微波传输系统直流供电故障分析及维护

郭志栋

（中国民用航空大连空中交通管理站，辽宁 大连116033）

民航空管系统普遍采用微波传输作为航管雷达信号的传输方式。因为本地机场管制运行对雷达信号的需求及雷达本身的工作特点，多数航管雷达都会安装在本场附近的山上或远离本场一段距离。要保证雷达数据信号的稳定可靠不间断传输，选取何种雷达信号传输方式也是非常重要的。

大连空中交通管理站的航管雷达于2002年安装在距离机场5 k m的山上，其雷达信号和监控信号都采用数字微波传输方式。保证微波系统的正常运行至关重要，因此微波系统的供电不仅采用了交流供电方式，还配备了蓄电池直流供电。

1 微波系统的供电

如图1所示，微波系统供电方式采用从机房配电箱交流电到微波整流器，然后到负载并同时为蓄电池在线充电。整流器是将交流电（AC）转化为直流电（DC）的装置，主要有两个功能：a.将交流电转换成直流电，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；b.给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又具有充电器的功能。

通过微波供电线路图（图2）可以看出，此供电系统主要由四个整流模块单元和告警模块单元组成。

图1 微波系统供电示意图

图2 微波供电线路图［1］

整流模块单元把220 V的交流电转换成－48 V的直流电供微波设备使用，并且有相应的告警指示灯来显示整流模块的工作状态。

告警模块单元包括：

（1）电池保护单元

a.当电池电压低至44 V时，电池欠压告警，告警模块面板DC FAIL指示灯亮；

b.当电池电压低至42.5 V时，切断电池回路；

c.当电池电压回升至48.3 V时，重新接通电池回路。

（2）BATTERY开关

a.告警模块面板BATTERY开关常置于AUTO位，由电池保护单元自动监控电池回路；

b.当BATTERY开关置于OFF位时，切断电池回路，同时送出告警信号；

c.若所有整流模块均无输出，且电池回路已断开，当电池电压高于48.3 V时，若需接通电池回路，只需将开关拨到RESET即可。

（3）交流电检测

a.当交流输入正常时，告警模块面板上AC GOOD指示灯亮；

b.当交流停电时，告警模块送出告警信号，AC GOOD指示灯灭。

（4）告警指示

a.告警模块可以监视整流模块故障；

b.当有1个或最多3个整流模块故障时，告警模块面板上MINOR指示灯亮；

c.当4个告警模块均故障时，告警模块面板上MINOR及MAJOR指示灯亮。

2 案例分析

2011年5月22日15：50山上雷达站微波传输链路故障，所采用的微波系统是NEC公司生产的PASOLINK数字微波，经微波传输的雷达数据消失，微波山下设备出现发射接收部分红色故障告警。告警处理方法：

（1）将由微波传输雷达数据方式改到由其它方式传输，保障了雷达数据的正常传输。

（2）维护人员立即上山去查看故障原因，发现雷达机房配电箱的微波供电空开跳闸，恢复工作一段时间后，又出现空开跳闸，并且微波整流器出现CURRENT LI MIT红灯告警，关闭电池供电开关时，微波系统工作正常，配电箱开关也正常。从而判断可能是蓄电池造成空开跳闸。

（3）经过查找资料和咨询专业人员，判定故障具体原因是整流器交流供电空开跳闸，造成由蓄电池为微波系统供电，蓄电池电压过低。当合上空开后整流器需要对电池充电，同时也要满足负载的正常工作，所以此时整流器需要输出的电流比正常工作时电流要大，造成微波系统的整流器为电池充电时，电流值大于配电箱空开的额定电流值，使配电箱空开跳闸。考虑到各种因素，最后维护人员把配电箱上的微波空开更换成额定电流更大的空开，微波系统工作恢复正常。

通过分析得出，这次故障的原因是由于蓄电池工作状态改变造成的，当外部交流电供电不正常时整流器的告警模块单元都会给出相应的告警信息，所以维护人员应该对整流器工作情况熟悉掌握，对进一步处理问题有很大的帮助。

3 常见蓄电池分类及特点

在航空导航监视设备中必须保证设备的稳定、安全可靠运行，不间断电源能提供持续稳定不间断的电源供应，而蓄电池是不间断电源的重要组成部分，其好坏直接影响到不间断电源的可靠性。下面对蓄电池的分类和特点作简单介绍。

