探究通信電源系統(tǒng)中蓄電池的作用

1、<p>　　探究通信電源系統(tǒng)中蓄電池的作用</p><p>　　摘要：蓄電池是保持通信電源系統(tǒng)連續(xù)、可靠運(yùn)行的不可缺少的組成部分，通過電池與電源母線直接并聯(lián)或間接并聯(lián)，充分發(fā)揮電池的抗突變等特性，以實(shí)現(xiàn)通信電源的不間斷運(yùn)行。隨著科技水平的不斷進(jìn)步，蓄電池從過去只有最基本的備用功能，發(fā)展到現(xiàn)在具有了諸如：、防沖擊、防短路等功能。本文結(jié)合實(shí)際工程維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對蓄電池在通信電源系統(tǒng)的作用進(jìn)行詳細(xì)的分析。 <

2、;/p><p>　　關(guān)鍵詞：通信電源系統(tǒng)；失控；短路；沖擊 </p><p>　　中圖分類號：E968文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　1蓄電池結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　通信電源系統(tǒng)中的電池一般指的是蓄電池。所有蓄電池均由正極、負(fù)極、電解液、隔膜、電池槽（容器）５個主要部分組成。對于閥控式鉛酸蓄電池，

3、還需要有安全閥。 </p><p><b>　　1．１電解液 </b></p><p>　　電解液的作用是浸潤極板的活性物質(zhì)，并形成導(dǎo)電粒子，且在電流狀態(tài)下參與電極反應(yīng)。在閥控式鉛酸蓄電池中，電解液是硫酸溶液，以其狀態(tài)不同有貧液式和膠體式兩種。 </p><p>　?。ǎ保┴氁菏剑弘姵貎?nèi)不允許有流動的電解液，電解液濃度比傳統(tǒng)的大。 </p

4、><p>　?。ǎ玻┠z體式：該電解液由提純的硅溶膠和一定比例的稀硫酸配制而成，凝膠后為觸變性膠體。 </p><p><b>　　1．２隔膜 </b></p><p>　　隔膜防止正、負(fù)極短路，阻止正極溶解的有害物質(zhì)流向負(fù)極，貯存７０％的電解液，提供氧自正極擴(kuò)散至負(fù)極的通道。 </p><p><b>　　1．３電

5、池槽 </b></p><p>　　電池槽盛裝極板組、電解液及其附件，要求該材料絕緣、阻燃、不滲漏、不變形。 </p><p><b>　　1．４安全閥 </b></p><p>　　安全閥———單向節(jié)流閥又稱排氣閥，用于泄放高壓盈余氣體，避免電池槽炸裂。它有兩個技術(shù)指標(biāo)：開閥壓和閉閥壓。開閥壓過低，會使排氣閥頻繁開啟，影響活性物質(zhì)

6、利用率，還會加速電源失水；閉閥壓及時關(guān)閉閥門，杜絕大氣竄入電池。 </p><p>　　2蓄電池在通信電源系統(tǒng)的作用 </p><p>　　隨著蓄電池制備技術(shù)的發(fā)展和成本的不斷降低，其在通信電源中的應(yīng)用越來越廣泛，幾乎所有通信設(shè)備的后備電源系統(tǒng)都離不開它。但是，在通信電源系統(tǒng)中，蓄電池除了備用功能外，還有許多其他作用，而且這些作用對于電源系統(tǒng)也是必不可少的。 </p><

7、;p><b>　　2．１備用 </b></p><p>　　備用是蓄電池在任何系統(tǒng)中最基本的功能，備用功能涉及的主要參數(shù)是電池的容量，一般用安時（Ａｈ）作為衡量蓄電設(shè)備容量的單位，代表１Ａ的電流１ｈ所流過的電量，Ａｈ和庫侖的關(guān)系為： </p><p>　?。保粒瑁剑常叮埃埃?</p><p>　　如果負(fù)載的平均電流為ＩＬ（Ａ），需要支撐的

