艾默生電信級12V電池在接入網(wǎng)上的應(yīng)用(圖)
2005/7/5 11:33:17
艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司 供稿
1. 接入網(wǎng)配套12V蓄電池概況
1.1 接入網(wǎng)配套12V蓄電池的歷史與現(xiàn)狀
縱觀國內(nèi)接入網(wǎng)配套12V電池的發(fā)展，2000年是重要的分水嶺。在這一年發(fā)生的兩個事件值得再次回顧：其一是原華為電氣的接入網(wǎng)－蓄電池攻關(guān)小組在廣泛調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，首次提出電信級12V電池概念并開發(fā)出新一代接入網(wǎng)配套電池（即目前艾默生的Telion系列電信級12V電池）；另一重要事件是原河北電信在面對接入網(wǎng)配套12V電池（UPS類型電池）高故障率的困擾下，主動出擊對接入網(wǎng)配套電池進行選型，改變了單一由接入網(wǎng)OEM供應(yīng)商選配電池的狀況，極大提高了網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量。然而有趣的巧合是，當(dāng)時的原河北電信選擇了原華為電氣的電信級12V電池，并且雙雙在2001年年底，一個因南北電信拆分組建為河北通信，一個因加入艾默生電氣更名為艾默生網(wǎng)絡(luò)能源。
接入網(wǎng)配套蓄電池的狀況可歸納為以下幾點：
�、偈褂脳l件方面，農(nóng)村與城市差異較大（包括電網(wǎng)條件和環(huán)境溫度）；
�、诋a(chǎn)品品種方面，在沒有選型的地區(qū)，產(chǎn)品質(zhì)量表現(xiàn)為良莠不齊；
�、凼褂脿顩r方面，UPS類型產(chǎn)品失效率較高，成為影響網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行的隱患之一。
�、芨�?lián)Q代產(chǎn)品方面，符合接入網(wǎng)使用要求的電信級12V電池使用效果良好。
1.2 接入網(wǎng)配套12V蓄電池使用壽命統(tǒng)計
蓄電池制造商提供的蓄電池設(shè)計壽命均為特定條件下的理論值，不能等同視作實際使用壽命。實際使用壽命與使用條件（環(huán)境溫度、放電深度、斷電頻度、蓄電池管理等）密切相關(guān)，與設(shè)計壽命存在一定差異，甚至相差甚遠。表－1為同期投入運行的UPS類型12V100Ah蓄電池使用壽命統(tǒng)計結(jié)果（以蓄電池額定容量的80%作為壽命終止標志），可以看出，使用時間一年以下的蓄電池比例占30%，使用時間兩年以下的蓄電池比例高達88%，而使用時間超過兩年的蓄電池比例只占12%（參見下圖）。
相應(yīng)地，電信級12V電池的失效率自2000年至2003年5月累計結(jié)果為725ppm，比UPS類型電池（使用兩年失效率達到30%以上）有顯著改善�！ �
1.3 接入網(wǎng)配套12V蓄電池的維護調(diào)查
目前接入網(wǎng)配套12V蓄電池大多是內(nèi)置到主設(shè)備機柜的最下層，日常接入網(wǎng)維護有時會忽視對電池的檢查。我們通過問詢調(diào)查的方式獲得有關(guān)接入網(wǎng)內(nèi)置電池的維護情況（表－2）�？梢钥闯�，用戶對蓄電池維護方法不但非常了解而且具有豐富經(jīng)驗，但在接入網(wǎng)電池維護人員配置以及維護實施方面尚存在一定薄弱環(huán)節(jié)，目前能自行維護的比例只占到23%，不能顧及的比例高達近80%。
1.4 從蓄電池維護角度考慮，以下因素在蓄電池選配時需要給予重視：
