二、阀控式蓄电池的工作原理

二、阀控式蓄电池的工作原理

1．阀控式蓄电池的结构原理

相对于防酸隔暴式蓄电池组就是把所需的电解液在出厂前就注入到极板

和隔板中，没有游离的电解液，通过负极板潮湿来提高吸收氧的能力，为防止电解液减少把蓄电池全密封，所以阀控式铅酸蓄电池又称为“贫液式蓄电池”。

2．阀控式蓄电池的工作原理

阀控式蓄电池在充电过程中和充电终止时会出现水被电解的现象，通常情况下，正极出现氧气，负极出现氢气。由于电池采用免维护极板，使氧气析出时电位提高，加上反应区域和反应速度的不同，使正极出现氧气先于负极出现氢气。由于阀控式蓄电池结构，使电池内部保留一定压力和气体,保证上述反应循环进行，与此同时也抑制负极氢气的析出，控制了电池内水分的消耗，因此电池可以密封运行。

三、影响阀控式蓄电池使用寿命的主要因素

在放电终止电压下蓄电池组能放出的最少电量的电池是衡量蓄电池寿命

的主要指标，而与蓄电池容量有关的因素较多，如设计不周密、制造不精良、安装不正确、维护不完善等均对蓄电池的使用寿命有一定的影响。下面主要从使用维护的角度分析影响阀控式蓄电池使用寿命的主要因素。

1．环境温度

环境温度过高对蓄电池使用寿命的影响很大，温度升高时，蓄电池的极板腐蚀将加剧，同时将消耗更多的水，从而使电池寿命缩短。蓄电池在25℃的环境下可获得较长的寿命，长期运行温度若升高10℃，使用寿命约降低一半。

2．过度充电

长期过充电状态下，正极因析氧反应，水被消耗，H＋增加，从而导致正极附近酸度增加，板栅腐蚀加速，使板栅变薄加速电池的腐蚀，使电池容量降低；同时因水损耗加剧，将使蓄电池有干涸的危险，从而影响蓄电池的寿命。

3．过度放电

蓄电池过度放电主要发生在交流电源停电后，蓄电池长时间为负载供电。当蓄电池被过度放电到其电压过低甚至为零时，会导致电池内部有大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面，在电池的阴极造成“硫酸盐化”。因硫酸铅是一种绝缘体，它的形成必将对蓄电池的充、放电性能产生很大的负面影响，因此在阴极上形成的硫酸盐越多，蓄电池的内阻越大，电池的充、放电性能就越差，蓄电池的使用寿命就越短。

4．长期浮充电

直流系统的开关电源提供的浮充电流对阀控式蓄电池而言有三个作用：供日常性负载电流、补充蓄电池自放电的损失、维持蓄电池内氧循环。若蓄电池在长期浮充电状态下，只充电而不放电，势必会造成蓄电池的阳极极板钝化，使蓄电池内阻增大，容量大幅下降，从而造成蓄电池使用寿命下降。

四、基站阀控式蓄电池容量损失的成因

在整个通信行业中，移动通信基站为解决通信覆盖问题，建站环境较为复杂，对市电引入的建设因受基站环境条件限制，建设配置要求有所不同，维护要求有所差易，比如许多基站建于城市高楼或郊区高山。客观上讲基站的市电环境大多没有交换局要求得高，但对电池的质量要求较高，给蓄电池组的配置、维护、管理增加了许多困难，阀控式蓄电池的主要维护指标的测试要通过动力环境监控系统来取得,而阀控式蓄电池容量损失主要取决于通信用开关整流电源对电池的充电质量，主要维护取决于开关电源对阀控式蓄电池的充电管理（均浮充控制、电池保护）。及动力环境监控系统是否发挥效用。

五、通过开关整流器对阀控式蓄电池的充放电控制对电池维护管理

1．阀控式蓄电池在实际使用中的均浮充控制

通信用蓄电池的充电方式主要是浮充电和均衡充电两种。为了延长阀控电池的使用寿命，必须了解不同充电方式的充电特点和充电要求，严格按照要求对蓄电池进行充电。

如果阀控式蓄电池投入使用的日期距出厂日期时间较长，电池经过长期的自放电，容量必然大量损失，并且由于单体电池自放电大小的差异，致使电池的比重、端电压等出现不均衡，投入使用前应用均充电压进行初充电，用于补充电电池自放电情况，均匀电池端电压，否则，个别电池会进一步扩展成落后电池并会导致整组电池不可用。另外，如果蓄电池长期不投入使用，闲置时间超过3个月后，应该对电池进行一次补充电。

