赵志荣

（朔黄铁路发展有限责任公司，沧州 062350）

1 引言

随着公司信息化程度越来越高，特别是LTE网的投入使用，通信设备在整个朔黄铁路中的作用越来越重要。这就要求通信电源系统必须有着更高的可靠性和安全性。作为通信电源系统的后备电源蓄电池，在整个通信电源系统里头是不可或缺的。没有蓄电池的电源系统，是不能说可靠和安全的。阀控式密封铅酸蓄电池采用阀控密封技术，具有体积小、重量轻、无需加水加酸、无酸雾泄露、无污染、不会腐蚀其他设备等特点。朔黄铁路公司使用的就是阀控式密封铅酸蓄电池。在实际使用过程中，很多电池达不到标称寿命，有的甚至远远低于标称寿命，究其原因，主要是电解液的失水造成的。

2 通信蓄电池的分布

朔黄线所有通信蓄电池都为阀控式铅酸蓄电池。

（1）网管中心通信楼所使用的蓄电池有两种类型：一种是浙江南都电源动力股份有限公司生产的2V1000Ah蓄电池，共有2组，每组24个电池串联，2组之间并联，一共2000Ah，用于通信专用设备供电。另外一种是江苏理士电池有限公司生产的12V200Ah，一共10组，每组32个电池串联，10组之间并联。共2000Ah，用于UPS电源供电。

（2）公司办公楼所使用的蓄电池有两种类型，一种是2V300Ah，共两组，每组24块，每组300Ah，两组之间并联，共600Ah，用于通信专用设备供电。另一组是12V100Ah，共3大组，每组4小组，每组32块，每组100Ah，共1200Ah，用于UPS电源供电。

（3）神池南机械室所用的蓄电池有一种类型，共两组，每组24块，每组300Ah，两组之间并联，共600Ah，用于通信专用设备供电。

（4）黄骅港机械室所用的蓄电池有一种类型，共1组，每组24块，共800Ah，用于通信专用设备供电。

（5）其他各站和折返段通信机械室所用的蓄电池有一种类型，共1组，每组24块，共600Ah，用于通信专用设备供电。

（6）LTE区间机房所用的蓄电池有两种类型，朔黄线88个BBU基站使用的是100OAh，共两组，每组24块，每组500Ah，两组之间并联。158个RRU基站使用的是600Ah，共两组，每组24块，每组300Ah，两组之间并联。用于通信专用设备供电。

3 阀控式铅酸蓄电池的原理

铅酸蓄电池的基本反应是铅（Pb）和二价铅（Pb2+）以及四价铅（Pb4+）之间的转换。因为整个反应是在溶液中进行，所以不可避免的有副反应电解水，使电解质溶液的比例发生变化，这就是蓄电池失水的主要原因。另外电解液会挥发出水蒸汽和SO3，特别是在温度升高的时候，这种挥发速度会加快。这是铅酸蓄电池失水的另外一个原因。为了减少电解溶液中的水的流失，阀控式铅封蓄电池孕育而生。

阀控式铅封蓄电池主要原理是将整个蓄电池进行密封，并设置单向的泄气阀。电解水反应产生的氧气在电池内部的再复合，实现氧的循环利用。以充电为例，充电时由于电解水反应的存在，在蓄电池的正极会产生氧气，氧气通过隔板中的孔隙迅速扩散到负极，与负极活性物质海绵状铅发生反应生成氧化铅（PbO）。负极表面的PbO遇到电解液H2SO4发生化学反应生成PbSO4和H2O，其中PbSO4再充电而转变为海绵状Pb，生成的H2O又回到电解液，因氧气的再复合，避免了水的损失，而且由于此反应，负极一直处于未充满状态，抑制了电解水产生氢气。

负极反应：O2+2Pb→2PbO

PbO+H2SO4→PbSO4+H20

在此过程中，为了防止空气中的氧气进入蓄电池内部与负极的铅发生反应阻止氧的循环利用，必须对整个蓄电池进行密封。另外为了防止迅速产生的气体撑破蓄电池体，蓄电池设置单向泄气阀。为了让氧气能够迅速达到负极，阀控式铅封蓄电池采用高孔率的隔板用于吸收电解液，并且采用低电解液的办法。如图1所示：