8、時間為Ｔ（ｈ），則可以推導(dǎo)出電池的實(shí)際容量為： </p><p>　　電池實(shí)際容量≈１．３９ＩＬＴ </p><p>　　式中，可靠系數(shù)?。保常挂呀?jīng)考慮了溫度、老化、余量等因素。在實(shí)際工程中根據(jù)實(shí)際情況可以采用３種方法對電池容量進(jìn)行測量： </p><p>　?。ǎ保╇妷悍ǎ褐苯邮褂秒妷罕頊y量電池的電壓，誤差約２０％。 </p><p>　

9、?。ǎ玻﹥?nèi)阻法：測量電池內(nèi)阻，誤差約在５％～１０％。 </p><p>　?。ǎ常靵龇ǎ豪奂恿鞒龅碾娏髁?，算出總?cè)萘?，誤差約在２％以下。 </p><p>　　需要說明的是，任何導(dǎo)致電池水分丟失的操作，都會對電池壽命產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損失，從而影響電池的備用功能。例如，大充大放、頻繁均充等，都會影響到電池的壽命。 </p><p>　　在蓄電池維護(hù)過程中，均衡充電也是

10、影響電池備用功能的一個重要因素。電池在用過一段時間后，各串聯(lián)單元的電壓可能會不一致。為了穩(wěn)定各單元的電壓就需要均充，也就是通過升高整組電池的電壓，從而拉高落后電池的電壓。均充會讓大部分蓄電池承受過壓充電，并導(dǎo)致電解水。因此，質(zhì)量好的閥控式鉛酸蓄電池，在壽命期內(nèi)可以保持較好的一致性，不需要頻繁的均充。蓄電池均充時需要注意以下幾點(diǎn)： </p><p>　?。ǎ保┰诶袡z查時，應(yīng)檢查和記錄整組電池的內(nèi)阻。如果內(nèi)阻沒有大

11、的波動，則不需要對其均充。通過檢查電池的一致性情況，發(fā)現(xiàn)有落后電池才考慮均充或者單獨(dú)處理落后電池。 </p><p>　?。ǎ玻┻^大充電電流也會導(dǎo)致電解水的發(fā)生，因此建議充電電流不要超過０．２Ｃ１０，即不要超過電池容量的２０％。最好在１０％左右，嚴(yán)禁超過２５％。 </p><p>　　（３）對于通信電源系統(tǒng)，不僅要考慮正常工作時的充電電流，也應(yīng)考慮到主控單元失效后電源對電池的充電電流。最好

12、能確保在主控單元失效后充電電流仍不超過０．２５Ｃ１０，即不超過２５％。 </p><p><b>　　2．2防沖擊 </b></p><p>　　電源母線除了來自電源失控帶來的沖擊，還會面臨許多來自其它方面的擾動和沖擊，包括雷電感應(yīng)、操作過電壓、交流串入等等。如果沒有電池的箝位保護(hù)，通信設(shè)備將會面臨極大的損壞風(fēng)險。 </p><p><b

13、>　　2．3防短路 </b></p><p>　　通信電源系統(tǒng)經(jīng)常面臨出現(xiàn)短路故障的風(fēng)險。引起短路的原因很多，既有由誤操作引起，也有由設(shè)備損壞引起的。按照短路阻抗的大小分類，短路阻抗小的稱之為“硬短路”，短路阻抗大的稱之為“軟短路”或“半短路”。 </p><p>　　通信電源系統(tǒng)所帶負(fù)載往往不是單一的通信設(shè)備。通常很多設(shè)備統(tǒng)一由直流配電單元分配供電，每一個設(shè)備的分路通過

14、空氣開關(guān)與電源母線連接。當(dāng)其中一個分路出現(xiàn)短路故障時，必然會影響到母線。如果母線沒有掛電池，則很容易導(dǎo)致母線失壓，從而導(dǎo)致所有通信設(shè)備工作中斷。因此，筆者對電池的防短路特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)電源系統(tǒng)帶電池可以對短路過程起到以下作用： </p><p>　?。ǎ保┮种颇妇€電壓的跌落如圖1和圖2所示，在不帶電池的情況下，母線電壓會跌落到５Ｖ左右，而帶電池的電源系統(tǒng)的母線電壓跌落到２０Ｖ左右。 </p&g