在浮充状态下，充电电流除维持电池的自放电以外，还维持电池内的氧循环，但是浮充状态下充电电流又是与电池的浮充电压密切相关的。因此，为了使阀控铅酸蓄电池有较长的使用寿命，在电池使用过程中，要根据电池制造的原材料及结构特点和环境温度等几方面的情况，设定其开关整流电源对电池的浮充电压。根据通信用阀控密封铅酸蓄电池行业标准YD/T799－2002的规定，在环境温度25℃时浮充电压允许变化范围为2.20～2.27V。浮充电压设置过低，电池长期处于欠充电状态，不仅会在电池极板内部形成不可逆的硫酸盐化，而且还会在活性物质和板栅之间形成高电阻阻挡层，使电池的内阻增加、容量下降。浮充电压设置过高，电池长期处于过充电状态，会使电池充电电流增大，电池负极析出的H2和正极析出的O2气体难以全部再化合成H2O，造成电池失水，板栅腐蚀加速，使用寿命提前终止。因此，开关电源的运行与维护过程中，应根据电池厂家提供的资料进行浮充电压设置，如电池厂家推荐的单体电池浮充电压为2.23V，此时应设置开关整流电源的浮充电压为53.5V。

为了延长蓄电池的使用寿命，要求开关整流电源系统要检测电池放电情况，根据放电时间和放电电流积分计算放电容量，放电容量达到20％要能在监控模块上记录下来,在市电正常后要进行均充。同时在开关整流电源系统监控模块上可以设置定期均充周期，一般推荐是3个月。均充电压设置为，其单体电池控制在2.35V，充5～6小时（注意，一次均充时间不宜太长），对于市电不稳定的地区,如果开关整流电源在市电正常后不能进行均充,维护人员

要根据电池的放电情况,通过动力环境监控系统,在监控中心进行远端手动遥

控开关整流电源对电池均充。

正常浮充的情况下，充电电流极小，电池负极析出的H2和正极析出的O2几乎完全化合成H2O；在均充时如果电流过大，气体难以再化合，导致电池内部气压增大，引起排气阀门开启，造成电池失水。因此，在电池均充或浮充时

候要限制电池的充电电流，称为“限流值”。在大多数情况下，限流值在

0.05C～0.25C之间。

对于通信用开关整流电源系统，从整流器控制限流点的方法可以分为调压型和调限流点型两种。

调限流点型开关整流电源统监控模块首先根据电池限流值和负载电流的

大小，计算出系统限流值以及分配到每个整流模块的限流值，然后把此参数下发给各个整流模块即可。同时每隔一段时间，监控模块根据负载电流的变化和检测到的电池电流值，重新计算调整限流值并且下发。监控模块不需调压，只把温度补偿后的浮充，均充电压值下发即可。此种方式，电池可以获得恒定的充电电流。调压型开关整流电源系统监控模块通过闭环调整整流模块电压来达到限流。当电池充电电流大于1.1倍限流值时，降低整流模块电压；当电池充电电流小于0.9倍限流值时，提高整流模块电压，直至到达预设定电压点为止；其它情况则维持整流器输出电压不变。

2．基站用开关整流器对阀控铅酸蓄电池的过放电保护（二次下电功能）

如前所述，电池的过放电会对电池的使用寿命造成很大的影响，所以，基站用开关整流器的过放电保护功能也是其一项重要的指标。

基站用开关整流器的二次下电功能可以对电池进行过放电保护。即当交流电源停电后电池放电，在电池电压低于一次下电电压后，切断耗电量较大的次要负载，以维持重要负载较长的工作时间；在低于二次下电电压后切断所有负载，保护电池防止过放电。为了提高系统的可靠性，一般要求下电电路具备软硬件双重保护。硬件保护一般指电池电压在低于39V时必然下电，高于47V时不允许下电，下电电压点一般不可任意设置。软件下电保护电压点一般可以根据电池容量和放电电流进行设置或组合电源系统自行调节。

