基站電源維護(hù)

基站電源維護(hù):移動通信近十多年來在我國的發(fā)展可以用超高速來描述也一點不為過，而作為通信的“心臟”電源的維護(hù)至關(guān)重要。 本文主要是探討一下基站用直流供電系統(tǒng)的供電保證和維護(hù)問題。

　　1 移動通信基站用直流供電系統(tǒng)

　　移動通信基站設(shè)備采用直流供電系統(tǒng)提供能源。目前均采用組合式機架電源系統(tǒng)，配帶在線浮充供電制的鉛酸蓄電池組組成的直流不間斷供電系統(tǒng)。其供電電壓為-48 V。其整流器的輸出電流容量則視主機需求、電池組充電需求、不間斷供電裕度需求等考慮而定。

　　目前的組合式機架電源系統(tǒng)隨著應(yīng)用的極其廣泛，各制造廠特別是知名品牌的專業(yè)廠，在其功能、性能和技術(shù)指標(biāo)上都己取得了大量的進(jìn)步，其主要特點為：
（1）充分考慮了體積小、重量輕、方便安裝與維護(hù)的需求；
（2）標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、整流模塊可以熱插拔；
（3）適應(yīng)電壓范圍寬；
（4）充分考慮了防雷抗涌等需求；
（5）都支持對電源系統(tǒng)進(jìn)行后臺管理的無人值守功能需求；
（6）盡技術(shù)可能考慮了對蓄電池組的管理功能；
（7）充分考慮了特殊情況下的一次及二次下電需求；
（8）其它安全及可靠性設(shè)計如抗地震能力等。

　　當(dāng)然也不可否認(rèn)，不同制造廠在器件選用及制造工藝水平上，還確實存在一定差異，導(dǎo)致設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性存在一定差異，甚至可以說良莠不齊。

　　正因為如此，電源的維護(hù)工作的重要性就很顯然。

　　2 移動基站的一般特點

　　移動基站的一般特點：

　?。?）交流供電復(fù)雜。有的為三相供電，有的為單相供電，有的是國電專線送達(dá)，但同樣存在如高壓送達(dá)至專用變壓器，變壓器的容量大小及低壓側(cè)的線路距離問題；有的則可能直接并接在農(nóng)網(wǎng)、居民生活用電線路或廠礦企業(yè)的生產(chǎn)用電線路上；從而可能導(dǎo)致供電質(zhì)量差，如電壓波動范圍很寬，電壓突變情況經(jīng)常發(fā)生，經(jīng)常頻繁停電等。

　?。?）基站數(shù)量多、分布廣、站點環(huán)境差異大。為了網(wǎng)絡(luò)覆蓋而不得不將大量基站建在野外高山上、民房制高點、高溫高濕區(qū)等，從而不僅導(dǎo)致交流供電難度大，還導(dǎo)致雷擊的機率升高、高溫高濕致使設(shè)備運行穩(wěn)定性及壽命降低、故障率升高等。

　　（3）無人值守。一旦出現(xiàn)問題不僅人工干預(yù)維修及恢復(fù)的直接成本高，而且如未能及時發(fā)現(xiàn)而‘倒站’帶來的客戶影響及間接損失也很大。
基站的上述一般特點導(dǎo)致供電保證和維護(hù)工作不僅工作量加大，而且難度也加大，一些供電故障和事件處理對維護(hù)人員技術(shù)水平的要求也大大提高。

　　3 對電源維護(hù)的幾點特別建議

　　基于以上基本介紹，本文主要就供電保證和電源維護(hù)提幾點特別建議：

　　3.1交流供電質(zhì)量的保證

　　在基站建設(shè)中，如條件許可還是應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用電網(wǎng)容量強大的國電專線，即使是野外高山站，高壓直接送達(dá)至基站專用變壓器，如果變壓器容量選配合適，低壓側(cè)供電線路距離合適，那將是最理想的了。（對變壓器容量和低壓側(cè)供電線路距離的選配，主要是考慮到基站室內(nèi)空調(diào)的頻繁起停引起的電壓波動不要因此而過于異常）

　　選用農(nóng)電、民用生活電、工礦企業(yè)生產(chǎn)電應(yīng)盡量避免和大負(fù)荷感性或容性負(fù)荷線路并接，以免造成電壓波動過大甚至經(jīng)常出現(xiàn)電涌的狀況出現(xiàn)。