15、t;<p>　?。ǎ玻┛s短母線電壓的恢復(fù)時間在不帶電池的情況下，母線電壓的恢復(fù)時間約為十幾毫秒，而帶電池的電源系統(tǒng)的母線電壓的恢復(fù)時間只有不到２ｍｓ。 </p><p>　?。ǎ常┐_保通信設(shè)備正常運(yùn)行而不被中斷掛電池的電源系統(tǒng)，在各種短路的過程中，始終能保持通信設(shè)備的正常運(yùn)行，沒有出現(xiàn)過中斷。 </p><p>　　圖1不帶電池的電源系統(tǒng)的母線電壓 </p>&

16、lt;p>　　圖2帶電池的電源系統(tǒng)的母線電壓 </p><p>　　由圖1和圖2可以看出，雖然有時母線電壓波形會跌落到設(shè)備的正常工作電壓以下，但是設(shè)備并沒有受到影響。實(shí)際上，設(shè)備能否工作并不取決于外部端電壓的瞬時值，而是取決于其內(nèi)部輸入濾波電容上的電壓是否跌落到了欠壓工作點(diǎn)以下。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，沒有掛電池時，硬短路對其它負(fù)載的影響小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)幾次才出現(xiàn)其它設(shè)備重啟的情況，而軟短路影響反而 </p>

17、<p>　　大，并造成了系統(tǒng)垮掉。這是由于當(dāng)發(fā)生硬短路時，短路電流大，容易導(dǎo)致空氣開關(guān)瞬時脫扣，使得母線電壓拉低后能迅速恢復(fù)，其它負(fù)載受的影響就會比較小。當(dāng)發(fā)生軟短路時，短路電流小，達(dá)不到空氣開關(guān)的瞬時脫扣電流，必然會把系統(tǒng)電壓拖垮，導(dǎo)致電源系統(tǒng)崩潰。實(shí)際上，只要分路空氣開關(guān)能瞬時脫扣，并在幾毫秒內(nèi)恢復(fù)電壓，通信設(shè)備就不會中斷工作。要確保電池能瞬時脫扣，就必須確保在系統(tǒng)被拖垮到欠壓點(diǎn)前，電源系統(tǒng)能提供出１０倍以上短路電流，

18、讓空氣開關(guān)動作?？諝忾_關(guān)的約定脫扣電流是最大空開額定電流的１．４５倍。在進(jìn)行可靠性計算時，可以認(rèn)為，如果短路電流小于最大空開的額定電流１．４５倍，有可能不脫扣，這就要求電源容量必須同時滿足下列兩個不等式： </p><p>　　電源容量≥負(fù)載電流＋１．４５×最大空開的額定電流電源容量≥負(fù)載電流＋充電電流 </p><p>　　同時滿足上面兩個式子才能確保一個負(fù)載分路長時間電流增大

19、，而空開又無法脫扣時，母線電壓不會垮掉。 </p><p><b>　　3結(jié)束語 </b></p><p>　　隨著通信網(wǎng)絡(luò)日趨龐大，通信設(shè)備的集成化、數(shù)字化程度不斷提高，通信電源設(shè)備和供電系統(tǒng)的任何故障，都可能引起大范圍的通信癱瘓，造成重大損失。故通信電源對通信安全尤為重要，必須保證連續(xù)運(yùn)行。蓄電池是保持通信電源系統(tǒng)連續(xù)、可靠運(yùn)行的不可缺少的組成部分，通過電池與電源

20、母線直接并聯(lián)或間接并聯(lián)，充分發(fā)揮電池的抗突變等特性，以實(shí)現(xiàn)通信電源的不間斷運(yùn)行。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　［1］李正家．通信電源技術(shù)手冊［Ｍ］．北京：人民郵電出版社，２００９． </p><p>　?。?］侯振義，夏崢．通信電源站原理及設(shè)計［Ｍ］．北京：人民郵電出版社，２００２． </p&g