图1 阀控式铅酸蓄电池的原理

4 失水的危害和原因

4.1 失水的危害

阀控式铅酸蓄电池在使用中由于无法添加蒸馏水，而且为了便于电解水产生的氧气能够迅速达到负极，电解液采用贫液设计并且存放于多孔的隔膜中。一旦失水，电池放电容量就要下降。根据资料表明，当损水达到3.5ml/Ah时，电池容量会下降到75%，当水损失达到25%以后，电池将失效。当前大部分阀控式铅酸蓄电池电池组容量下降的原因，都是由于电池失水造成的。一旦电池失水，就会引起电池正负极板跟隔膜脱离接触或者供酸量不足，引起电池放不出来电。

4.2 失水的原因

基于以上的原理分析，阀控式铅酸蓄电池平时处于密封状态，而且充电时电解水产生的氧气会到达负极与负极反应重新生成水，循环利用。只有当维护不当或者环境激烈变化时，才会使负极无法迅速吸收生成的氧气造成电池内压增大，冲开安全阀。造成蓄电池失水。下面逐一分析蓄电池失水的原因。

（1）环境温度。环境温度提高，会使电池温度提高，内部反应加速，所产生的氧气无法及时与负极反应回收，如果压力太大，会从泄压阀进行泄露，造成失水。另外，电解水生成的氧气与负极的反应是放热反应，也会提高电池温度。这个过程如果是缓慢进行的话，就会导致氧气从泄压阀排出，造成蓄电池失水。如果是由于某些特殊原因造成蓄电池内部温度迅速升高的话，会造成热失控，造成电池内部压力太大造成蓄电池爆炸等情况。

另外环境温度太低，虽然不会使反应加速，造成热失控等等极端条件，但是蓄电池容量会减少，造成利用率不足。如图2所示。而且长期如此会造成负极硫酸盐（PbSO4）化，最终使电池内阻增大，使电池热效应增加，造成失水，容量减少，减少电池寿命，从而进一步造成蓄电池容量下降。所以温度高低都不好。

因此要求环境温度在25℃左右，浮充电压值也是按此温度来设定的。实际应用时，蓄电池一般在5℃～35℃范围内进行充电，太高或者太低都会最终造成蓄电池失水，缩短电池的使用寿命。

图2 蓄电池容量随环境温度的变化曲线

（2）放电深度。由铅酸蓄电池的原理得知，蓄电池在放电过程中在阴极和阳极产生硫酸铅（PbSO4），硫酸铅是一种不溶于水也不导电的物质。如果蓄电池经常深度放电，会在蓄电池内部极板表面产生大量硫酸铅，造成极板表面的硫酸盐化，使电池内阻增大，而电池内阻增大会让电池热效应增加，加速电池内部温度提高，会造成电池失水。如果不是迫不得已，不要让电池处于深度放电状态。在进行放电试验时，放掉总容量的30%～40%即可。根据实际情况，2V阀控式铅酸蓄电池的放电终止电压是1.80V。

（3）充电电压。由于蓄电池属于备用工作方式，市电正常情况下处于浮充状态，只有停电时才会放电。如果浮充电压设置过低时，蓄电池由于长期处于欠充电状态，使极板深处的活性物质无法参与化学反应，继而在活性物质与隔板膜之间形成高电阻层，加大了蓄电池内阻。增大内阻就会增大蓄电池的热效应，造成电池失水。如果浮充电压设置过高时，蓄电池由于长期处于过充电状态，产生的气体就无法及时吸收，蓄电池内部压力长期大于安全压力，安全阀经常处于开阀状态，从而引发蓄电池严重失水。均充的时候，由于单个蓄电池电压更高，因此更容易造成失水。

（4）其他原因。阀控式铅酸蓄电池只要是在使用过程中，无论是在浮充还是均充，其内部反应就一直存在。所以维护过程是一个动态的监测过程。无论是日常温度的监测、还是在充电过程中（特别是均充过程中）的电压电流的监测、还有外观的检查都是特别重要的。如果不能及时发现问题，就有可能造成失水，热失控，甚至造成电池鼓包、破裂。

阀控式铅酸蓄电池在正常使用情况下，安全阀应该是紧闭的。当电池内部压力超过临界值时候，安全阀开启，排出气体降低压力。但当安全阀损坏时候，生成的氧气来不进行到达负极进行回收就排出电池造成失水，更有甚者，外界空气中的氧气进入电池内部，和负极反应。造成负极吸收氧气不足，并且会有氢气产生。

5 日常维护要求

以上这些因素虽然能直接或间接地造成失水，从而影响蓄电池的寿命，如果能够正确的维护和保养，就能延长其使用寿命，具体要求如下：

（1）环境温度。电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，并要避免受到阳光、加热器或其他辐射热源的影响。电池应正立放置，不可倾斜角度。每个电池间端子连接要牢固。在机房安装空调，将蓄电池置于20℃～25℃范围之内的环境下。

