由6個(gè)原電池組成，24 伏的電池由12個(gè)原電池組成等等。UPS的電池充電時(shí)，每個(gè)串聯(lián)起來(lái)的原電池都被充電。原電池性能稍微不同就會(huì)導(dǎo)致有些原電池充電電壓比別的原電池高，這部分電池就會(huì)提前老化。只要串聯(lián)起來(lái)的某一個(gè)原電池性能下降，則整個(gè)電池的性能就將同樣下降。試驗(yàn)證明電池壽命和串聯(lián)的原電池?cái)?shù)量有關(guān)，電池電壓就越高，老化的就越快。UPS容量一定時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能讓電池電壓較低，這樣UPS電池壽命就越長(zhǎng)，對(duì)于電池電壓一定時(shí)，應(yīng)選擇數(shù)量少電壓高的原電池串聯(lián)的電池，不要選擇數(shù)量多電壓低的原電池串聯(lián)的電池。有些廠家UPS的電池電壓比較高，這是因?yàn)槿萘恳欢〞r(shí)，電壓越高，電流就越小，就可選用較細(xì)的導(dǎo)線和功率較小的半導(dǎo)體， 從而降低UPS成本。容量1KVA左右的UPS的電池電壓一般為24～96V。

基站蓄電池從目前使用情況來(lái)看，普遍存在蓄電池容量下降過(guò)快，使用壽命短的問(wèn)題，短短1～2年時(shí)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(guò)1～4年運(yùn)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(jì)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(duì)基站電源運(yùn)行過(guò)程中蓄電池的損壞原因進(jìn)行了分析，提出延長(zhǎng)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(duì)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(gè)維度來(lái)衡量的，如表1所示。所以不能簡(jiǎn)單地以能使用多少年來(lái)衡量蓄電池的壽命。

　　對(duì)于蓄電池的循環(huán)放電次數(shù)來(lái)說(shuō)，必須是在蓄電池放電后充足電能，要充足電能充電時(shí)間至少需要24小時(shí)(依據(jù)YD/T799-2002的規(guī)定)。對(duì)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(duì)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(shí)應(yīng)避免深度放電。

　　蓄電池壽命終止的因素

　　對(duì)于閥控密封鉛酸蓄電池來(lái)說(shuō)，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(jì)不合理，頻繁開(kāi)啟;電源對(duì)蓄電池頻繁均充;環(huán)境溫度過(guò)高。其中高溫是較主要的因素，高溫會(huì)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(yùn)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(guò)程中產(chǎn)生的熱量未及時(shí)釋放出，溫度和化學(xué)反應(yīng)之間形成一個(gè)正回饋，出現(xiàn)失控。熱失控對(duì)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**過(guò)45℃、高溫下浮充電壓過(guò)高(沒(méi)有溫度補(bǔ)償功能)、充電電流**過(guò)設(shè)計(jì)值(**過(guò)2.5C10)。

　　硫酸鹽化是指在較板上生成白色堅(jiān)硬的硫酸鉛結(jié)晶，顆粒比較大，活性低，充電時(shí)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(zhǎng)時(shí)間擱置儲(chǔ)存(**過(guò)3個(gè)月)、持續(xù)過(guò)放電或經(jīng)常過(guò)量放電或小電流深放電、環(huán)境溫度過(guò)高或過(guò)低、經(jīng)常充電不足和沒(méi)有定期執(zhí)行均充。

　　影響基站電池運(yùn)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(méi)有交流電;基站沒(méi)有空調(diào)或戶外站點(diǎn)，環(huán)境溫度高;站點(diǎn)偏遠(yuǎn)且數(shù)量多，無(wú)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(guò)對(duì)中國(guó)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(gè)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(yùn)行壽命的有以下幾個(gè)因素：

　　1、交流頻繁停電

　　頻繁停電、停電時(shí)間長(zhǎng)、停電時(shí)間無(wú)規(guī)律，使蓄電池頻繁充放電，或者基站根本就沒(méi)有交流電，通過(guò)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(guò)快和使用壽命縮短的一個(gè)較主要原因。

　　基站停電頻次過(guò)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(zhǎng)時(shí)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(shí)間內(nèi)下降，其使用壽命將較快終止。

　　2、蓄電池存儲(chǔ)時(shí)間太長(zhǎng)

　　蓄電池在存放過(guò)程中存在自放電，如果長(zhǎng)時(shí)間得不到補(bǔ)充，就會(huì)出現(xiàn)硫酸鹽化現(xiàn)象。這種現(xiàn)象如果沒(méi)有得到及時(shí)改善，蓄電池容量會(huì)降低甚至損壞不能使用。蓄電池在存貯過(guò)程中，環(huán)境溫度對(duì)容量影響也非常大，如表2所示。

