宋清山
1 前言
微波通信站以其設(shè)備投資少、平時維護簡單、通信質(zhì)量高等優(yōu)點而被廣泛采用。特別是在山區(qū)，更是被優(yōu)先選用的通信方式。微波通信站一般都建在海拔較高的山頂之上，以確保良好的通信質(zhì)量和較遠的通信距離。這些條件決定了微波通信站平時一般無人值守，大多數(shù)情況下無法接通市電，無法供水。通信系統(tǒng)的供電方式是由太陽能電池和化學(xué)電池組共同組成供電系統(tǒng)，白天由太陽能電池給化學(xué)電池充電，并由化學(xué)電池給設(shè)備供電；晚上由化學(xué)電池單獨給設(shè)備供電。供電示意圖如下：
由于微波通信站無人值守，無法補加水或電解液，所以在化學(xué)
電源選型時，一般采用閥控式鉛酸蓄電池，該類蓄電池過去被宣傳為免維護電池，實際上只是不需要補加水或電解液而已，為了保證電解液的不損耗，對使用環(huán)境和使用方法及維護都有嚴(yán)格的要求。否則，將會使其壽命大大縮短，不僅會影響正常的通信聯(lián)絡(luò)，還會增加費用支出。
2 微波通信站的閥控式鉛酸電池組的常見故障及原因分析
2.1 故障現(xiàn)象
我在為某單位微波通信站的閥控式鉛酸電池組進行檢查、維護時發(fā)現(xiàn)整組24只400Ah電池已有6只殼體裂縫，其余18只在檢查容量時，也基本無法出電能，經(jīng)容量恢復(fù)性循環(huán)[1]，有10只電池容量可達220Ah以上，仍可使用。經(jīng)了解該批閥控式鉛酸電池組才安裝使用2 a，采用的是太陽
能電池限壓充電，正常情況下放電深度不足10 ％，在夏季連續(xù)陰雨天氣無法及時充電，會造成過放電。
2.2 原因分析
分析原因是其使用環(huán)境溫度很高，在夏季電池室內(nèi)的溫度經(jīng)常是40℃，有時可達45℃以上，限壓充電的限壓值太高；按每只電池的浮充電壓為2.21 V計算，24只電池的浮充總電壓為53.04V，
而其供電的電壓范圍是55～60V，這樣即使電壓調(diào)到最低也超過了要求控制的電壓，引起充電過程
中水分電解是不可避免的，特別是在晴天的中午，會引起電池內(nèi)部壓力急劇增大，從而迫使排氣閥放氣引起水分損失，長期在這種環(huán)境下使用，造成電解液干涸，甚至?xí)斐呻姵貧んw破裂，使其壽命終止[2]。
3 調(diào)整使用方法后的實際結(jié)果
3.1 調(diào)整前后的使用方法對比
調(diào)整使用方法主要是在夏季時降低環(huán)境溫度和充電控制電壓，原來的最高環(huán)境溫度為45℃，經(jīng)采取通風(fēng)、加隔熱層等措施后，可將最高環(huán)境溫度降為40℃；最高充電控制電壓可通過改進控制設(shè)備來實現(xiàn)，將最高充電控制電壓由原來的56V變?yōu)椋合募菊{(diào)整為53V，冬季調(diào)整為55V，春秋季節(jié)調(diào)整為53.5V。這樣既可以保證電池充足容量，又不會造成過充。
3.2 調(diào)整前后的實際使用的壽命
表1 調(diào)整使用方法前后的實際結(jié)果
|
使用環(huán)
境參數(shù) |
環(huán)境最高
溫度 |
控制電壓 |
使用壽命 |
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調(diào)整前 |
45℃ |
56V |
2 a |
|
調(diào)整后 |
40℃ |
春秋季53.5V、夏季53V、冬季55V |
現(xiàn)使用2.5a |
注：1.使用環(huán)境改進前所用電池為400Ah，使用環(huán)境改進后為300Ah。
2.使用環(huán)境改進后的電池現(xiàn)在仍在正常運行，容量衰減的很少，可達240Ah以上。
4 使用中的注意事項
4.1 閥控式鉛酸蓄電池對使用環(huán)境的要求
閥控式鉛酸蓄電池稱為免維護電池，免維護的涵義是不需要補加水或電解液，同時也意味著無法補加水或電解液。所以閥控式鉛酸蓄電池的電解液是很寶貴的，電解液的損耗就意味著電池性能的降低。主要表現(xiàn)為電池容量下降，充電發(fā)熱嚴(yán)重。水分損失25 ％，閥控式鉛酸蓄電池的壽命就會終止
[3、4]，而隨著使用環(huán)境溫度的增高，電池電解液的電解量就加大；同時環(huán)境溫度過高，充電產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)，也加劇了電解液的損耗。根據(jù)這些情況，生產(chǎn)廠家和一些科研單位都進行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)閥控式鉛酸蓄電池的使用環(huán)境溫度不得超過35℃