�、� 蓄電池性能價格比：在使用環(huán)境不理想、交通位置較偏遠的地區(qū)，設(shè)備可靠性（質(zhì)量性能）為首要考慮因素，價格因素其次（在合理的電池性能價格比范圍內(nèi)）。
�、� 12V電池的選型：根據(jù)接入網(wǎng)實際使用要求，遵照YD/T799-2002標準，制定蓄電池相應(yīng)選型規(guī)范。
�、� 主、輔設(shè)備捆綁（一體化）配套方式：由于接入網(wǎng)存在分散建設(shè)的特點，工程安裝、維護工作量較大，加上部分設(shè)備將蓄電池內(nèi)置，總的來說，主、輔設(shè)備一體化配套應(yīng)為優(yōu)選方案。
④ 優(yōu)化12V電池配置：從海外交鑰匙工程的蓄電池配置設(shè)計來看，將設(shè)計容量“一分為二”是主流趨勢，可以提高系統(tǒng)供電安全。比如48V200Ah，采用2組48V100Ah并聯(lián)方式，比1組48V200Ah可靠性要高。
2. 艾默生電信級12V電池針對接入網(wǎng)應(yīng)用的優(yōu)化設(shè)計
艾默生用于接入網(wǎng)配套的蓄電池，設(shè)計指標遵循YD/T799-1996（已更新為YD/T799-2002），獲得用戶普遍認可。
2.1 容量設(shè)計：首次放電即可達額定容量的100%。
在規(guī)定的條件下，蓄電池額定容量是指完全充電后所能提供的由制造廠標明的安時電量。其中C10---10h率額定容量A·h；C3---3h率額定容量A·h，數(shù)值為0.75C10； C1---1 h率額定容量A·h，數(shù)值為0.55C10
艾默生電池設(shè)計容量充裕，用戶嚴格的容量測試均可以通過，但通用型UPS類電池（如高功率設(shè)計類型）主要是恒功率放電有優(yōu)勢（12V100Ah 15min率為370W），采用YD/T799-2002方法驗收往往難以達到要求。
2.2 活性物質(zhì)設(shè)計：降低活性物質(zhì)利用率，延長使用壽命
鉛酸蓄電池正極活性物質(zhì)為二氧化鉛，負極活性物質(zhì)為海綿鉛�；钚晕镔|(zhì)利用率的降低，可以有效延長電池使用壽命，但相對增加了電池總重量。艾默生電池重量（T12V100SE/A、T12V100SE/B）約為42Kg，完全滿足YD/T799-2002中5.6.2款要求。
2.3 深放電恢復(fù)指標設(shè)計：提高蓄電池使用壽命
接入網(wǎng)配套蓄電池往往是小電流、長時間深放電應(yīng)用，電池發(fā)生深放電情況往往難以避免，艾默生電池通過以下改進設(shè)計來提高電池深放電恢復(fù)能力：
�、� 提高板柵合金Sn含量，以減少板柵與鉛膏之間不動態(tài)層的形成，提高充電效率；
�、� 改進板柵結(jié)構(gòu)，采用錯位式柵格結(jié)構(gòu)（高功率電池采用放射狀結(jié)構(gòu)較好），同時增加電池極板厚度（提高抗應(yīng)力強度，防止板柵變形、減少鉛膏軟化松動，增強板柵耐腐蝕能力）；
�、� 鉛膏改型，延長鉛膏被鈍化時間，適合長時間放電。
2.4 內(nèi)置集氣排氣設(shè)計：提高系統(tǒng)可靠性的有效措施
用于接入網(wǎng)設(shè)備的集氣排氣裝置得到越來越多用戶的認可，可以將蓄電池充電過程產(chǎn)生的氣體（氫氣混合氣體及微量酸霧），經(jīng)收集、中和后排放到設(shè)備之外，有效避免發(fā)生爆炸、腐蝕等嚴重事故。
2.5 綜合比較
*注：如要求UPS類型電池（電池尺寸相對較�。┰O(shè)計成C10達到100Ah，電池需要采用相對緊裝配設(shè)計，電池板柵需要減薄，活性物質(zhì)利用率需提高，將在一定程度造成電池壽命的降低，另外過于緊裝配的結(jié)構(gòu)將減少電解液體積，電池高溫失水造成熱失控幾率可能加大。
