電信級12V蓄電池在接入網上的應用

0??? 引言

??? 縱觀國內接入網配套12V蓄電池的發展，2000年是個分水嶺。在這一年發生的兩件事值得再次回顧：其一是原華為電氣的接入網—蓄電池攻關小組在廣泛調查研究的基礎上，首次提出電信級12V電池概念并開發出新一代接入網配套電池（即目前艾默生的Telion系列電信級12V電池）；另一重要事件是原河北電信在面對接入網配套12V電池（UPS類型電池）高故障率的困擾下，主動出擊對接入網配套電池進行選型，改變了原先單一由接入網OEM供應商選配電池的狀況，極大提高了網絡運行質量。然而有趣的巧合是，當時的原河北電信選擇了原華為電氣的電信級12V電池，并且雙雙在2001年年底，一個因南北電信拆分組建為河北通信，一個因加入艾默生電氣更名為艾默生網絡能源。

??? 接入網配套蓄電池的狀況可歸納為以下幾點：

??? ——使用條件方面，農村與城市差異較大（包括電網條件和環境溫度）；

??? ——產品品種方面，在沒有選型的地區，產品質量表現為良莠不齊；

??? ——使用狀況方面，UPS類型產品失效率較高，成為影響網絡穩定運行的隱患之一；

??? ——更新換代產品方面，符合接入網使用要求的電信級12V電池使用效果良好。

1??? 接入網配套12V蓄電池

1.1??? 使用壽命

??? 蓄電池制造商提供的蓄電池設計壽命均為特定條件下的理論值，不能等同實際使用壽命。實際使用壽命與使用條件（環境溫度、放電深度、斷電頻度、蓄電池管理等）密切相關，與設計壽命存在一定差異，甚至相差甚遠。表1為同期投入運行的UPS類型12V 100A·h蓄電池使用壽命統計結果（以蓄電池額定容量的80％作為壽命終止標志），可以看出，使用時間一年以下的蓄電池比例占30％，使用時間兩年以下的蓄電池比例高達58％，而使用時間超過兩年的蓄電池比例只占12％。

表1??? 接入網蓄電池使用壽命統計表

1.2??? 維護調查

??? 目前接入網配套12V蓄電池大多是內置到主設備機柜的最下層，日常接入網維護有時會忽視對電池的檢查。表2為我們通過問詢調查的方式獲得的有關接入網內置電池的維護情況。可以看出，用戶對蓄電池維護方法不但非常了解，而且具有豐富經驗，但在接入網電池維護人員配置以及維護實施方面尚存在一定薄弱環節，目前能自行維護的比例只占到23％，不能顧及的比例高達近80％。

表2??? 接 入 網 配 套 蓄 電 池 維 護 調 查

??? 從蓄電池維護角度考慮，以下因素在蓄電池選配時需要給予重視：

??? ——蓄電池性能價格比在使用環境不理想、交通位置較偏遠的地區，設備可靠性（質量性能）為首要考慮因素，價格因素其次（在合理的電池性能價格比范圍內）；

??? ——12V電池的選型根據接入網實際使用要求，遵照YD/T799－2002標準，制定蓄電池相應選型規范；

??? ——主、輔設備捆綁（一體化）配套方式由于接入網存在分散建設的特點，工程安裝、維護工作量較大，加上部分設備將蓄電池內置，總的來說，主、輔設備一體化配套應為優選方案；

??? ——優化12V電池配置從海外交鑰匙工程的蓄電池配置設計來看，將設計容量“一分為二”是主流趨勢，它可以提高系統供電安全。比如48V 200A·h，采用2組48V 100A·h并聯方式，比1組48V 200A·h可靠性要高。

2??? 優化設計

??? 艾默生用于接入網配套的蓄電池，設計指標遵循YD/T799－2002，獲得用戶普遍認可。

2.1??? 容量設計

??? 首次放電即可達額定容量的100％。

??? 在規定的條件下，蓄電池額定容量是指完全充電后所能提供的由制造廠標明的A·h容量。其中C₁₀為10h率額定容量A·h；C₃為3h率額定容量A·h，數值為0.75C₁₀；C₁為1h率額定容量A·h，數值為0.55C₁₀。

