电信级12V蓄电池在接入网上的应用
0 引言
纵观国内接入网配套12V蓄电池的发展，2000年是个分水岭。在这一年发生的两件事值得再次回顾：其一是原华为电气的接入网—蓄电池攻关小组在广泛调查研究的基础上，首次提出电信级12V电池概念并开发出新一代接入网配套电池（即目前艾默生的Telion系列电信级12V电池）；另一重要事件是原河北电信在面对接入网配套12V电池（UPS类型电池）高故障率的困扰下，主动出击对接入网配套电池进行选型，改变了原先单一由接入网OEM供应商选配电池的状况，极大提高了网络运行质量。然而有趣的巧合是，当时的原河北电信选择了原华为电气的电信级12V电池，并且双双在2001年年底，一个因南北电信拆分组建为河北通信，一个因加入艾默生电气更名为艾默生网络能源。
接入网配套蓄电池的状况可归纳为以下几点：
——使用条件方面，农村与城市差异较大（包括电网条件和环境温度）；
——产品品种方面，在没有选型的地区，产品质量表现为良莠不齐；
——使用状况方面，UPS类型产品失效率较高，成为影响网络稳定运行的隐患之一；
——更新换代产品方面，符合接入网使用要求的电信级12V电池使用效果良好。
1 接入网配套12V蓄电池
1.1 使用寿命
蓄电池制造商提供的蓄电池设计寿命均为特定条件下的理论值，不能等同实际使用寿命。实际使用寿命与使用条件（环境温度、放电深度、断电频度、蓄电池管理等）密切相关，与设计寿命存在一定差异，甚至相差甚远。表1为同期投入运行的UPS类型12V 100A·h蓄电池使用寿命统计结果（以蓄电池额定容量的80％作为寿命终止标志），可以看出，使用时间一年以下的蓄电池比例占30％，使用时间两年以下的蓄电池比例高达58％，而使用时间超过两年的蓄电池比例只占12％。
表1 接入网蓄电池使用寿命统计表
| 运行时间 | 一年以下 | 一年以上两年以下 | 两年以上 |
|---|---|---|---|
| 比例 | 30％ | 58％ | 12％ |
1.2 维护调查
目前接入网配套12V蓄电池大多是内置到主设备机柜的最下层，日常接入网维护有时会忽视对电池的检查。表2为我们通过问询调查的方式获得的有关接入网内置电池的维护情况。可以看出，用户对蓄电池维护方法不但非常了解，而且具有丰富经验，但在接入网电池维护人员配置以及维护实施方面尚存在一定薄弱环节，目前能自行维护的比例只占到23％，不能顾及的比例高达近80％。
表2 接 入 网 配 套 蓄 电 池 维 护 调 查
| 是否了解蓄电池维护方法 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 情况 | 很了解 | 比较了解 | 不了解 | |
| 比例 | 54％ | 46％ | 0％ | |
| 能否对蓄电池进行正常维护 | ||||
| 情况 | 有能力且能维护 | 有能力但不愿维护 | 有能力但维护不过来 | 没有能力维护 |
| 比例 | 23％ | 38％ | 39％ | 0％ |
从蓄电池维护角度考虑，以下因素在蓄电池选配时需要给予重视：
——蓄电池性能价格比在使用环境不理想、交通位置较偏远的地区，设备可靠性（质量性能）为首要考虑因素，价格因素其次（在合理的电池性能价格比范围内）；
——12V电池的选型根据接入网实际使用要求，遵照YD/T799－2002标准，制定蓄电池相应选型规范；
——主、辅设备捆绑（一体化）配套方式由于接入网存在分散建设的特点，工程安装、维护工作量较大，加上部分设备将蓄电池内置，总的来说，主、辅设备一体化配套应为优选方案；
——优化12V电池配置从海外交钥匙工程的蓄电池配置设计来看，将设计容量“一分为二”是主流趋势，它可以提高系统供电安全。比如48V 200A·h，采用2组48V 100A·h并联方式，比1组48V 200A·h可靠性要高。
2 优化设计
艾默生用于接入网配套的蓄电池，设计指标遵循YD/T799－2002，获得用户普遍认可。
2.1 容量设计
首次放电即可达额定容量的100％。
在规定的条件下，蓄电池额定容量是指完全充电后所能提供的由制造厂标明的A·h容量。其中C10为10h率额定容量A·h；C3为3h率额定容量A·h，数值为0.75C10；C1为1h率额定容量A·h，数值为0.55C10。
艾默生电池设计容量充裕，均可以通过用户严格的容量测试，但通用型UPS类电池（如高功率设计类型）主要是恒功率放电有优势（12V 100A·h 15min率为370W），采用YD/T799－2002方法验收往往难以达到要求。