[3]，否則電解液的損失量就會急劇增加。而實際情況是：微波通信站的夏季大多數(shù)情況下室內(nèi)的溫度都在35℃以上，中午可達45℃以上，使用環(huán)境溫度過高是許多微波通信站的化學(xué)
電源壽命提前終止的主要原因，在這種環(huán)境使用的閥控式鉛酸蓄電池，壽命超過5a的不多，一般在3a左右
[2]。為了延長電池的使用壽命，就必須設(shè)法降低環(huán)境溫度。例如可以增加排風(fēng)設(shè)備，在房頂增加隔熱層等措施。
4.2 嚴(yán)格控制過充電
閥控式鉛酸蓄電池在過充時就會產(chǎn)生氣體，當(dāng)單體電池內(nèi)部氣體達到一定的壓力數(shù)值時，控制閥就會開啟放氣，造成電解液的損耗。由于微波通信站設(shè)備的工作電流很小，在夜晚，電池的容量消耗并不大。例如：某型號信道機的工作電流只有1.0A，一個晚上最多需要用的電池容量是12 Ah， 而電池的額定容量都在300～400Ah之間，所以說其用電量是很小的，而晴天太陽能電池板的輸出電流可達20 A，這樣在給設(shè)備供電的同時，不需要1 h的時間就會將電池所用的容量補充完畢，進入浮充狀態(tài)，這時就要嚴(yán)格控制浮充電壓，一般每只電池的浮充電壓夏季為2.210V，冬季為2.285 V，這樣整組電池(24只)的總浮充電壓就為53 V或55V，而有的太陽能電池控制設(shè)備的最低電壓是 55V，這樣勢必會造成過充。其主要表現(xiàn)為：室內(nèi)酸氣增加，電池鼓肚、殼體破裂，壽命提前終止。 所以，必須根據(jù)不同的電池生產(chǎn)廠家，確定具體的浮充電壓值，以保證不會對電池造成大量的過充。
4.3 嚴(yán)格控制電池過放電
閥控式鉛酸蓄電池嚴(yán)重的過放電會造成電池極板的硫酸鹽化，使電池容量下降。根據(jù)微波通信站的設(shè)計情況，過放電的可能性較小，但要注意特殊情況的發(fā)生，如控制設(shè)備的最低電壓點失靈，夏季連續(xù)陰天等都會造成嚴(yán)重過放電，要及時根據(jù)不同情況進行處理。
4.4 保證充足電池容量
閥控式鉛酸蓄電池長期充電不足也會造成電池極板的硫酸鹽化，使電池容量下降。隨著設(shè)備的老化，閥控式鉛酸蓄電池充電效率會下降，太陽能電池的效率也會下降，日積月累就會造成電池充電不足。另一種情況是：夏季的多日陰雨，也會造成電池的充電不足，這時應(yīng)將電池臨時換下，進行補充電等一系列的維護，避免造成電池極板的硫酸鹽化。
4.5 關(guān)于補加水或電解液
如果確定電池的容量衰減是由于長期在高溫下使用或過充電引起的失水所致，適量的補加水可以使其容量恢復(fù)[3]，但要由生產(chǎn)廠家進行，加注水或電解液后要及時將電池密封。因為閥控式鉛酸蓄電池是一種貧液式電池，為了防止電解液損耗，其各個部位均是密封的，包括注液口的控制閥也是采用專用設(shè)備焊接上的。如果要補加水或電解液，就必須將其開啟，這樣電池就成為實際的開口電池，補加的電解液就會很快地被蒸發(fā)出去，電池的容量也會很快地衰竭。所以，一般情況下用戶不要給閥控式鉛酸蓄電池補加水或電解液。
4.6 閥控式電池的最佳使用姿勢是控制閥向上
由于在一些閥控式鉛酸蓄電池的宣傳資料上講，其可以任意位置和姿勢工作使用。有些用戶就將電池側(cè)放(臥放)，這樣就有可能使電解液下沉，集中在電池的一側(cè)，而另一側(cè)的電解液很少，充電時發(fā)熱，使電池的容量減少；電解液下沉還有可能堵塞控制閥，在達到排氣壓力時而無法順暢釋放氣體，造成電池損壞。所以，無特殊情況，電池要正置使用。
4.7 電池柜要經(jīng)常開門通風(fēng)，最好改成開放式電池架
雖然閥控式鉛酸蓄電池是密封式電池，其在過充的情況下仍有一定量的氣體釋放，如果不及時排出，其對設(shè)備的腐蝕性是不可忽視的。在部隊為了整齊美觀，電池一般都放人封閉式的鐵皮柜中，這樣就會造成電池柜內(nèi)有酸氣積存，腐蝕電池柜和其他設(shè)備。所以，電池柜要經(jīng)常開門通風(fēng)，最好改成開放式電池架，以利于通風(fēng)換氣。
5 結(jié)束語
(1) 在夏季，要采取一切可能的措施，降低使用環(huán)境的溫度，最好使環(huán)境溫度保持在35℃以下。適當(dāng)調(diào)低電池組的充電最高控制電壓，可以減少水的電解，使電解液中水分的損失得到有效的控制，延長電池的使用壽命。
(2) 閥控鉛酸蓄電池是密封式電池，不是不維護電池，必須正確使用和精心維護。
參考文獻
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