　　基站內(nèi)部乃至機架電源系統(tǒng)的交流進(jìn)出線的連接部位，我們不要以為初次安裝后其可靠度就會一勞永逸，每次進(jìn)站巡檢時檢查一下這些部位其實真是會有意想不到的收獲。

　　機架電源系統(tǒng)中對交流接觸器的選用、斷路器熔斷器及空氣開關(guān)的選用、保護(hù)電路的設(shè)計、交流電量檢測電路的設(shè)計、防雷及抗涌措施的選擇等，其實各個供應(yīng)制造商的方案也是良莠不齊的。作為維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)有水平針對不同設(shè)備作出不同的保養(yǎng)維護(hù)方案，因為作為制造商必定會是用一分錢一分貨來處理他們所供設(shè)備的質(zhì)地的。

　　對于那些經(jīng)常出現(xiàn)異常的特殊站點，應(yīng)該特別予以關(guān)注，比如縮短巡檢周期、作好巡檢記錄、進(jìn)行特別保養(yǎng)、有必要時增配合適的交流穩(wěn)壓設(shè)備及防雷抗涌設(shè)備等。

　　3.2雷擊防護(hù)措施的落實

　　前文移動基站的一般特點中己經(jīng)說過，移動基站不可能都建在電氣保護(hù)都完好的建筑物內(nèi)。因為為了完全使基站用于提高信號覆蓋率，其建設(shè)地點必須符合架設(shè)的地點要求。在一些特殊的地點—例如雷電高發(fā)區(qū)的野外高山站，這就勢必造成供電系統(tǒng)易受雷電的危害，同時其射頻引線也是由室外引向室內(nèi)的，同樣也是雷擊的破壞點。如果防護(hù)措施不能有效落實，一但遭受雷電侵害，輕則造成系統(tǒng)的失效，重則可能造成系統(tǒng)的損壞。對于運營商而言，損失是不言而喻的。

　　需要落實的措施主要有以下幾點：

　　一是對交流供電電源的防護(hù)?，F(xiàn)在大部份基站市電引入都是首先進(jìn)入小型壁掛式配電箱，對于我省這樣處于中等以上雷暴強度省份（年雷暴日40天以上，有51-85年統(tǒng)計資料顯示我省年雷暴日長沙為45.6天，衡陽為55.1天，永州為64.9天，常德及懷化為49.8天，郴州為61.5天，岳陽為42.5天，邵陽57天，益陽47.3天，株州為50天），有條件時應(yīng)考慮增配專用防雷箱，至少也應(yīng)該考慮在配電箱中接入最大通流容量達(dá)到100kA的防雷器（SPD），而機架電源系統(tǒng)的生產(chǎn)廠目前一般也都裝有最大通流容量為40kA的防雷器（SPD），整流模塊的交流輸入通常還裝有壓敏電阻，這樣逐級防護(hù)，一般而言對基站電源設(shè)備的可靠運行是能起到應(yīng)有的保護(hù)的。但作為維護(hù)人員應(yīng)該在巡檢中充分對這些器件的電氣連接及器件本身的良好情況予以檢查和記錄，需要時應(yīng)予以適時更新。

　　二是射頻電纜部份的防護(hù)。我們知道基站的射頻輸入端比較脆弱，對雷擊也比較敏感，雷擊產(chǎn)生的寄生傳導(dǎo)干擾還可能造成基站控制設(shè)備的失效甚至受損，因此除有必要采用專門的射頻電纜雷擊防護(hù)產(chǎn)品外，還應(yīng)注意對其屏蔽接地的良好性注意檢查和保證。

　　三是防雷與接地。關(guān)于移動通信基站的防雷與接地，信息產(chǎn)業(yè)部是有專門的設(shè)計規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的。如對接地設(shè)施的要求、對交流系統(tǒng)供電方式的要求、對電力線和引進(jìn)方式及接地的要求、對鐵塔避雷器及接地的要求、對天饋線系統(tǒng)接地的要求、對信號系統(tǒng)接地的要求、對建筑物接地的要求、對機房內(nèi)各種金屬構(gòu)件接地的要求、對地網(wǎng)及接地體的要求、對接地線，接地引入線，接地匯集線接地電阻的要求等等。在基站建設(shè)時這些規(guī)范一般地說是會得到滿足的。作為運行維護(hù)人員最重要的是要保證這些措施長期有效，最實際的工作是要適時檢查并保證接地電阻符合并滿足規(guī)定的要求。