2.2 活性物质设计
铅酸蓄电池正极活性物质为二氧化铅，负极活性物质为海绵铅。活性物质利用率的降低，可以有效延长电池使用寿命，但相对增加了电池总重量。艾默生电池重量（T12V100SE/A、T12V100SE/B）约为42kg，完全满足YD/T799－2002中5.6.2条要求。
2.3 深放电恢复指标设计
接入网配套蓄电池往往是小电流、长时间深放电应用，电池发生深放电情况往往难以避免，艾默生电池通过以下改进设计来提高电池深放电恢复能力：
——提高板栅合金Sn含量，以减少板栅与铅膏之间不动态层的形成，提高充电效率；
——改进板栅结构，采用错位式栅格结构（高功率电池采用放射状结构较好），同时增加电池极板厚度（提高抗应力强度，防止板栅变形、减少铅膏软化松动，增强板栅耐腐蚀能力）；
——铅膏改型，延长铅膏被钝化时间，适合长时间放电。
2.4 内置集气排气设计
用于接入网设备的集气排气装置得到越来越多用户的认可，可以将蓄电池充电过程产生的气体（氢气混合气体及微量酸雾），经收集、中和后排放到设备之外，有效避免发生爆炸、腐蚀等严重事故。
2.5 综合比较
详见表3所列。
表3 艾默生电信级电池与典型UPS级电池比较
| 项目 | UPS级电池
12V 100A·h | 艾默生电信级电池
12V 100A·h | 说明 |
|---|---|---|---|
| 设计寿命/年 | ≥8 | ≥12 | 电信级电池可靠性更高 |
| C10容量/A·h | 93＊（C20为100） | >105 | 通信标准≥100 |
| 重量/kg | ≈33 | ≈42（内置）；54（外置） | 电信级12V电池的物料构成与2V电池相近 |
| 板栅合金 | 普通低锡 | 低钙高锡 | 高锡材料有利于深放电恢复和提高耐腐蚀能力，但成本相对高 |
| 板栅厚度/mm | ＋2.65 | ＋4.2 | 厚板提高电池耐深放电应力变形和抗腐蚀能力 |
| 壳体材料 | PP/普通ABS | ABS/高强度，V0阻燃等级 | 内置设备应用时须阻燃 |
| 极柱密封 | 一层胶封 | 三层密封 | 解决电池漏液的关键技术 |
| 深放电短接恢复 | ≈60％ | ≈90％ | 通信应用关键指标 |
| 集气排气装置 | 无 | 有 | 设备内置应用时须保护主设备免遭酸雾腐蚀 |
3 应 用 情 况
3.1 抽 样 调 查 说 明
为 了 解 艾 默 生 电 信 级 12 V 100 A· h电 池 在 接 入 网 配 套 方 面 的 使 用 情 况 ， 特 别 选 择 电 网 条 件 、 环 境 温 度 有 一 定 代 表 性 的 地 区 进 行 抽 样 检 测 。
3.2 睢 县 接 入 网 点 蓄 电 池 使 用 状 况 调 查
睢 县 共 有 30个 点 采 用 艾 默 生 电 池 ， 本 次 调 查随 机 抽 样 6个 点 ， 其 中 5个 点 直 接 断 开 交 流 电 由蓄 电 池 对 负 载 供 电 ， 负 载 工 作 电 流 约 3 A， 放 电 开始 蓄 电 池 电 压 平 均 51.02 V， 人 工 停 止 放 电 时 的 电压 平 均 为 48.24 V， 放 电 过 程 单 体 电 池 电 压 一 致 性良 好 ， 平 均 放 电 时 间 约 20 h； 另 一 个 点 采 用 3 h率放 电 ， 放 电 电 流 25 A， 放 电 3 h后 蓄 电 池 电 压 为46.1 V， 结 果 十 分 理 想 （ 3 h率 容 量 标 准 ： 以0.25C10电 流 放 电 到 终 止 电 压 43.2 V时 ， 放 电 时间 ≥ 3 h） 。
抽样测试结果满足应用要求。
3.3 阜平县蓄电池使用状况调查
随机抽查一组48V 200A·h电池（由12V 100A·h两组并联组成），投入运行时间为2000年12月下旬，采用1h率放电，放电电流110A，放电1h，蓄电池组电压为45.2V，容量合格。
抽样测试结果满足应用要求。
3.4 永清县蓄电池使用状况调查
随机抽查一组48V 200A·h电池（由12V 100A·h两组并联组成），采用3h率放电，放电电流50A，放电3h，蓄电池组电压为43.94V，容量合格。
抽样测试结果满足应用要求。
4 结语
接入网配套12V电池优选电信级12V电池，尽量减少选用UPS类型电池。几年来的实际运行经验显示，符合YD/T799－2002标准的电信级12V电池在接入网的实际使用情况，比UPS类型电池有明显改善。