王云其
（淮北國(guó)安電力有限公司 安徽 淮北235106）
摘 要：電力通信電源作為電力通信系統(tǒng)設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備，它的重要性正逐步被系統(tǒng)內(nèi)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)所重視，但在一些地方，通信人員由于一些原因仍未就通信電源的管理和維護(hù)引起足夠的重視，一旦通信電源發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。本文就電力通信電源管理與維護(hù)方面展開了討論。
關(guān)鍵詞：電力通信；電源組成特點(diǎn)；VRLA蓄電池；管理維護(hù)
Management and maintenance of the power communication
WANG Yunqi
(Huaibei Guoan Power Co. ,Ltd. ,Huaibei 235106 China)
Abstract: The power of power communication communicate key equipment of the system equipment as Powerity, its importance is being paid attention to by the leaders at all levels in the system progressively , but in some places , communication personnel communicate with some reason management and maintenance of the power cause enough attention just yet, once the communication power breaks down, will cause very serious consequence directly. This text has managed and maintained the respect and organized discussion on the Power communication power .
Key words: power communication; the characteristic of power; VRLA battery ; Management and maintenance
1、引言
電力通信網(wǎng)同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱，電力通信在電力市場(chǎng)高速發(fā)展的今天已經(jīng)越來越重要，隨著全國(guó)電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的實(shí)施，電力通信應(yīng)當(dāng)積極承擔(dān)起市場(chǎng)所賦予自己的重任。而作為電力通信系統(tǒng)的“心臟”部位通信電源，電源一旦出了故障將會(huì)給通信系統(tǒng)造成無可挽回的損失，其重要性目前已經(jīng)逐步被系統(tǒng)內(nèi)各級(jí)部門所認(rèn)識(shí)，而且對(duì)相關(guān)電源設(shè)備和技術(shù)提出了更高的要求。電力通信電源正向高頻化、高效率、高可靠性和高智能化方向發(fā)展。
2004年9月20日，由于重慶萬縣500KV變電站通信電源的交流自動(dòng)切換裝置故障，在給通信設(shè)備供電的兩回交流電中的一回失電后，造成第二回交流供電無法自動(dòng)投入，使蓄電池放電至欠壓保護(hù)動(dòng)作，從而導(dǎo)致通信設(shè)備供電中斷，造成三萬線、長(zhǎng)萬線、萬龍線保護(hù)通道及國(guó)調(diào)至萬縣變、國(guó)調(diào)至重慶市調(diào)、華中網(wǎng)調(diào)至重慶市調(diào)度電話、自動(dòng)化數(shù)據(jù)等重要業(yè)務(wù)電路中斷。此次中斷威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也給電力通信系統(tǒng)帶來不良影響。2005年6月1日，安徽蕭縣揚(yáng)樓微波站因一次線路改造，站內(nèi)交流停電，致使蓄電池過放電導(dǎo)致華東備用固徐微波電路中斷。這些電源故障都是通信人員對(duì)通信電源的維護(hù)與管理沒有引起足夠重視導(dǎo)致的。通信電源系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到通信網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量和電網(wǎng)的安全，從事電力通信的工作人員應(yīng)將通信電源的管理與維護(hù)工作放在生產(chǎn)第一位。
在全國(guó)相當(dāng)一部分地區(qū)和單位的電力通信電源仍然采取較為老式的電源系統(tǒng)，電源主設(shè)備沒有采用高頻開關(guān)電源，蓄電池仍采用固定型防酸式鉛酸蓄電池，甚至有的地區(qū)將不同規(guī)格的蓄電池、年限差別較大的蓄電池在同一直流系統(tǒng)中使用，這給通信人員對(duì)電源的管理和維護(hù)造成很大不便。因而在今后的一段時(shí)間內(nèi)，各單位應(yīng)將高頻開關(guān)電源、閥控式密封鉛酸蓄電池（valve regulate lead acid,VRLA）作為技術(shù)改造的首選產(chǎn)品。VRLA蓄電池是組合通信電源系統(tǒng)的重要組成部分，投資較大，這需要我們花大力氣加強(qiáng)對(duì)蓄電池進(jìn)行管理和維護(hù)，有效地延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。VRLA蓄電池的每節(jié)單體電壓一般都有2 V、6 V、12 V三種，在使用時(shí)將多節(jié)單體串連，組成48 V的蓄電池組，有些單位對(duì)通信電源系統(tǒng)要求較為嚴(yán)格，采取兩組蓄電池先串聯(lián)后并聯(lián)的方式對(duì)通信系統(tǒng)供電的運(yùn)行方式。