　　3.3盡量提高供電系統(tǒng)的可用度。

　　前文己經(jīng)大致描述了目前基站用組合式電源系統(tǒng)的基本功能水平和技術(shù)水平，應(yīng)該說其設(shè)計技術(shù)己經(jīng)到了非常成熟的地步，一般地說良好規(guī)范地使用維護(hù)對于提高其可用度和延長其壽命顯得日益明顯。

　　a) 1整流模塊的可用度保持

　　移動基站用高頻開關(guān)電源目前均采用模塊化并聯(lián)方式，其單模塊的輸出電流從20A至100A不等，其冷卻方式有自冷和強迫風(fēng)冷兩種方式。筆者認(rèn)為知名廠家設(shè)計的整流模塊在技術(shù)指標(biāo)上不必?fù)?dān)心，在自我保護(hù)功能上也不必過多擔(dān)心，倒是一些看似小事的維護(hù)問題需要引起注意。

　　例如系統(tǒng)在選用時一般基站都在150-200A以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實際負(fù)荷（正常情況下一個普通基站連同電池浮充電流也就是20A以內(nèi)），那么整流模塊是冷備用方式還是全部投入呢？筆者傾向于后者。電子器件工作壽命其實很長，然而長期不上電并非益事，電解電容難道不是如此嗎。更何況負(fù)荷不高溫升較小，對功率電子器件的壽命更沒有影響。而且有利于去濕。

　　再如整流模塊的交流輸入部份基本都接有壓敏電阻，以承接前級防雷抗涌器件（SPD）的殘壓，保護(hù)后端的器件及電路。但是當(dāng)交流電壓長期偏高時，看似并非脈沖沖擊方式，但是導(dǎo)致長期的漏電流加大事實上會有一種熱積累，大大影響其壽命，因此維護(hù)中應(yīng)該予以注意，嚴(yán)重變色的壓敏電阻不如提前換掉。有些壓敏電阻爆裂時會帶來明火，不要小視其對安全的危害。

　　再如環(huán)境溫度保持問題。我們不能認(rèn)為反正廠家說明書中都己載明，整流器的溫度適應(yīng)一般都標(biāo)明可以達(dá)到45度或更高，而且模塊內(nèi)還有溫度保護(hù)措施，因而不重視對機房空調(diào)的運行保證。其實這對保證整流模塊可用度而言是一種誤區(qū)，例如我們都知道電解電容的壽命與溫度的關(guān)系是每升高10度壽命降50％的關(guān)系；壓敏電阻因長期過高的熱積累不僅降低壽命，還有可能隨時擊穿甚至起明火；功率器件及組件對高溫影響的敏感性更高。因此我們應(yīng)該在巡檢維護(hù)時關(guān)注空調(diào)設(shè)備的狀況，并保證在無人值守條件下交流電源停電再來電時空調(diào)應(yīng)能自啟動，10至30度的環(huán)境溫度保持是合適的，而且空調(diào)的運行同時也帶來了機房除濕的效果。

　　再如風(fēng)冷整流模塊的防塵罩定期清洗除塵問題。看似小事，如不重視帶來的后果如前文環(huán)境溫度保持中所述一樣。

　　再如整流模塊的內(nèi)部調(diào)整以及并聯(lián)、保護(hù)等都已經(jīng)通過微處理器以及機架監(jiān)控單元來實理，因此認(rèn)直了解使用維護(hù)說明書并按其中的提示設(shè)置與操作是很重要的，否則有時難免造成差之毫厘失之千里的效果，大大影響整流模塊的可用度。

　　3.3.2鉛酸蓄電池組的可用度保持

　　蓄電池組是基站實現(xiàn)直流不間斷供電的一個重要組成部份，其投資額和機架電源設(shè)備基本相當(dāng)。目前移動基站采用的都是二十世紀(jì)末發(fā)展起來的閥控式密封鉛酸蓄電池（簡稱VRLA電池）。由于采用了閥控式密封結(jié)構(gòu)，不需要加酸、加水維護(hù)，無酸液、酸霧泄出，可與設(shè)備同機房安放。由于體積小、重量輕、自放電小、少維護(hù)、壽命長、使用方便、安全可靠等特點，深受用戶歡迎。但是我們卻必須看到，一方面這種電池的基本電化學(xué)原理仍然未變，因而其固有的電特性要求不僅沒變，反而要求更嚴(yán)；另一方面這種電池在推廣初期，廠家的說明書有時或多或少地將這種電池稱之為“免維護(hù)”電池，致部份維護(hù)人員認(rèn)為這種電池不需要維護(hù)，這一誤區(qū)至今還有影響。因而科學(xué)地加強對這種蓄電池組的維護(hù)與保養(yǎng)對提高其可用度仍是十分重要的。