蓄电池依照电解质性质可分为铅酸电池和镍镉电池。工作过程中最常见的是阀控式铅酸蓄电池（简称VRLA电池），其基本特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有单向排气阀（也叫安全阀），该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值（通常用气压值表示），排气阀自动打开，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部。

大连空中交通管理站目前使用的是德国阳光A412／100 A电池，属于德国阳光 A400系列，电压12 V，容量100 Ah。胶体A400系列电池是把电解液固定于胶体中的密封阀控式铅酸可充电电池，实现了电池免维护。

3.1 电池基本指标

3.1.1 开路电压与工作电压

（1）开路电压：电池在开路状态下的端电压称为开路电压。开路电压与电池容量关系见表1。

表1 开路电压与容量的关系（12 V系列、25℃）

（2）工作电压：指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。

3.1.2 容量

电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，用符号C表示。常见单位为安培小时，简称安时（Ah）。电池的容量分为理论容量、额定容量、实际容量。

（1）理论容量：即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为Ah／L或Ah／kg。

（2）实际容量：是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为Ah，其值小于理论容量。

（3）额定容量：是按照一定的标准，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。

3.2 放电特性

VRLA蓄电池的放电特性曲线如图3［2］。在一定的环境温度下（25℃），随放电电流的不同，电池端电压与放电时间的关系。放电一开始，电池端电压下降明显。以一定的电流放电时，在某一段时间内电池端电压比较稳定。但放电电压随着时间会缓慢地下降。随着放电继续进行，最后放电到某一电压时，电池端电压急剧下降，达到所规定的放电终止电压。

图3 VRLA蓄电池的放电特性曲线

3.3 充电特性

充电过程通常采用三阶段充电法：充电特性曲线如图4［2］。

（1）恒流阶段：在充电开始阶段，充电电流是一个恒定值，充电电压达到14.7 V时，转为下一阶段继续充电，此阶段主要是恢复电池的电压。

（2）恒压阶段：当恒流充电结束时，电池的电压基本保持不变，称为恒压充电。在恒压充电阶段，电池的电流逐渐减小，并最终趋于300 mA（10 Ah），结束恒压充电阶段，转入浮充电，以保持电池的储能，防止电池的自放电，此阶段主要是为了恢复电池的储能。

（3）浮充阶段：在恒流充电阶段，电池的容量基本呈线性增长；在恒压充电阶段，容量增长的速度减慢；恒压充电结束后，容量基本恢复到100%大约需要24 h左右；转入浮充电（浮充电压13.8 V）后，当充电电流下降至最小并稳定2 h不变充电结束，此阶段是为了抑制电池的自放电或保持储能。

图4 蓄电池的三阶段充电

阀控铅酸蓄电池在现场的工作方式主要是浮充工作制。浮充工作制是在使用中将蓄电池组和整流器设备并接在负载回路作为支持负载工作的唯一后备电源。一般说电池组平时并不放电，负载的电流全部由整流器供给。当然实际运行中电池有局部放电以及由于负载的意外突然增大而放电，其主要作用 ：（1）当市电中断或整流器发生故障时，蓄电池组即可担负起对负载单独供电任务，以确保通讯不中断。（2）起平滑滤波作用。电池组与电容器一样，具有充放电作用，因而对交流成分有旁路作用。这样，送至负载的脉动成分进一步减少，从而保证了负载设备对电压的要求。

4 蓄电池日常维护注意事项

因蓄电池故障而导致设备工作不正常或者引起UPS主机故障的情况时有发生。因此在使用过程中应加强对蓄电池的日常维护。

（1）日常工作中应按照要求对电池进行日常检查和维护测量。

（2）要定期检查外壳有无裂缝、电解液有无渗漏等。电池在浮充或均充时，电池内部产生的气体在负极板电解成水，从而保持电池的容量且不必外加水，但电池极板的腐蚀将减低电池容量。

（3）充电要尽可能有效，倘若充电方法不当，将产生大量的氧气、进入过充电状态或充电不足，将影响电池的使用寿命和可靠性。

（4）绝对禁止不同容量和不同厂家的电池混用，否则会降低电池寿命。

（5）长时间存放的电池每六个月必须充电一次，电池必须存放在干燥、凉爽的环境中，环境温度要保持在25℃左右。

5 结束语

为了保证设备安全稳定的运行，不仅需要对设备本身巡检维护，对附属设备也要正确使用和维护，虽然阀控密封铅酸蓄电池已具有免补水、少维护等特点，但除了日常巡视外，还应加强对蓄电池的定期维护。