目前市面上銷售的VRLA蓄電池令人眼花繚亂，不同廠家、不同型號(hào)、不同批次的電池內(nèi)部參數(shù)存在差異，在通信站基建的時(shí)候，就要求蓄電池組的單體蓄電池必須是同廠家同型號(hào)同批次的，這樣可以保證蓄電池組的使用壽命，在蓄電池使用壽命到期限時(shí)，應(yīng)進(jìn)行蓄電池整組更換，如果是兩組并聯(lián)的情況，也應(yīng)將兩組全部換掉，不能因?yàn)榻?jīng)濟(jì)原因，怕花錢，只更換出現(xiàn)故障的單體蓄電池，這樣做只會(huì)因小失大，給電源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來更大的隱患。
2、電力通信電源的組成及特點(diǎn)
2.1電力通信電源的組成
目前電力通信電源正朝著智能化開關(guān)電源設(shè)備與VRLA蓄電池組替代原有的整流器和防酸式蓄電池組的方向發(fā)展。以淮北國(guó)安電力有限公司通信站通信電源為例，該通信站電源系統(tǒng)于1999年6月建設(shè)完成，其組成部分包括：電源防雷柜、交流配電單元、整流模塊、直流配電單元、蓄電池組、交直流配電屏，電源防雷柜及高頻開關(guān)電源部分采用廣東臺(tái)山市電子研究所產(chǎn)品，電源防雷柜進(jìn)線采取兩路380V交流供電，整流模塊為TKD4850型，共6個(gè)整流模塊，容量為300A，在整流模塊的交流輸入部份安裝了壓敏電阻。該公司通信電源組成有四大特點(diǎn)，一是獨(dú)創(chuàng)性地采用了電源防雷柜，有效地防止雷電入侵對(duì)通信系統(tǒng)造成破壞；二是采用了高頻開關(guān)電源，并采取兩路380V交流供電，且兩路交流輸入能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)切換；三是采用了兩組英國(guó)CHLORIDE公司制造的POWERSAFE系列VH34-1000AH型VRLA蓄電池，并且兩組蓄電池以并聯(lián)方式向通信設(shè)備供電。四是在交直流配電屏直流輸出回路均安裝了壓敏電阻過壓保護(hù)元件，阻止雷電加載到直流供電線路上。以這種方式組合而成的電力通信電源具有較高的安全性，投用至今已經(jīng)安全運(yùn)行7年，從未發(fā)生電源故障。
高頻開關(guān)電源以其體積小、重量輕和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備。高頻開關(guān)電源主要由主電路、控制電路、檢測(cè)電路、輔助電源四部分組成。主電路實(shí)現(xiàn)從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，能夠?qū)㈦娋W(wǎng)存在的雜波過濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)，可以將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，再將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比就越小。最后根據(jù)負(fù)載需要，主電路可以提供穩(wěn)定可靠的直流電源�？刂齐娐芬环矫鎻妮敵龆巳樱�(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的資料，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施。檢測(cè)電路除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表資料。輔助電源的作用是提供所有單一電路的不同要求的電源。
VRLA蓄電池是一種新型直流儲(chǔ)能電源，它以堅(jiān)固、耐用、能量高、體積小，對(duì)環(huán)境無污染，使用安全方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各專網(wǎng)通信領(lǐng)域中，起到保障專網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的重要作用，代替了原先專網(wǎng)通信等領(lǐng)域的開放式鉛酸蓄電池。從應(yīng)用之初，它常被人們稱為“免維護(hù)”蓄電池，這實(shí)際上是一種認(rèn)識(shí)誤區(qū)，認(rèn)為這樣的蓄電池不需要維護(hù)。根據(jù)GB 2900.11-88《蓄電池名詞術(shù)語》中的定義（該規(guī)定依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)制定），對(duì)VRLA電池免維護(hù)功能給出了詳盡的解釋，“免維護(hù)”蓄電池并不是指不需要維護(hù)的蓄電池，只是相對(duì)于傳統(tǒng)固定型防酸式鉛酸蓄電池維護(hù)而言，在規(guī)定條件下使用期間內(nèi)勿需加酸加水，但是在日常工作中仍要進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)。
2.２高頻開關(guān)通信電源的特點(diǎn)
