优化蓄电池组的单节检测方法

电信基站发生“掉站”事故，通常有几方面的原因，为了减少这类事故发生，通信部门采取过许多对策，但收效不大。在造成“掉站”事故的诸多因素中，电池组中单节容量不均衡性是主要原因。而有效检测技术的采用，可大幅度减少“掉站”事故，提升设备的运行质量。

1.基站蓄电池供电的容量分配关系

蓄电池组不能正常供电时，通常是由于电池组中有落后单节造成的。按照现行电池容量下限是80%的标准，基站蓄电池的供电容量用于通信使用的只有40%～50%，交流电停电后，当蓄电池保有容量在80%～90%时，蓄电池组的端电压迅速降低到标称电压，48 V有效供电电压只有2 V，其关系如图7-14所示。从图7-14中可见，有效供电电压只有一个电池的标称电压2 V，如果电池组中有一个失效单节电池，就会很快造成“掉站”。在实际容量复原工作中，通信部门下线的电池通常一组电池只有1或2个失效电池。如果不能及时检测出落后单节，为保障通信电源的可靠性，就要整组更换蓄电池，这不但增大了电池维护的工作量，而且会造成大量电池的误报废。

图7-14　基站蓄电池供电容

2.蓄电池保有容量的检测方法

在实际维护工作中，如何查找失效单节，在电池失效前就发现故障电池，对保障设备安全运行和降低生产成本有重要的意义。现在使用的方法有：

1）恒流放电检测法

这种方法检测精度高，但由于作业时间长，检测的工艺性差，难以在基站电池运行状态的巡检和普查中使用。

2）电导式内阻法

电导式内阻法检测仪由于没有电池容量合格值标准，操作者不能依据检测值对失效电池定位。这类检测仪检测电池时不对电池放电，没有电流流经电池极板，所以仪表显示值是蓄电池的静态内阻而不是动态内阻。电池的失效都是因动态内阻增大造成的，用静态内阻不能表达动态内阻的技术内涵。市面上流行的电池电导类检测仪，由于检测数据没有采集供电电流参数，导致检测数据的散差较大，可信度较低。即使用电导仪检测得出的西门子数值，仪表销售商也不能提供仪表显示的数据与容量的对应关系，现行密封电池维护规程和标准中也没有用西门子表达的安全限界门槛值。因此，在操作者手中，电导仪实际是一把没有刻度的尺子，维护操作中的使用者难以用测量值决定电池的取舍。

3）负载电压法

负载电压法是一种非常实用的无损检测方法。利用负载电压法制作的使用保有容量检测仪可以在线、便捷、快速、定量、无损地检测每个电池的实际供电能力，所以可定期检测电池的动态实际容量。用检测得到的数据控制蓄电池的运行质量，可把蓄电池事故消灭在萌芽状恣中，保障设备的安全运行。

检测仪的原理是对被检测电池施加一个大功率的恒定电流负载，在特定的时间，锁定电流值和对应的电压值，测量过程由计算机控制。对一个确定规格型号的蓄电池，在不同的保有容量条件下，检测仪锁定的电压值是相对确定的，这种对应关系如图7-15所示。由于这种检测仪可以测量蓄电池的保有容量，所以称为保有容量检测仪，简称CB仪。检测仪在检测管式极板的固定电池时，由于电池内部特性差异较小，检测精度可控制在8%。检测涂膏式极板的密封电池，由于电池内部的差异较大，测量偏差较大，最大偏差可以控制在20%以内。造成检测值偏差的主要原因，并不是检测仪本身的数字处理过程，而是电池内部物理结构和电化学结构的差异。但是这种检测精度，对维护蓄电池组容量均衡性已经有效了。检测电池时把检测仪的测试脚压接在电池上，按动“测量”按钮，计算机控制电池以恒定电流放电，几秒钟后放电终止，就能把电流值和电压值同时锁定在面板上。如果电流值不能稳定在200 A，那么检测锁定的电压值就无效。锁定的有效电压值大于安全标准的门槛值，蓄电池就处于正常状态；小于门槛电压值的蓄电池，就是落后单节。

图7-15　某电池的CB检测值与对应电压的关系

检测2 V单体电池的保有容量测试仪的外观如图7-16所示。

图7-16　2 V电池保有容量测试仪(www.xing528.com)

