【摘 要】本文对基站蓄电池问题从性能排查、优化整治等方面进行系统论述,针对西宁市区存量基站蓄电池隐患排查,利用多年来积累的经验提出系统的蓄电池性能排查优化解决方案,保证了蓄电池替换更新的数量和预算的准确性、严谨性,为投资项目提供了准确的实施依据。
【关键词】基站蓄电池 通信基站 放电仪 内阻仪
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2016.02.019 中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:1006-1010(2016)02-0092-05
引用格式:汪永寿. 铁塔公司基站蓄电池性能优化解决方案分析[J]. 移动通信, 2016,40(2): 92-96. Optimization Solution Analysis on Base Station Battery’s Performance for China Tower WANG Yong-shou
(China Tower Xining Co., Ltd., Xining 810007, China) [Abstract] Some problems of base station battery, including trouble shooting and optimization management,
were discussed. According to the trouble shooting of existing base station battery in Xining city, an optimization solution to trouble shooting of system battery was presented in the light of the accumulated experience. The proposed solution guarantees the number of battery update and the accuracy of budget. In the meantime, the project investment has an accurate implementation foundation.
[Key words]base station battery communication base station discharge apparatus inner resistance tester 1 引言
中国铁塔已经成立一年,在进行三家电信运营商存量基站资产接收的同时,还将面对基站蓄电池种类繁多、容量不一、在网时长差异较大等问题。如何有效地进行存量蓄电池隐患排查整治工作,对目前铁塔公司资产交割工作的顺利进行起到了关键作用。蓄电池性能排查有助于了解蓄电池的性能和状态,由此可以帮助了解蓄电池组的现状和以后的变化趋势,从而对蓄电池的修复做出判断。同时,也能分辨出蓄电池完全失效的状态,进一步对蓄电池进行失效分析。 2 蓄电池性能测试
蓄电池性能排查测试分为外观检测、低温启动检测、蓄电池容量检测、耐温变性能检测等。蓄电池好坏检测或优劣检测通常是根据蓄电池的电动势及其内阻的大小来判断的。
电动势是指蓄电池外开路情况下正、负极间电位差。内电阻是指蓄电池在充放电时,蓄电池内部所呈现的电阻。对于电池充电时,电压升高很快,而放电时,端电压又下降很快的情况,说明蓄电池的内阻大、容量小,可判定为不良电池。蓄电池的电动势(两端悬空)为正常值,但用蓄电池容量测试表测试,结果很小或为零,则此蓄电池内极脱落,为报废电池。
2.1 测试工具 (1)万用表
万用表是一种带有整流器的,可以测量交流/直流电流、电压、电阻等多种电学参量的磁电式仪表,其一般用来测量电压、电流和电阻。图1即为数字万用表。 (2)放电仪
蓄电池放电仪是对蓄电池组(2V、24V、48V、110V、220V、400V、600V)进行日常维护、容量检测以及检验直流电源带载能力而设计的。用于快速判定单只蓄电池的容量是否合格,表盘分2V、6V、12V这3个系列。放电仪整机由微处理器进行控制,体积小、重量轻,可灵活对电池性能进行分析。图2是一款典型蓄电池放电仪。 (3)内阻仪
内阻仪可以对无电源对象和有电源对象进行测量,其测量单位为毫欧级。蓄电池内阻值的大小可以反映蓄电池的性
能状态,因此,内阻仪可以快速、可靠地对蓄电池的健康状态做出初步判定。图3是一款典型的内阻仪,表1为不同型号电池的内阻表。 2.2 测试方法
根据蓄电池组各项参数设置建议值(浮充电压、均充电压、限流点、一次下电电压设定点、二次下电电压设定点等),调整并记录参数,以便后续的分析使用。通用的检测方法有外观观测法、带载测量法、浮充电压测试法、仪器测试法以及经验法。
(1)外观观测法