2.2.1集現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)于一體，并采用獨(dú)立運(yùn)行、集中管理的先進(jìn)控制模式。
2.2.2轉(zhuǎn)換效率高，功率因數(shù)高，對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾小，電磁兼容性好，節(jié)省用戶的運(yùn)行費(fèi)用。
2.2.3電源系統(tǒng)智能化、高頻化，大大減小日常維護(hù)的工作量，更好地發(fā)揮通信人員維護(hù)的工作效率。
2.2.4模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它的任意一整流模塊相當(dāng)于一臺(tái)相控電源設(shè)備，即它的任意一整流模塊均可獨(dú)立工作。多個(gè)獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作，采用均流技術(shù)，所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流，一旦其中某個(gè)模塊失效，其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。若單個(gè)模塊故障，也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作，而且為通信人員檢修提供了充分的時(shí)間。
2.2.5操作方便、人機(jī)界面友好，可實(shí)現(xiàn)無人值守。
2.3 VRLA蓄電池的特點(diǎn)
2.3.1由于采用了陰極吸收式密封原理，蓄電池充電后期，在正極板上產(chǎn)生的氧氣通過隔極擴(kuò)散到負(fù)極，在負(fù)極上與鉛反應(yīng)吸收，形成了一個(gè)密閉反應(yīng)氧復(fù)合循環(huán)，并且采用了吸附式隔板和貧液式設(shè)計(jì)，因此VRLA蓄電池具有密封不溢酸、不滲酸、自身放電小、防爆安全等特點(diǎn)，在維護(hù)中不需補(bǔ)水，不需調(diào)比重，給通信人員維護(hù)帶來了極大便利，且在一般情況下氫氧復(fù)合較好，不會(huì)產(chǎn)生氫氣。
2.3.2 VRLA蓄電池也存在一些缺點(diǎn)，對(duì)浮充、均充電壓及使用環(huán)境要求較為嚴(yán)格，因此蓄電池投入使用后，若維護(hù)人員使用維護(hù)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致蓄電池殼變形、容量不足、電池端電壓不均勻等惡性后果。
3、VRLA蓄電池容量測(cè)試方法介紹
3.1單體蓄電池浮充電壓監(jiān)測(cè)法
單體蓄電池的浮充電壓與蓄電池的容量不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，如圖1所示為正常電池與劣化電池的浮充——放電——均充電壓曲線對(duì)比。圖1中的第一階段為浮充階段，正常電池與劣化電池的電壓接近；第二階段為放電階段，從該階段中可以得知兩個(gè)電池的性能，劣化電池一開始放電，電壓便急劇下降到1.9 V以下，以后回升到1.9 V左右并維持了一段時(shí)間，很快便開始下降，到最后已接近終止電壓了，再看正常電池，放電時(shí)下降不多，下降到2.05 V左右，少許回升后，端電壓基本保持穩(wěn)定，說明放電勢(shì)頭強(qiáng)勁，電池性能較好；第三階段為均充階段。從以上3個(gè)階段來看，在浮充時(shí)，劣化電池與正常電池的電壓相差無幾，但放電時(shí)，其性能比正常電池差很多，已起不到備用蓄電池的作用了。
以I10（規(guī)程規(guī)定10 h放電容量的額定電流）放電至終止電壓24×1.8 V停止放電，隔1～2 h后再用I10電流進(jìn)行恒流限壓充電至均充電壓，轉(zhuǎn)以均充電壓恒壓充電，當(dāng)充電電流小至0.1 I10后1 h轉(zhuǎn)為浮充電，浮充電壓按蓄電池平均溫度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
此方法可較準(zhǔn)確地測(cè)量電池剩余容量，但試驗(yàn)間隔長(zhǎng)，且對(duì)VRLA蓄電池壽命有損傷，必須嚴(yán)格按間隔年限執(zhí)行。
3.4 利用蓄電池容量監(jiān)測(cè)設(shè)備檢測(cè)法
以臺(tái)灣群菱公司生產(chǎn)的蓄電池容量監(jiān)測(cè)設(shè)備為例，可以實(shí)現(xiàn)在線放電——充電法無損快速測(cè)量蓄電池容量，也可采取離線測(cè)試方法準(zhǔn)確測(cè)量VRLA蓄電池容量的結(jié)果。如圖3所示為蓄電池容量監(jiān)測(cè)設(shè)備參數(shù)設(shè)置。
4.1高頻開關(guān)電源設(shè)備在正常使用情況下，設(shè)備的維護(hù)工作量一般都不多，高頻開關(guān)電源系統(tǒng)對(duì)環(huán)境溫度要求不高，在-5ºC～40ºC都能正常工作，但要求通信電源室內(nèi)清潔、少灰塵，一般每季度應(yīng)徹底清潔一次，其次就是在除塵時(shí)檢查各連接件和插接件有無松動(dòng)和接觸不牢的情況。
4.2高頻開關(guān)電源系統(tǒng)中設(shè)置的參數(shù)在使用中不能隨意改變，在使用中不允許任意增加大功率負(fù)載，禁止在滿負(fù)載狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行。由于電源系統(tǒng)幾乎是在不間斷狀態(tài)下運(yùn)行的，增加大功率負(fù)載或在基本滿載狀態(tài)下工作，易造成整流模塊的故障。