3、艾默生電信級12V電池在接入網(wǎng)上的應(yīng)用情況
3.1 抽樣調(diào)查說明
為了解艾默生電信級12V100Ah電池在接入網(wǎng)配套方面的使用情況，特別選擇電網(wǎng)條件、環(huán)境溫度有一定代表性的地區(qū)進行抽樣檢測。
3.2 睢縣接入網(wǎng)點蓄電池使用狀況調(diào)查
抽樣測試結(jié)果：滿足應(yīng)用要求
睢縣共有30個點采用艾默生電池，本次調(diào)查隨機抽樣6個點，其中5個點直接斷開交流電由蓄電池對負載供電，負載工作電流約3A，放電開始蓄電池電壓平均51.02V，人工停止放電時的電壓平均為48.24V，放電過程單體電池電壓一致性良好，平均放電時間約20小時；另一個點采用3小時率放電，放電電流25A，放電3小時后蓄電池電壓為46.1V，結(jié)果十分理想（3小時率容量標準：以0.25C10電流放電到終止電壓43.2V時，放電時間≥3小時）。
3.2 阜平縣蓄電池使用狀況調(diào)查
抽樣測試結(jié)果：滿足應(yīng)用要求
隨機抽查一組48V200Ah電池（由12V100Ah兩組并聯(lián)組成），投入運行時間為2000年12月下旬采用1小時率放電，放電電流110A，放電1小時，蓄電池組電壓為45.2V，容量合格。
3.3 永清縣蓄電池使用狀況調(diào)查
抽樣測試結(jié)果：滿足應(yīng)用要求
隨機抽查一組48V200Ah電池（由12V100Ah兩組并聯(lián)組成），采用3小時率放電，放電電流50A，放電3小時，蓄電池組電壓為43.94V，容量合格。
4、總結(jié)
4.1 接入網(wǎng)配套12V電池優(yōu)選電信級12V電池，盡量減少選用UPS類型電池。
4.2 符合YD/T799-2002標準的電信級12V電池在接入網(wǎng)的實際使用情況比UPS類型電池有明顯改善。
1.1 接入網(wǎng)配套12V蓄電池的歷史與現(xiàn)狀
縱觀國內(nèi)接入網(wǎng)配套12V電池的發(fā)展，2000年是重要的分水嶺。在這一年發(fā)生的兩個事件值得再次回顧：其一是原華為電氣的接入網(wǎng)－蓄電池攻關(guān)小組在廣泛調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，首次提出電信級12V電池概念并開發(fā)出新一代接入網(wǎng)配套電池（即目前艾默生的Telion系列電信級12V電池）；另一重要事件是原河北電信在面對接入網(wǎng)配套12V電池（UPS類型電池）高故障率的困擾下，主動出擊對接入網(wǎng)配套電池進行選型，改變了單一由接入網(wǎng)OEM供應(yīng)商選配電池的狀況，極大提高了網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量。然而有趣的巧合是，當(dāng)時的原河北電信選擇了原華為電氣的電信級12V電池，并且雙雙在2001年年底，一個因南北電信拆分組建為河北通信，一個因加入艾默生電氣更名為艾默生網(wǎng)絡(luò)能源。
接入網(wǎng)配套蓄電池的狀況可歸納為以下幾點：
�、偈褂脳l件方面，農(nóng)村與城市差異較大（包括電網(wǎng)條件和環(huán)境溫度）；
�、诋a(chǎn)品品種方面，在沒有選型的地區(qū)，產(chǎn)品質(zhì)量表現(xiàn)為良莠不齊；
�、凼褂脿顩r方面，UPS類型產(chǎn)品失效率較高，成為影響網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行的隱患之一。