　　一是要防止過充。蓄電池的壽命和性能與電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱積累密切相關(guān)，而電池內(nèi)部的熱源主要來之于內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的功率損耗，可以簡單地看著充電電壓和充電電流的乘積。在氧再化合反應(yīng)中，浮充電流會增大而產(chǎn)生較多的熱量，在恒壓充電時，浮充電流又會隨溫度上升而增大，從而又使溫度進(jìn)一步上升。熱失控現(xiàn)象是閥控密封蓄電池的結(jié)構(gòu)方式所造成的特有現(xiàn)象。熱失控常帶來嚴(yán)重危害如電池失水、外殼‘鼓肚子’等，嚴(yán)重者造成電池報廢。防止過充就是要嚴(yán)格按廠家說明書提供充電電壓值?，F(xiàn)在的組合電源均可以設(shè)置，并實現(xiàn)智能化的管理，需要注意的是首先是要設(shè)置正確，其次是未經(jīng)授權(quán)人員平常不可以隨便改動。

　　二是要防止充電不足。和過充正好相反，充電不足主要是充電電壓設(shè)置偏低或過低所致。或者是機架系統(tǒng)出現(xiàn)了問題。

　　三是要防止過放。放電深度與電池設(shè)計充放電循環(huán)次數(shù)（使用壽命）密切相關(guān)。例如放電深度為5 ％時，循環(huán)次數(shù)為10 000次，當(dāng)放電深度為50 ％時，循環(huán)次數(shù)只有800次。過度放電嚴(yán)重者會造成電池?zé)o法再激活到最佳狀態(tài)，甚至報廢。不同的放電速率其放電時間和終止電壓是不同的，所放出的有效容量也是不同的，并且受到環(huán)境溫度的影響。這里不再列表及繪制有關(guān)曲線，不同廠家的電池說明書中是給出了的。維護(hù)人員應(yīng)該予以關(guān)注，并嚴(yán)格按有關(guān)數(shù)據(jù)在監(jiān)控單元中設(shè)定，不得隨便更改。現(xiàn)在機架電源廠家都設(shè)計有電池下電功能，即當(dāng)電池放電至設(shè)定的終止電壓時，通過監(jiān)控指令自動切斷電池放電回路。更有廠家考慮到監(jiān)控單元因故（視其工作電源而定）無法檢測到電池終止電壓或無法發(fā)出指令時另設(shè)備份強制切斷電路。因此維護(hù)人員還應(yīng)在巡檢中關(guān)注這些硬件電路的可靠性，予以檢查與維護(hù)。

　　四是控制環(huán)境溫度。電池溫度升高時，電解液活動加劇，電池內(nèi)阻減小，其浮充電流增大導(dǎo)致導(dǎo)電元件腐蝕加劇，壽命減少；反之，電解液活動減弱，電池內(nèi)阻加大，電池對負(fù)載的放電能力則減弱。所以，對電池溫度的監(jiān)測和環(huán)境溫度的控制與并保持是十分必要的。同時還必須對充電電壓進(jìn)行溫度補償，以避免高溫下的過充和低溫下的欠充。絕大多數(shù)使用VRLA電池組的地方，都把環(huán)境溫度控制在25度左右，加速壽命試驗表明，環(huán)境溫度升高10度，又不對充電電壓進(jìn)行調(diào)整，其電池使用壽命將縮短一半。

　　五是要及時更換故障電池。由于每一個單體的工藝差異，長期浮充下可能逐度漸‘落后’，因此在監(jiān)控單元中會有定期對電池組進(jìn)行均充的管理功能，以期激活這一落后單體，使之不再落后。但經(jīng)常落后，最終可能變成故障電池。我們可以用多種方法來判定其是否己病入膏肓，如對其單獨進(jìn)行容量試驗，或在線測試其內(nèi)阻值等。關(guān)鍵是要及時更換故障電池，這樣對電池組的可用性乃至整組壽命是非常重要的。

　　六是建議定期進(jìn)行電池組的容量測試和放電試驗。容量測試是為了對電池組進(jìn)行體檢，當(dāng)然工作量較大，但從需要和可能性考慮，建議有條件時進(jìn)行抽樣試驗還是必要的。
　
　　以上論述并非基站通信電源維護(hù)保證的全部，但應(yīng)該說是一些主要注意事項。