4.3蓄電池對(duì)溫度要求較高，其使用環(huán)境溫度在-15℃~+45℃范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)使用溫度為25ºC。若溫度太低，會(huì)使蓄電池容量下降，溫度每下降1度，其容量下降1％。其放電容量會(huì)隨溫度升高而增加，但壽命降低。如果在高溫下長(zhǎng)期使用，溫度每增高10ºC，電池壽命約降低一半，此外超出此使用范圍易造成蓄電池凍結(jié)、異常發(fā)熱、破損及變形，促進(jìn)電池劣化。
4.4VRLA蓄電池的檢查項(xiàng)目，每組至少選2只標(biāo)示電池，作為了解全組蓄電池工作情況的參考。檢查蓄電池的端電壓，連接處有無松動(dòng)、腐蝕現(xiàn)象，極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出或酸液溢出。
4.5VRLA蓄電池的安全閥在排氣栓下面，禁止通信維護(hù)人員拆下安全閥和排氣栓，否則易造成蓄電池性能劣化、破損、縮短壽命的危險(xiǎn)。不論電池在浮充工作狀態(tài)還是在放電檢修測(cè)試狀態(tài)，都要保證電壓、電流符合規(guī)定要求。電壓或電流過高可能會(huì)造成電池的熱失控或失水，電壓或電流過小會(huì)造成電池虧電。
4.6在任何情況下都應(yīng)防止蓄電池正負(fù)極短路或深度放電，因?yàn)殡姵氐难h(huán)壽命和放電深度有關(guān)。放電深度越深循環(huán)壽命越短。在核對(duì)性放電試驗(yàn)或容量試驗(yàn)時(shí)，通常放電達(dá)到標(biāo)稱容量的30%~50%即可。
4.7按照有關(guān)維護(hù)規(guī)程要求，應(yīng)對(duì)VRLA蓄電池實(shí)施如下保養(yǎng)：月度保養(yǎng)，保持蓄電池房清潔衛(wèi)生，測(cè)量和記錄蓄電池房?jī)?nèi)環(huán)境溫度，逐個(gè)檢查電池的清潔度、端子的損傷及發(fā)熱痕跡、外殼及蓋的損壞或過熱痕跡，測(cè)量和記錄電池系統(tǒng)的總電壓、浮充電流。季度保養(yǎng)：重復(fù)各項(xiàng)月度檢查，測(cè)量和記錄各在線蓄電池的浮充電壓，若經(jīng)過溫度校正有兩只以上蓄電池電壓低于各蓄電池本身所規(guī)定的最低電壓時(shí)，蓄電池組需進(jìn)行均衡充電，如問題仍然存在，繼續(xù)進(jìn)行蓄電池年檢乃至三年維護(hù)中的項(xiàng)目檢查。年度保養(yǎng)：重復(fù)季度所有保養(yǎng)、檢查，每年檢查蓄電池連接部分是否有松動(dòng)，每年蓄電池組以實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行一次核對(duì)性放電試驗(yàn),放出額定容量的30％～50％。三年保養(yǎng)：每三年進(jìn)行一次容量試驗(yàn)，到使用六年后每年做一次，若該組蓄電池實(shí)放容量低于額定容量的80％，則認(rèn)為該蓄電池組壽命終止。這樣有助于全面、及時(shí)、準(zhǔn)確掌握電池組的工作狀態(tài)和質(zhì)量情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，確保電池組隨時(shí)處于良好的工作狀態(tài)，達(dá)到延長(zhǎng)使用壽命。
4.8蓄電池充電時(shí)，室內(nèi)嚴(yán)禁產(chǎn)生明火，要保持通風(fēng)，因?yàn)槌潆姇r(shí)蓄電池內(nèi)易產(chǎn)生氫氣，若遇到蓄電池密封不好而泄露，很容易爆燃，安裝時(shí)不要在蓄電池附近安裝易產(chǎn)生火花的裝置（如開關(guān)、保險(xiǎn)絲等）。清掃蓄電池時(shí)，應(yīng)使用濕布，如用干布或撣子進(jìn)行清掃，產(chǎn)生的靜電有引火爆炸的危險(xiǎn)。
4.9當(dāng)單體VRLA蓄電池最高、最低浮充電壓相差50 mV時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行一次放電——均衡充電維護(hù)工作。投運(yùn)第一年做全核對(duì)性放電容量檢測(cè)，以后每隔2～3年進(jìn)行一次，運(yùn)行6年后每年進(jìn)行一次。新的未灌注電解液的固定型防酸式鉛酸蓄電池應(yīng)貯存在5℃-40℃干燥通風(fēng)的庫(kù)房?jī)?nèi)，應(yīng)輕搬輕放，不得倒置，不得使蓄電池直接受陽(yáng)光照射，新蓄電池自出廠之日起，可貯存二年。
4.10單體2V固定型防酸式鉛酸蓄電池故障特征與處理方法
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現(xiàn)象
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故 障 特 征
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發(fā) 生 原 因
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處 理 方 法
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極板短路
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1. 充電或放電時(shí)電壓比較低(有時(shí)為0伏);2.充電過程中電解液比重不能上升；3.充電時(shí)冒氣泡少而氣泡發(fā)生晚。
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1. 極板上活性物質(zhì)脫卡在極板間;2. 沉淀物很多, 將極板下部短路;3. 極板彎曲, 致使隔板破損。
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1. 更換隔離板;2. 清除沉淀物。