�、芨�?lián)Q代產(chǎn)品方面，符合接入網(wǎng)使用要求的電信級12V電池使用效果良好。
1.2 接入網(wǎng)配套12V蓄電池使用壽命統(tǒng)計
蓄電池制造商提供的蓄電池設(shè)計壽命均為特定條件下的理論值，不能等同視作實際使用壽命。實際使用壽命與使用條件（環(huán)境溫度、放電深度、斷電頻度、蓄電池管理等）密切相關(guān)，與設(shè)計壽命存在一定差異，甚至相差甚遠。表－1為同期投入運行的UPS類型12V100Ah蓄電池使用壽命統(tǒng)計結(jié)果（以蓄電池額定容量的80%作為壽命終止標志），可以看出，使用時間一年以下的蓄電池比例占30%，使用時間兩年以下的蓄電池比例高達88%，而使用時間超過兩年的蓄電池比例只占12%（參見下圖）。
相應(yīng)地，電信級12V電池的失效率自2000年至2003年5月累計結(jié)果為725ppm，比UPS類型電池（使用兩年失效率達到30%以上）有顯著改善�！ �
1.3 接入網(wǎng)配套12V蓄電池的維護調(diào)查
目前接入網(wǎng)配套12V蓄電池大多是內(nèi)置到主設(shè)備機柜的最下層，日常接入網(wǎng)維護有時會忽視對電池的檢查。我們通過問詢調(diào)查的方式獲得有關(guān)接入網(wǎng)內(nèi)置電池的維護情況（表－2）�？梢钥闯�，用戶對蓄電池維護方法不但非常了解而且具有豐富經(jīng)驗，但在接入網(wǎng)電池維護人員配置以及維護實施方面尚存在一定薄弱環(huán)節(jié)，目前能自行維護的比例只占到23%，不能顧及的比例高達近80%。
1.4 從蓄電池維護角度考慮，以下因素在蓄電池選配時需要給予重視：
�、� 蓄電池性能價格比：在使用環(huán)境不理想、交通位置較偏遠的地區(qū)，設(shè)備可靠性（質(zhì)量性能）為首要考慮因素，價格因素其次（在合理的電池性能價格比范圍內(nèi)）。
�、� 12V電池的選型：根據(jù)接入網(wǎng)實際使用要求，遵照YD/T799-2002標準，制定蓄電池相應(yīng)選型規(guī)范。
�、� 主、輔設(shè)備捆綁（一體化）配套方式：由于接入網(wǎng)存在分散建設(shè)的特點，工程安裝、維護工作量較大，加上部分設(shè)備將蓄電池內(nèi)置，總的來說，主、輔設(shè)備一體化配套應(yīng)為優(yōu)選方案。
④ 優(yōu)化12V電池配置：從海外交鑰匙工程的蓄電池配置設(shè)計來看，將設(shè)計容量“一分為二”是主流趨勢，可以提高系統(tǒng)供電安全。比如48V200Ah，采用2組48V100Ah并聯(lián)方式，比1組48V200Ah可靠性要高。
2. 艾默生電信級12V電池針對接入網(wǎng)應(yīng)用的優(yōu)化設(shè)計
艾默生用于接入網(wǎng)配套的蓄電池，設(shè)計指標遵循YD/T799-1996（已更新為YD/T799-2002），獲得用戶普遍認可。
2.1 容量設(shè)計：首次放電即可達額定容量的100%。
在規(guī)定的條件下，蓄電池額定容量是指完全充電后所能提供的由制造廠標明的安時電量。其中C10---10h率額定容量A·h；C3---3h率額定容量A·h，數(shù)值為0.75C10； C1---1 h率額定容量A·h，數(shù)值為0.55C10
艾默生電池設(shè)計容量充裕，用戶嚴格的容量測試均可以通過，但通用型UPS類電池（如高功率設(shè)計類型）主要是恒功率放電有優(yōu)勢（12V100Ah 15min率為370W），采用YD/T799-2002方法驗收往往難以達到要求。
2.2 活性物質(zhì)設(shè)計：降低活性物質(zhì)利用率，延長使用壽命