　　3、基站的環(huán)境溫度過(guò)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(guò)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(kāi)通質(zhì)量

　　蓄電池的安裝是否符合規(guī)范，對(duì)蓄電池的使用使命影響非常大。安裝時(shí)沒(méi)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(shí)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(méi)有安裝或安裝錯(cuò)誤，在溫度高時(shí)會(huì)因?yàn)闊o(wú)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(kāi)通時(shí)沒(méi)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(méi)有正確地設(shè)置蓄電池管理參數(shù)

　　開(kāi)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(dòng)均充的條件、溫度補(bǔ)償電壓，如果這些參數(shù)設(shè)置不合理，會(huì)對(duì)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(guò)低，使蓄電池出現(xiàn)過(guò)放電甚至深度過(guò)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(guò)大而損壞。

　　延長(zhǎng)基站供電蓄電池壽命的方法

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

　　1、增加油機(jī)供電

　　對(duì)于頻繁停電的站點(diǎn)，通過(guò)增加固定油機(jī)或移動(dòng)油機(jī)來(lái)**蓄電池在停電后能得到及時(shí)補(bǔ)充充電，或者避免蓄電池深度放電。對(duì)過(guò)于頻繁停電的站點(diǎn)，除了采用上面的方法之外，還需要采取特殊的蓄電池來(lái)解決問(wèn)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(diǎn)使用2V電池，避免使用12V電池。

　　對(duì)于沒(méi)有交流電的站點(diǎn)，柴油發(fā)電機(jī)很難**(油價(jià)上漲和不能及時(shí)加油)供電，需要采取新的供電方案，可考慮采用太陽(yáng)能供電系統(tǒng)。

　　2、減少蓄電池過(guò)放并及時(shí)補(bǔ)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(shí)間內(nèi)避免蓄電池過(guò)放。一般原則是在蓄電池放電達(dá)到規(guī)劃要求的時(shí)間時(shí)，蓄電池放出的容量≤80%。

　　電源開(kāi)通后，如果暫時(shí)沒(méi)有市電接入或暫時(shí)不使用電池，必須斷開(kāi)蓄電池的所有負(fù)載，使蓄電池處于開(kāi)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(cāng)庫(kù)放置時(shí)間**過(guò)3個(gè)月，如果**過(guò)3個(gè)月不能安裝，那么就要考慮對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。

　　根據(jù)實(shí)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(guò)放電和深度過(guò)放電(小電流過(guò)放電)。對(duì)于頻繁停電的站點(diǎn)，為了延長(zhǎng)蓄電池運(yùn)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(kāi)通后，人工控制執(zhí)行對(duì)蓄電池均衡充電，均衡充電時(shí)間≥10小時(shí)。對(duì)于頻繁停電的站點(diǎn)，可以增加蓄電池充電電流，以縮短蓄電池充電時(shí)間，增加充電前期充入的電量。通過(guò)監(jiān)控單元，將充電電流系數(shù)調(diào)高為0.18～0.22C，較大充電電流系數(shù)不能**過(guò)0.25C。

　　根據(jù)基站停電次數(shù)及時(shí)間，對(duì)于停電次數(shù)多且停電時(shí)間長(zhǎng)的站點(diǎn)，延長(zhǎng)均衡充電時(shí)間，改變均衡充電時(shí)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(duì)于戶外電源，需要在電池柜上搭建涼棚避免陽(yáng)光直射。可以通過(guò)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(huì)太高。戶外電源較好使用溫度范圍比較寬的GEL電池，以減少高溫或低溫對(duì)電池造成的影響，以延長(zhǎng)使用壽命。

　　4、定期維護(hù)

　　蓄電池在運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)個(gè)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(shí)發(fā)現(xiàn)，那么落后的電池會(huì)越來(lái)越落后，直至失效。失效的電池會(huì)導(dǎo)致其他好的電池隨時(shí)間推移慢慢失效，進(jìn)而使整個(gè)電池組報(bào)廢。一般要對(duì)蓄電池每隔3個(gè)月進(jìn)行一次維護(hù)，主要檢查蓄電池組中有無(wú)漏液、有無(wú)外殼變形、有無(wú)落后電池存在、蓄電池連接處有無(wú)銹蝕和固定螺釘松動(dòng)、環(huán)境溫度是否正常等。只有做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，才能確保蓄電池的正常使用壽命。

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