（2）放电深度。严禁人为的深度放电。如果机房停电，应该及时联系供电部门处理。防止蓄电池深度放电。在放电试验中，严禁人为的深度放电，根据情况，放出标称电量的30%～40%。在放电试验中（放电前、放电中、均充时），应每小时手动测量一次端电压和环境温度。放电终止时，2V蓄电池电池单体电压不得低于1.80V，12V蓄电池单体电压不得低于10.8V。另外不可以频繁做蓄电池的放电试验。

（3）充电电压。应该严格按照标准进行浮均充电压控制，2V蓄电池浮充单体电压2.23V～2.28V，均充电压2.30V～2.35V，12V蓄电池浮充电压13.38V～13.63V，均充13.80V～14.10V。

（4）其他问题。在正常使用情况下，要经常巡视、检查、测试蓄电池，认真做好蓄电池的运行记录。完整的运行记录包括蓄电池室的环境温度、浮充电记录、放电记录、均衡记录、电池出现的问题记录以及采取的措施记录等，每月要逐只记录电池的浮充电压；均衡充电时应记录均衡充电的总电压、充电时间、环境温度等情况，以便随时掌握电池的运行情况，做到心中有数。在巡查中，一旦发现阀控式密封铅酸蓄电池安全阀有酸雾等状况要及时清理，发现蓄电池有物理性损伤，例如外壳鼓包、壳盖裂纹，就要立即联系厂家更换新电池。

6 维护重点及方法

6.1 重视蓄电池的日常检查维护工作

（1）检查蓄电池有无渗漏。如果蓄电池内的硫酸腐蚀了根柱，线卡、固定架等部件，会造成蓄电池极柱和盖的周围出现有黄白色的糊状物，这些物质的电阻很大，需及时进行清除。

（2）检查蓄电池壳体有无异常。蓄电池变形时由于蓄电池电流过大，此时需减少充电电流，降低充电电压，检查安全阀体是否堵死。

（3）检查蓄电池的连接。检查连接导线是否牢固，是否有腐蚀，连接处是否松动。为防止接头腐蚀，可涂抹凡士林等保护剂可防止接线柱氧化，若出现腐蚀应及时更换。

（4）蓄电池盖上的气孔应保持畅通。蓄电池盖上的气孔在充电时会产生大量气泡排除，若气孔呗堵塞，当蓄电池内压力过大，会造成蓄电池外壳涨裂。

（5）定期测试蓄电池电压。为保证蓄电池具有良好的充放电特性，通常情况下，蓄电池要定期测试一次蓄电池电压，如果蓄电池组电压低于标称值1V以上，就必须充电。

6.2 对蓄电池定期进行充放电

蓄电池一般应在5℃～35℃范围内进行充电，低于5℃或高于35℃都会降低寿命。充电的设定电压应在指定范围内，如超过指定范围将造成蓄电池损坏、容量降低、寿命缩短。

6.3 利用科技手段提高蓄电池的寿命和性能

我们公司的通信电源属于智能电源，不仅能查询到蓄电池的工作状态，而且具备与电脑通讯和程序控制等可操作功能。在电脑上安装相应的软件，运行程序，就可以利用电脑与蓄电池进行通讯。程序具有信息查询、参数设置、定时设定、报警等功能。通过信息查询，可以获取市电输入电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市电频率等信息；通过参数设置，可以设定电池可维持时间和电池耗尽告警等。通过这些智能化的操作，大大方便了蓄电池的使用管理，同时更提高了设备的稳定性，为保证通信电源不中断提供了扎实的技术支持。

7 结束语

蓄电池的失水作为一个主要影响蓄电池寿命的因素，在日常维护应引起足够的重视。在日常维护中，我总结出几句话：一闻（酸味浓度）、二摸（电池体温度）、三测（单块电池电压、环境温度）、四卡控（按照标准化作业流程严格卡控电池充放电环节和状态，避免过充过放）。

阀控式密封铅酸蓄电池虽然被称为免维护电池，但并不等于不维护，只有正确使用和认真维护才能有效延长电池寿命。蓄电池的失水作为一个主要影响蓄电池寿命的因素，在日常维护应引起足够的重要。以上所写的只是我个人在阀控式铅酸蓄电池维护中的一个小结。还需要各位维护人员在日常维护过程中不断总结，提高阀控式铅酸蓄电池的使用寿命。

[1] 李平.通信阀控式密封铅酸蓄电池维护探讨[J].黑龙江科技信息，2013（09）.

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