??? 艾默生電池設計容量充裕，均可以通過用戶嚴格的容量測試，但通用型UPS類電池（如高功率設計類型）主要是恒功率放電有優勢（12V 100A·h 15min率為370W），采用YD/T799－2002方法驗收往往難以達到要求。

2.2??? 活性物質設計

??? 鉛酸蓄電池正極活性物質為二氧化鉛，負極活性物質為海綿鉛。活性物質利用率的降低，可以有效延長電池使用壽命，但相對增加了電池總重量。艾默生電池重量（T12V100SE/A、T12V100SE/B）約為42kg，完全滿足YD/T799－2002中5.6.2條要求。

2.3??? 深放電恢復指標設計

??? 接入網配套蓄電池往往是小電流、長時間深放電應用，電池發生深放電情況往往難以避免，艾默生電池通過以下改進設計來提高電池深放電恢復能力：

??? ——提高板柵合金Sn含量，以減少板柵與鉛膏之間不動態層的形成，提高充電效率；

??? ——改進板柵結構，采用錯位式柵格結構（高功率電池采用放射狀結構較好），同時增加電池極板厚度（提高抗應力強度，防止板柵變形、減少鉛膏軟化松動，增強板柵耐腐蝕能力）；

??? ——鉛膏改型，延長鉛膏被鈍化時間，適合長時間放電。

2.4??? 內置集氣排氣設計

??? 用于接入網設備的集氣排氣裝置得到越來越多用戶的認可，可以將蓄電池充電過程產生的氣體（氫氣混合氣體及微量酸霧），經收集、中和后排放到設備之外，有效避免發生爆炸、腐蝕等嚴重事故。

2.5??? 綜合比較

??? 詳見表3所列。

表3??? 艾默生電信級電池與典型UPS級電池比較

3??? 應 用 情 況

3.1??? 抽 樣 調 查 說 明

??? 為 了 解 艾 默 生 電 信 級 12 V 100 A· h電 池 在 接 入 網 配 套 方 面 的 使 用 情 況 ， 特 別 選 擇 電 網 條 件 、 環 境 溫 度 有 一 定 代 表 性 的 地 區 進 行 抽 樣 檢 測 。

3.2??? 睢 縣 接 入 網 點 蓄 電 池 使 用 狀 況 調 查

??? 睢 縣 共 有 30個 點 采 用 艾 默 生 電 池 ， 本 次 調 查隨 機 抽 樣 6個 點 ， 其 中 5個 點 直 接 斷 開 交 流 電 由蓄 電 池 對 負 載 供 電 ， 負 載 工 作 電 流 約 3 A， 放 電 開始 蓄 電 池 電 壓 平 均 51.02 V， 人 工 停 止 放 電 時 的 電壓 平 均 為 48.24 V， 放 電 過 程 單 體 電 池 電 壓 一 致 性良 好 ， 平 均 放 電 時 間 約 20 h； 另 一 個 點 采 用 3 h率放 電 ， 放 電 電 流 25 A， 放 電 3 h后 蓄 電 池 電 壓 為46.1 V， 結 果 十 分 理 想 （ 3 h率 容 量 標 準 ： 以0.25C₁₀電 流 放 電 到 終 止 電 壓 43.2 V時 ， 放 電 時間 ≥ 3 h） 。

??? 抽樣測試結果滿足應用要求。

3.3??? 阜平縣蓄電池使用狀況調查

??? 隨機抽查一組48V 200A·h電池（由12V 100A·h兩組并聯組成），投入運行時間為2000年12月下旬，采用1h率放電，放電電流110A，放電1h，蓄電池組電壓為45.2V，容量合格。

??? 抽樣測試結果滿足應用要求。

3.4??? 永清縣蓄電池使用狀況調查

??? 隨機抽查一組48V 200A·h電池（由12V 100A·h兩組并聯組成），采用3h率放電，放電電流50A，放電3h，蓄電池組電壓為43.94V，容量合格。

??? 抽樣測試結果滿足應用要求。

4??? 結語

??? 接入網配套12V電池優選電信級12V電池，盡量減少選用UPS類型電池。幾年來的實際運行經驗顯示，符合YD/T799－2002標準的電信級12V電池在接入網的實際使用情況，比UPS類型電池有明顯改善。