开关电源对蓄电池管理不当引起的故障案例分析

李银碧

（浙江邮电职业技术学院，浙江绍兴 312016）

0 引言

在通信电源系统中，蓄电池与开关电源并联运行，其正常工作是通信电源系统不间断供电的重要保证。但在使用过程中，由于各种原因会使蓄电池性能提前下降、容量降低，从而影响到通信系统的正常运行。蓄电池和开关电源之间的关系密不可分，蓄电池出现故障既可能是开关电源管理不当的原因，还可能是蓄电池自身质量问题，因此，需正确处理蓄电池与开关电源的关系，从而提高通信的可靠性。

1 使用因素对蓄电池实际容量的影响

使用过程中影响蓄电池容量的主要因素有:放电电流、放电温度、电解液浓度和终止电压等。

(1)放电电流的影响

对于给定电池而言，在不同电流下放电，电池将有不同容量。放电电流大，极板表面形成的PbSO4。体积比PbO2和Pb大，堵塞了孔口，电极内部活性物质充分反应，因而大电流放电时容量降低。

(2)电解液温度的影响

环境温度对电池的容量影响很大。电解液在温度较高时，其离子运动速度增加，扩散能力加强，电解液内阻减小，电池容量增大。在一定环境温度范围内放电时，使用容量随温度升高而增加，随温度降低而减小。

(3)电解液浓度的影响

在实用范围内，电池容量随电解液浓度的增大而提高。但也不可浓度过大，因浓度高则粘度增加，反而影响电液扩散，降低输出容量。

(4)终止电压的影响

终止电压是按实际需要确定的，小电流放电时，电势下降就慢，终止电压规定得高些;大电流放电时，扩散速度跟不上，端电压降低很快，容量发挥不出来，因此终止电压应定得低些。

另外，电池容量还与电池的新旧程度、局部放电等因素有关。

2 开关电源的蓄电池管理功能

开关电源系统在保证为设备安全可靠供电之外，其最重要的功能就是蓄电池管理。它能对电池的端电压、充放电电流、室内温度及其它参数实时在线监测，根据电池的充放电情况及事先设置的条件自动转入限流均充、均/浮充电压的温度补偿等工作，实现智能管理。

阀控式蓄电池是贫液式电池，其对充电电压、均充电流和温度补偿都有严格控制。利用开关电源监控系统，实时监控电源设备的各种运行参数，发现问题及时处理。如浮充电压值选择过低，会使电池充电不足;电压过高，容易造成电池失水、热失控。

开关电源对蓄电池的主要管理功能:浮充电压、均充电压、均充的频率和时间、转浮充判据、环境温度、温度补偿、充电限流、欠压保护告警等。

3 故障案例分析与处理

蓄电池的使用寿命和整流器的参数设置以及运行状况关系密切。同一品牌的蓄电池，当其在不同的维护条件下使用时，其实际使用寿命会相差很大。下面从开关电源对蓄电池管理功能入手，分析几例由于维护不当引起的故障现象。

3.1 开关电源均浮充间频繁切换

蓄电池在使用过程中，有时会产生比重、端电压等不均衡情况，为防止这种不均衡扩展成为故障电池，所以要定期履行均衡充电。凡遇下列情况需进行均衡充电:浮充电压有两只以上低于2.18 V/只;搁置不用时间超过三个月;全浮充运行达六个月;放电深度超过额定容量的20%。

电池不能长期处于均充状态，该现象很可能引起过充，从而缩短电池的寿命。均充结束条件则是:均充充电电流小于事先设定值、均充时间达到事先设定值、均充容量达到120%放出容量，只要满足条件之一，结束均充返回浮充状态。

均充功能开启后，均充周期以及均充持续时间的设定应根据实际使用的电池特性(厂家提供)和使用年限状况来定。

(1)故障现象

开关电源整流模块在均浮充间频繁切换，电池总电压从54 V变成56.4 V，约一分钟后又变成54 V，再过几分钟又是56.4 V。最多的一天内切换的次数500次以上。

(2)故障诊断

电池充电电流接近于0，而开关电源是根据实测的电池充电电流来决定均浮充切换的，如果充电电流小于设定值，认为均充末期，转为浮充;电池充电电流大于设定值，转为均充。所以初步判断该切换设定值太小，电池充电电流测量存在误差，一发生跳变，就会超出设定值或回复设定值以下，所以整流器出现频繁均浮充切换。

(3)解决措施

调大均浮充切换的电池电流设定值，解决了由于电池充电电流的轻微跳变超过切换的设定值而使开关电源频繁转换的问题。

(4)故障总结

电池不能长期处于均充状态，该现象很可能引起过充，从而缩短电池的寿命，这是开关电源电流参数设置不当导致的一个隐患。

3.2 开关电源系统浮充状态下实际输出电压比正常设置值不一致

在相同类型结构的阀控式密封铅蓄电池中，浮充电流随浮充电压增大而增加，随温度升高而增加。

阀控式密封蓄电池对温度非常敏感，电池电压与环境温度有关，为了能控制蓄电池浮充电压，要求开关电源具有输出电压的温度自动补偿功能(即当电池温度上升时，浮充电流上升，开关电源能自动将浮充电压下降，使浮充电流保持不变)。温度补偿的电压值通常为以环境温度25℃为界，温度每升高或降低l℃，其浮充电压就相应降低或升高(3～4)mV/只。

蓄电池自放电和失水的速率都随温度的升高而加大，会导致电池因失水而早期失效。如果温度补偿功能设为开启，则应进一步设定温度补偿系数，以达到保护电池的目的。

(1)故障现象

电源系统设置的浮充电压为53.5 V，而系统浮充状态下实际输出电压在55.5 V左右。

(2)故障诊断

检查系统状态是否处于均充，发现整流模块正常运行，处于浮充状态，且设置值为53.5 V。将监控单元复位或重新开机，故障依旧。从输出数据看，很可能是温度补偿原因造成。检查直流屏是否具有电池温度检测数据，检查温补系数是否设置正确。通过以上步骤处理，发现直流屏温度检测只有0℃，温补系数为72 mV/(℃.组)。

(3)解决措施

将直流参数维护级设置取消温度检测，温补系数设置为0后，系统恢复为53.5 V浮充电压。

(4)故障总结

系统浮充状态下实际输出电压比正常设置值偏离很大，而系统温度补偿又正常启用，可以注意是否因温度检测错误而导致电池温度被补偿。

4 结束语

蓄电池是整个通信电源的最后一道屏障，其维护质量的好坏直接关系到通信网络能否安全运行，因而加强对蓄电池的维护，改善其使用状况具有重要的意义。开关电源必须具备完善的蓄电池管理功能，才能更加有效地保障通信畅通。电源维护人员需要系统和深入地了解电源知识，吸取经验，在维护检查过程中正确地操作和处理故障，才能快速排除故障，及时保障电源设备正常的工作。

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