对于蓄电池来说，二次下电的保护电压应该是电池放电终止电压，而在通信电源系统中，一般都将蓄电池组的下电电压保护点设置在43V，单体电池的终止电压约为1.8V。但是蓄电池的终止电压是与电池正负极的三种极化密切相关的，终止1.8V/Cell的设置是针对大约0.1C左右的放电速率而定的。由于极化的存在，电池在不同的放电电流情况下，终止电压是不同的。大电流放电时，终止电压较低；小电流放电时，终止电压较高。如果负载在某一个固定的下电电压点下电，大电流放电可能造成放电不足，不能有效延长负载工作时间；小电流放电可能造成过放电，影响电池使用寿命。例如一个300A的整流电源的后备电池组为500Ah，负载为50A（0.1C）时放电终止电压约43V，而负载为25A（0.05C）时，放电终止电压大约为45.6V，如果将下电电压设置为43V，对于60A负载，电池放电不足，而对于10A负载则是过放电。这样，在负载较轻的情况下，如果下电电压设置值还是和负载较重情况下的一样，就会

使得电池长年工作在深度放电状态下，这将使电池的实际使用寿命大为缩短。蓄电池下电保护应根据负荷情况调整。

3．温度补偿

如果基站空调出现故障，会使环境温度变化较大，这对电池内部的化学反应速度有很大的影响。电池静置时，通常要求在0～40℃的条件下。温度太高将会使得电池的自放电加剧。而电池在使用时条件更苛刻，通常要求在20～25℃之间。在这种条件下，电池性能最佳，寿命最长。低温，会使得电池容量降低，充电接收能力下降，充放电循环寿命下降；高温，会使得反应加剧，导致失水，板栅腐蚀增加。因此，动力环境监控系统设置有电池及环境过温告警，一旦电池温度过高，系统就会发出告警。当电池不是工作在电池厂家推荐的最佳温度下时，电池的充电电压应进行调整。温度越高，充电电压越低，称为“温度补偿”。

开关电源的温度补偿功能就是要将温度对电池的影响减至最小，但绝不是说有了充电电压的调节系数，电池就可以在任意环境温度下使用。要知道，温度低时，由于浮充电压增大，同样会引起浮充电流增大，板栅腐蚀加速等一系列的问题；而温度高时，浮充电压减小，也会形成电池充电不足等一系列问题。

六、利用好电源维护辅助设备动力环境监控系统

基站动力环境监控系统是保证基站配套设备在无人值守条件下，正常运行的远端在线重要测试工具，是配套设备维护用基础网络，是保障远端电源系统稳定、可靠地运行基础。利用监控系统可早期发现电池故障，特别是在市电下稳定情况下尤其重要。

对一些不能按要求自动检测电池的放电情况对电池进行均浮充转换的开

关电源，应按要求在监控中心进行远端手动遥控开关整流电源对电池均充。在市电较为稳定的情况下，开关整流电源均浮充转换不易被人们重视，因为从上面的分析我们已经认识了电池均充掌握不当，对电池的使用寿命也有较大的负面影响；对于市电不稳定的地区,如果停电平凡，在市电恢复正常后开关整流电源不能对电池进行均充,维护人员要根据电池的放电情况（放出实际容量）,及整流设备对电池的充电电流，通过动力环境监控系统,在监控中心进行远端手动遥控开关整流电源对电池均恒充电。

为保证操作可靠，维护人员要定期检查系统设置参数及监控系统对开关整流设备的遥控功能。这项检测最好与基站巡视结合进行，维护人员每次进基站时应仔细观察一下电池表面是否清洁，有无腐蚀漏液现象；对每个电池单体及整个电池组端电压现场测量与监控系统远端测量动量进行比较，一旦发现个别

电池单体的电压或温度等出现异常，应及时更换；另外，每半年应至少进行一次电池单体间连接螺丝的拧紧工作。

七、防止阀控铅酸蓄电池过度放电

市电的供给不足,易造成阀控密封式铅酸蓄电池的过度放电,除开关整流器的二次下电对电池进行过放电保护外，阀控密封式铅酸蓄电池放电后必须在12h内补充电，否则将造成蓄电池的永久性容量损失不易还原。

增强对阀控密封式铅酸蓄电池维护管理意识，加强电源维护管理，建立基站停发电制度，加强停电监测，建立蓄电池运行分析上报制度。为保证实施的有较性,代维公司每周向维护部电源管理上报基站市电停电及维护人员巡检操作情况。