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極板硫化
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1. 充電時(shí)冒氣泡過早，或一開始充電即冒氣泡2. 充電時(shí)電壓過高，放電時(shí)電壓下降很快,而且電解液比重下降或低于正常值;3. 正極板呈褐色有白點(diǎn)。
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1. 經(jīng)常充電不足；2. 充電電流過大；3. 放電后未及時(shí)充電；4. 電解液不純；5. 電解液比重過高；6. 電解液液面低落，以致極板上部硫化。
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1. 采用過充電，以恢復(fù)活性物質(zhì)；2. 調(diào)整電解液比重；3. 以小電流反復(fù)充電；4.采用水處理方法。
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極板彎曲
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1. 極板彎曲;2. 極板裂;3. 陰極鉛綿腫起并成苔狀瘤子。
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1. 充放電流超過極限值；2. 長(zhǎng)期過放電；3. 充電溫度過高；4. 電解液不純。
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1. 更換電解液；2. 用木板插入較正極板；3. 更換極板。
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沉淀物過多
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1. 在電池容器下部有大量沉淀物;2. 電池容量降低, 充放電時(shí)電壓低;3.極板有短路現(xiàn)象。
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1. 充放電電流過大；2. 電解液不純；3. 充電時(shí)電解液溫度過高。
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1. 用銷酸銀對(duì)電解液作定性檢查是否有氯根；2. 注意掌握充放電電流；3. 清除沉淀物。
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容器破損
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1. 電解液漏出;2. 絕緣電阻低;3. 電壓降低。
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1. 安裝不正確；2. 容器質(zhì)量不好；3. 局部發(fā)熱。
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1. 短接故障電池；2. 更換容器。
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絕緣降低
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1. 局部放電；2. 電壓低。
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1. 支架潮濕；2. 絕緣子上積有導(dǎo)電性灰塵。
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進(jìn)行清潔。
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5、結(jié)論
電力通信電源的現(xiàn)狀應(yīng)引起各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和通信人員的高度重視，一方面部分通信站通信電源設(shè)備、蓄電池設(shè)備陳舊，跟不上時(shí)代發(fā)展，蓄電池不能及時(shí)管理維護(hù)到位，一方面通信人員技術(shù)水平亟待進(jìn)一步進(jìn)行整合提高，對(duì)高頻開關(guān)電源、VRLA蓄電池的使用和管理應(yīng)成為通信人員工作的重中之重。只有各級(jí)人員在思想上對(duì)通信電源的管理和維護(hù)予以足夠重視，積極創(chuàng)造良好的設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，制定切實(shí)可行的專業(yè)管理制度，采用先進(jìn)技術(shù)的電源設(shè)備，做到操作維護(hù)現(xiàn)代化，才能保證通信電源系統(tǒng)的安全生產(chǎn)運(yùn)行，確保電力通信可靠暢通。
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作者簡(jiǎn)介：王云其，男，1972年生，安徽省天長(zhǎng)市人，工程師，學(xué)士學(xué)位，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)會(huì)員，淮北國(guó)安電力有限公司信息通信中心專工，從事計(jì)算機(jī)信息、電力系統(tǒng)通信、遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)管理工作。
