艾默生电信级12V电池在接入网上的应用(图)
2005/7/5 11:33:17
艾默生网络能源有限公司 供稿
1. 接入网配套12V蓄电池概况
1.1 接入网配套12V蓄电池的历史与现状
纵观国内接入网配套12V电池的发展，2000年是重要的分水岭。在这一年发生的两个事件值得再次回顾：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：
①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）；
②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；
③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。
④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。
1.2 接入网配套12V蓄电池使用寿命统计
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，不能等同视作实际使用寿命。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12V100Ah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88%，而使用时间超过两年的蓄电池比例只占12%（参见下图）。
相应地，电信级12V电池的失效率自2000年至2003年5月累计结果为725ppm，比UPS类型电池（使用两年失效率达到30%以上）有显著改善。
1.3 接入网配套12V蓄电池的维护调查
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。我们通过问询调查的方式获得有关接入网内置电池的维护情况（表－2）。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%。
1.4 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：
① 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）。
② 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。
③ 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。
④ 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，可以提高系统供电安全。比如48V200Ah，采用2组48V100Ah并联方式，比1组48V200Ah可靠性要高。
2. 艾默生电信级12V电池针对接入网应用的优化设计
艾默生用于接入网配套的蓄电池，设计指标遵循YD/T799-1996（已更新为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安时电量。其中C10---10h率额定容量A·h；C3---3h率额定容量A·h，数值为0.75C10； C1---1 h率额定容量A·h，数值为0.55C10
艾默生电池设计容量充裕，用户严格的容量测试均可以通过，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（12V100Ah 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：降低活性物质利用率，延长使用寿命
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款要求。
2.3 深放电恢复指标设计：提高蓄电池使用寿命
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：
① 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；
② 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）；
③ 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：提高系统可靠性的有效措施
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
*注：如要求UPS类型电池（电池尺寸相对较小）设计成C10达到100Ah，电池需要采用相对紧装配设计，电池板栅需要减薄，活性物质利用率需提高，将在一定程度造成电池寿命的降低，另外过于紧装配的结构将减少电解液体积，电池高温失水造成热失控几率可能加大。
3、艾默生电信级12V电池在接入网上的应用情况
3.1 抽样调查说明
为了解艾默生电信级12V100Ah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
抽样测试结果：满足应用要求
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3A，放电开始蓄电池电压平均51.02V，人工停止放电时的电压平均为48.24V，放电过程单体电池电压一致性良好，平均放电时间约20小时；另一个点采用3小时率放电，放电电流25A，放电3小时后蓄电池电压为46.1V，结果十分理想（3小时率容量标准：以0.25C10电流放电到终止电压43.2V时，放电时间≥3小时）。
3.2 阜平县蓄电池使用状况调查
抽样测试结果：满足应用要求
随机抽查一组48V200Ah电池（由12V100Ah两组并联组成），投入运行时间为2000年12月下旬采用1小时率放电，放电电流110A，放电1小时，蓄电池组电压为45.2V，容量合格。
3.3 永清县蓄电池使用状况调查
抽样测试结果：满足应用要求
随机抽查一组48V200Ah电池（由12V100Ah两组并联组成），采用3小时率放电，放电电流50A，放电3小时，蓄电池组电压为43.94V，容量合格。
4、总结
4.1 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。
4.2 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。
1.1 接入网配套12V蓄电池的历史与现状
纵观国内接入网配套12V电池的发展，2000年是重要的分水岭。在这一年发生的两个事件值得再次回顾：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：
①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）；
②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；
③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。
④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。
1.2 接入网配套12V蓄电池使用寿命统计
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，不能等同视作实际使用寿命。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12V100Ah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88%，而使用时间超过两年的蓄电池比例只占12%（参见下图）。
相应地，电信级12V电池的失效率自2000年至2003年5月累计结果为725ppm，比UPS类型电池（使用两年失效率达到30%以上）有显著改善。
1.3 接入网配套12V蓄电池的维护调查
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。我们通过问询调查的方式获得有关接入网内置电池的维护情况（表－2）。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%。
1.4 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：
① 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）。
② 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。
③ 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。
④ 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，可以提高系统供电安全。比如48V200Ah，采用2组48V100Ah并联方式，比1组48V200Ah可靠性要高。
2. 艾默生电信级12V电池针对接入网应用的优化设计
艾默生用于接入网配套的蓄电池，设计指标遵循YD/T799-1996（已更新为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安时电量。其中C10---10h率额定容量A·h；C3---3h率额定容量A·h，数值为0.75C10； C1---1 h率额定容量A·h，数值为0.55C10
艾默生电池设计容量充裕，用户严格的容量测试均可以通过，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（12V100Ah 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：降低活性物质利用率，延长使用寿命
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款要求。
2.3 深放电恢复指标设计：提高蓄电池使用寿命
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：
① 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；
② 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）；
③ 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：提高系统可靠性的有效措施
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
*注：如要求UPS类型电池（电池尺寸相对较小）设计成C10达到100Ah，电池需要采用相对紧装配设计，电池板栅需要减薄，活性物质利用率需提高，将在一定程度造成电池寿命的降低，另外过于紧装配的结构将减少电解液体积，电池高温失水造成热失控几率可能加大。
3、艾默生电信级12V电池在接入网上的应用情况
3.1 抽样调查说明
为了解艾默生电信级12V100Ah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
抽样测试结果：满足应用要求
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3A，放电开始蓄电池电压平均51.02V，人工停止放电时的电压平均为48.24V，放电过程单体电池电压一致性良好，平均放电时间约20小时；另一个点采用3小时率放电，放电电流25A，放电3小时后蓄电池电压为46.1V，结果十分理想（3小时率容量标准：以0.25C10电流放电到终止电压43.2V时，放电时间≥3小时）。
3.2 阜平县蓄电池使用状况调查
抽样测试结果：满足应用要求
随机抽查一组48V200Ah电池（由12V100Ah两组并联组成），投入运行时间为2000年12月下旬采用1小时率放电，放电电流110A，放电1小时，蓄电池组电压为45.2V，容量合格。
3.3 永清县蓄电池使用状况调查
抽样测试结果：满足应用要求
随机抽查一组48V200Ah电池（由12V100Ah两组并联组成），采用3小时率放电，放电电流50A，放电3小时，蓄电池组电压为43.94V，容量合格。
4、总结
4.1 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。
4.2 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。
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