鉛酸蓄電池正極活性物質(zhì)為二氧化鉛，負極活性物質(zhì)為海綿鉛�；钚晕镔|(zhì)利用率的降低，可以有效延長電池使用壽命，但相對增加了電池總重量。艾默生電池重量（T12V100SE/A、T12V100SE/B）約為42Kg，完全滿足YD/T799-2002中5.6.2款要求。
2.3 深放電恢復(fù)指標設(shè)計：提高蓄電池使用壽命
接入網(wǎng)配套蓄電池往往是小電流、長時間深放電應(yīng)用，電池發(fā)生深放電情況往往難以避免，艾默生電池通過以下改進設(shè)計來提高電池深放電恢復(fù)能力：
�、� 提高板柵合金Sn含量，以減少板柵與鉛膏之間不動態(tài)層的形成，提高充電效率；
�、� 改進板柵結(jié)構(gòu)，采用錯位式柵格結(jié)構(gòu)（高功率電池采用放射狀結(jié)構(gòu)較好），同時增加電池極板厚度（提高抗應(yīng)力強度，防止板柵變形、減少鉛膏軟化松動，增強板柵耐腐蝕能力）；
�、� 鉛膏改型，延長鉛膏被鈍化時間，適合長時間放電。
2.4 內(nèi)置集氣排氣設(shè)計：提高系統(tǒng)可靠性的有效措施
用于接入網(wǎng)設(shè)備的集氣排氣裝置得到越來越多用戶的認可，可以將蓄電池充電過程產(chǎn)生的氣體（氫氣混合氣體及微量酸霧），經(jīng)收集、中和后排放到設(shè)備之外，有效避免發(fā)生爆炸、腐蝕等嚴重事故。
2.5 綜合比較
*注：如要求UPS類型電池（電池尺寸相對較�。┰O(shè)計成C10達到100Ah，電池需要采用相對緊裝配設(shè)計，電池板柵需要減薄，活性物質(zhì)利用率需提高，將在一定程度造成電池壽命的降低，另外過于緊裝配的結(jié)構(gòu)將減少電解液體積，電池高溫失水造成熱失控幾率可能加大。
3、艾默生電信級12V電池在接入網(wǎng)上的應(yīng)用情況
3.1 抽樣調(diào)查說明
為了解艾默生電信級12V100Ah電池在接入網(wǎng)配套方面的使用情況，特別選擇電網(wǎng)條件、環(huán)境溫度有一定代表性的地區(qū)進行抽樣檢測。
3.2 睢縣接入網(wǎng)點蓄電池使用狀況調(diào)查
抽樣測試結(jié)果：滿足應(yīng)用要求
睢縣共有30個點采用艾默生電池，本次調(diào)查隨機抽樣6個點，其中5個點直接斷開交流電由蓄電池對負載供電，負載工作電流約3A，放電開始蓄電池電壓平均51.02V，人工停止放電時的電壓平均為48.24V，放電過程單體電池電壓一致性良好，平均放電時間約20小時；另一個點采用3小時率放電，放電電流25A，放電3小時后蓄電池電壓為46.1V，結(jié)果十分理想（3小時率容量標準：以0.25C10電流放電到終止電壓43.2V時，放電時間≥3小時）。
3.2 阜平縣蓄電池使用狀況調(diào)查
抽樣測試結(jié)果：滿足應(yīng)用要求
隨機抽查一組48V200Ah電池（由12V100Ah兩組并聯(lián)組成），投入運行時間為2000年12月下旬采用1小時率放電，放電電流110A，放電1小時，蓄電池組電壓為45.2V，容量合格。
3.3 永清縣蓄電池使用狀況調(diào)查
抽樣測試結(jié)果：滿足應(yīng)用要求
隨機抽查一組48V200Ah電池（由12V100Ah兩組并聯(lián)組成），采用3小時率放電，放電電流50A，放電3小時，蓄電池組電壓為43.94V，容量合格。
4、總結(jié)
4.1 接入網(wǎng)配套12V電池優(yōu)選電信級12V電池，盡量減少選用UPS類型電池。
4.2 符合YD/T799-2002標準的電信級12V電池在接入網(wǎng)的實際使用情況比UPS類型電池有明顯改善。
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