观察外观有无变形、凸出、漏液、破裂炸开、烧焦、螺丝连接处有无氧化物渗出等。如果出现批量漏液、鼓胀、烧伤等严重外观问题,需整组更换电池;如果出现单体壳体损伤、漏液、端子腐蚀、鼓包、变形,则需更换单体电池。 (2)浮充电压测试法 蓄电池处于浮充状态下,用万用表测试每只蓄电池浮充电压,检查是否有单只电压落后。各电池间的测试浮充电压最高与最低差值应不大于90mV(2V)、480mV(12V);对于浮充电压2.15V~2.18V(2V系列)、12.9V~13.1V(12V系列)的蓄电池,可手动启动均充,均充后更换低于2.18V、13.1V的单体电池;对于浮充电压低于2.15V(2V系列)、12.9V(12V系列)的蓄电池,则应直接更换单体电池。此方法通过测试浮充电压,检查是否有
单只电压落后,但对故障无法准确判定。 (3)仪器测试法
此方法一般通过电压值情况来判定蓄电池良好状态、亏电状态、短路等情况。通过放电仪短时间(不超过3s)的较大的电流放电,挑出明显容量不足的电池。如果表针指向绿色区域则为正常;如果表针指向黄色区域则为低电量状态;如果表针指向红色区域则表示容量严重不足。此方法通过短时打表放电,可用来检查单只蓄电池是否存在明显故障,但对容量落后则无法判定。 (4)离线放电测试法
若蓄电池外观无异常,UPS工作于电池模式下,带一定量的负载,利用智能负载对蓄电池组放电,放电电流可参考表2,放出额定容量的30%~40%。
如果放电结束后单体低于最高电压0.1V(2V系列)、0.5V(12V系列),则可判定为容量落后电池。例如,2V蓄电池放电时最高电压2.06V,如果低于1.96V可判定为容量落后电池;12V蓄电池放电时最高电压12.6V,低于12.1V可判定为容量落后电池。此方法检测效果可靠,但是需要携带离线负载设备,存在一定的安全隐患,因此对单组蓄电池的基站不宜采用此方法。 (5)在线放电方法
此方法需调节开关电源的浮充电压至46V,由蓄电池组
直接对实际负载供电。查看负载功率,根据功率大小计算30%放电量的放电时间。每0.5h或1h记录一次蓄电池的单节电压。如果放电结束后单体低于最高电压0.1V(2V系列)、0.5V(12V系列),则可判定为容量落后电池。例如,2V蓄电池放电时最高电压2.06V,低于1.96V可判定为容量落后电池;12V蓄电池放电时最高电压12.6V,低于12.1V可判定为容量落后电池。此方法检测效果可靠,系统安全,单组蓄电池的站点也可以操作,无需放电设备,但是负载电流小,放电时间会比较长。 3 蓄电池优化整治
目前基站通信铅酸蓄电池改造方案根据不同情况采取不同整治措施。主要包括以下几个优化方法: (1)问题修复
用脉冲修复、加水修复、重新配组修复的方法对部分基站容量下降的电池进行处理,对硫酸铅沉淀物进行击活,通过加水液面与极板持平的方式对电池进行“补水”,此方法已取得了一定的效果。 (2)组合改造
对于同一厂家、同一型号、同容量的蓄电池而言,其内部各化学成份的比例相同、加工工艺相同、结构相同,其内阻的一致性较好。同厂家同年份同型号的电池可以合并并组使用,不同厂家的电池不能混用,不同年份的电池也不能混
用。但是这种方案工程量大,需要多次搬运和安装拆卸,其产生的费用和将旧电池处理然后采购新电池所花费的费用区别不是很大。例如,一组500AH新电池价格是1 3440元,一组旧500AH电池处理费用在3300元左右。旧电池组合拆卸运输再重组安装的费用在8000元左右,而旧电池的使用年限将远低于新电池的使用年限,导致旧电池重新组合的实际意义不大,当然以上情况仅供参考。 (3)废旧换新
同型号旧电池和对应同型号的新电池更换比例的组数,或者用AH总数旧和新对比的比例。以2V系列为例,3.5×105AH的2V系列旧电池兑换2V系列新电池总数为1.0×105AH;而新的1.0×105AH数量可以根据需求情况分配到2V的300AH,2V的500AH等2V系列各种型号的电池。2V的500AH一组(24只)总AH数为24×500AH=1.2×104AH,2V的300AH一组总AH数为24×300AH=7200AH。以AH数的更换比例来计算,可以灵活地兑换不同型号的新电池,更能适应需求。如果废旧电池集中在地市的某一地点,新电池直接发到地市仓库,此种情况更换比例应为3.5:1;如果废旧电池在基站,新电池也需要到基站进行安装处理,此种情况的旧电池和新电池更换比例应为5:1;如果废旧电池集中在仓库,新电池需要到基站安装处理,此种情况的更换比例应为4.5:1;如果废旧电池在基站,新电池发到地市仓库,此种情况的
更换比例应为4.5:1。 (4)改善环境
蓄电池作为通信电源的重要组成部分,改善蓄电池的使用环境是延长其供电时间和使用寿命的重要因素。应该对基站机房环境进行普查,改善机房温度和供电环境、加强工程管理、提高维护效率,从根本上提高蓄电池性能和使用寿命。 4 西宁铁塔公司蓄电池优化案例分析
2015年9月,西宁铁塔分公司对西宁市区存量基站蓄电池隐患进行排查时,通过蓄电池内阻测试仪或电导仪进行测试,同时又不能中断运营商在网设备的正常运行,制定的测试方案如下:
(1)对于营运商的VIP、A类站点,由于存在现场放电测试风险,因此采用电导仪或内阻测试仪对每只进行测试,测试后根据电导值或内阻值分析判断其中存在的落后电池。 (2)对于B、C类站点,在征得运营商同意的情况下采用蓄电池核对性放电,放出额定容量的5%左右,在放电的同时测试每组单只蓄电池的端电压,根据端电压来判断蓄电池的好坏。 4.1 实施方法
在组合开关电源的监控模块中,预先记录该开关电源的浮充电压设定值,以便放电与测试后恢复原设定值。然后调整蓄电池组的浮充电压设定值,即从53.5V~54V调整为47V
(低电压告警值)。确定后,整流模块处于无输出状态,蓄电池开始放电。初期蓄电池组总电压下降较快,大约5分钟左右,蓄电池支撑电压大于47V时,蓄电池总电压不再下降,稍微反弹后处于稳定电压的放电期,此时即可以进行端电压测试。如果组合开关电源的监控模块有故障或其他原因,即浮充电压不能调整,调整确认后系统不执行,显示屏坏,甚至监控模块坏,可在征得运营商同意的情况下,采取交流停电的方式进行测试,但具有一定的风险。若蓄电池到了后期已无容量,短时间内还未等操作人员反应,已造成设备掉电事故。测试方法都是将数字万用表档位打到直流电压20V档,从第一组蓄电池的1#开始测量,边测量边记录数据。24只测完后,用同样的方法再测第二组。测试过程中需预先熟悉各厂家不同型号、版本的开关电源监控模块操作知识和方法,获取进入系统的操作密码。测试完成后将开关电源的浮充电压设定值调整到原设定值。放电时需注意观察监控模块告警与各项数据。 根据测试结果进行分析,在一组当中找出端电压较低的几只蓄电池,即确定为落后电池。在测试过程中,由于电信的H杆大量采用了逆变器电源交流供电方式,且大部分逆变器是坏的,12只12V 100AH蓄电池均焊接到柜体中或没有配置,即现场不能操作,也无法测试,因此只能根据投入日期、外观变形、漏液腐蚀、有无接入系统的情况进行判断。对于H杆下地埋电池,由于无法测试,只能
采取交流停电放电法。在征得运营商同意的情况下采用交流停电的方法,在交流停电后,根据蓄电池放电时总电压下降的快慢程度和支撑电压的高低,判断蓄电池容量的情况。总电压下降慢且支撑电压较高,说明整组蓄电池容量较好;总电压下降快且支撑电压较低,说明整组蓄电池容量较差;总电压下降快且在一分钟之内支撑电压低于47V,说明整组蓄电池容量太差。这可能是由于存在严重落后且反极的个别蓄电池导致,也可能是因为整组蓄电池容量已所剩无几。交流停电后即发生设备掉电,说明蓄电池容量几乎为零或地下无实际电池或电池连接线、电池开关短路,具体原因需根据现场情况来判定。 4.2 检测结果
西宁电信、西宁移动、西宁联通的存量站址接收数量为3270个,总体电池有3599组,经过上述排查方法,找到需要替换的蓄电池12V规格的348组(每组4只),单体24只;2V规格的蓄电池419组(每组24只),单体51只,共计预算759.348万元。 5 结论
蓄电池是基站通信电源供电的最后安全屏障。为确保存量资产接收后铁塔及配套设施的安全可靠运行,蓄电池隐患排查及替换更新工作尤为重要。本文对基站蓄电池问题从性能排查、优化整治等方面进行系统论述,针对西宁市区存量
基站蓄电池隐患排查,利用多年来积累的经验提出系统的蓄电池性能排查优化解决方案,保证了蓄电池替换更新的数量和预算的准确性、严谨性,为投资项目提供了准确的实施依据。
参考文献:
[1] 闫志雄,伏斌. 通信专用阀控式密封铅酸蓄电池维护技术[J]. 电力系统通信, 2006(7): 16-19.
[2] 陈文辉. 基站蓄电池监测系统及性能分析[J]. 邮电设计技术, 2012(10): 88-91.
[3] 马强. 基站蓄电池差异化维护的必要性[J]. 通信电源技术, 2014(4): 122-125.
[4] 王景泉. 移动通信基站阀控式密封铅酸蓄电池检测与维护[A]. 2008通信电源学术研讨会论文集[C]. 2008. [5] 孟秋宁. 移动通信电源中蓄电池组的运行与维护[J]. 网络与信息, 2008(12): 25.
[6] 陈红雨,吴玲. 不均衡性对阀控式密封铅酸蓄电池的影响[J]. 电源技术, 2001(S1): 129-133.
[7] 高悦敏. 阀控式铅酸蓄电池的优点和缺点[J]. 蓄电池, 1995(2): 38-40.
[8] 白忠敏,於崇干,刘百震. 电力工程直流系统设计手册[M]. 北京: 中国电力出版社, 1999.
[9] DL/T724. 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维
护规程[S]. 2000.
[10] 铁通公司. 通信电源维护规程[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2004.
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