这种检测仪的监测数据偏差都是负偏差。这是由于测量时有几百安电流流过测量引脚，接触电阻波动会产生干扰。但是检测仪锁定的电压检测数据总是小于真值，不会发生把失效电池判断为良好电池的错误，保障了维护工作结果的可靠性。这种偏差符合“事故倒向安全”的原则。

（1）几种典型2 V电池的单独检测数据。

用CB检测仪检测电池时，需要对被测蓄电池做一次标定，以确定检测的对应关系，表7-2所示的数据就是检测某厂家1000 A·h，500 A·h和150 A·h单体电池的标定数据。这3种规格涵盖了通信电源使用的大部分电池规格，供用户参考。用户也可自己做标定，以减小测量误差。

表7-2　CB检测仪对3种电池的标定数据

通常用这种检测仪控制蓄电池组的容量均衡性。操作者只需记住安全的门槛值，把低于安全标准的电池下线，用合格备品替换即可。表7-2中60%的数据是多数单位可以接受的门槛值。中心机房使用的1500 A·h和3000 A·h的电池实际结构是由4个独立的单体电池组合在一个外壳里，通过串并联组成12 V单元。对这两种电池的检测，需要断开电池组的并联线，否则不能检测到落后单体电池的准确位置。检测基站一组24个电池，需要检测15 min。

（2）对12V电池的检测。

12 V电池多用于UPS电源，一些直放站和基站也使用12 V连体电池。连体电池检测仪的检测原理和过程与2 V检测仪大体相同。只不过由于12 V电池的极柱间距变化较大，它的负载用软线压接在极柱上，电压信号通过快速接头送入检测仪。

这种检测仪可以在线逐个连续测量电池组中的每一个电池。所以对比检测到的数据，就可方便地定位失效电池。

3种常用的电池负载电压与CB值的对应值如表7-3所示，通信UPS电源中使用的连体电池负载性能与同规格的电池没有大的差异。

表7-3　某厂3种规格的电池检测对应表

这类检测仪由于同时锁定负载电流值I和与该电流值对应的电压值U，两个参数的乘积就是电池的输出功率。根据开路电压U1和锁定的电压值U2的电压差、电流值I可计算电池的内阻R：

这个内阻值与电导仪测出的内阻值技术内涵完全不同。电导仪测量值是在不放电的条件下测得的蓄电池静态内阻，与电池的放电能力无关，通常用 Ω的倒数表示，其检测数据的主要构成是极板间电解液的电导阻值。用CB检测仪测量的内阻是电池的动态内阻，实际是纯物理量的静态内阻和放电时的电化学极化内阻两个量的叠加，这个数值直接与放电能力相关。电池的失效都是因为动态内阻增大，使电池放电时电压在内阻上下降较多，造成电池的端电压下降造成的。因此，依据负载电压制作的检测仪得到的数据可信度较高。这种检测方法已在铁路机车蓄电池可靠性检测中使用多年，有效地保障了机车电池的可靠性。

在电池的维护工作中用2 V电池CB检测仪对河南某通信公司的240个基站电池做了检测。该公司的南京分部曾用进口电导仪检测过一批300多只UPS电源12 V 100 A·h电池，由于不能分辨其中的失效单节，只能整组下线待报废。用连体电池检测仪对这批下线的电池检测，真正失效的电池只有12%。

电池的运行质量是个动态的过程。电池组中的单节容量均衡性，总是从均衡向不均衡发展，只要不危及安全运行，就不必处理，但是掌握变化动态的检测是必需的。维护的责任就是把不均衡性控制在不发生事故的程度，在发生事故前就能及时排除潜在故障。发现和诊断电池组容量的不均衡性，是维护的核心技术。

在基站使用的蓄电池，许多容量低下的原因并不在电池，而是控制柜的计算机控制系统偏差超限造成的。这种CB检测方法对容量的检测还达不到恒流放电法的检测精度，但兼顾了精度、效率和便携这三方面的要求，所以是个实用的维修工具。用这种检测仪检测蓄电池，可准确定位故障电池，查找真正的故障原因，可以避免蓄电池的误报废。这种检测方法是现在流行的几种检测手段中工作效率和可信度较高的一种。