蓄电池组电压差对通信基站的工程风险分析

　　接触抖动 电压震荡 通信阻断 

　　1 引言 

　　为提高通信基站蓄电池组接入系统的安全性，通过分析一次蓄电池组安全整改的案例，发现因操作流程失误出现高电压冲击损毁设备板件导致基站通信阻断的现象。经过实验，实测得出电池接入开关电源系统的安全压差应控制在0.5 v以内，以杜绝隐患，确保网络安全，提升用户感知度。 

　　2 基站电池入网工程事故案例 

　　通信基站（注：泉港惠北（塔厝）基站）在某次线路安全整改过程中，工程队计划缩短2组光宇400 ah蓄电池线路重新盘整，在离线割完第一组电池线后，准备上熔丝时，由于不够果断，产生火花。工程队商量后决定采用另一种“上线”方法：即拆下第12#与第13#蓄电池的一个接线头，先上熔丝，再接上第12#与第13#蓄电池刚才被拆下来的接线头。根据通信电源设备安装设计规范可知，该方法的工艺性、安全性更差，接线过程中操作过电压与系统压差同时起作用，瞬间泄放较大的冲击电流导致电池接线柱周围的铅全部融化，击穿基站12块nokia载频，烧毁4块中达开关电源mcs-48/200-glu整流模块，电源电压波动超过d级防浪涌限压值，浪涌模块烧毁，操作人员烧伤手掌，事故导致重要vip站点通信阻断36小时，直接经济损失约25万元，导致片区大量用户投诉。开关电源熔丝触头及电池组接线端等均有不同程度的烧蚀，如图1、图2所示： 

　　3 故障原因分析 

　　通信基站阻断原因通常分为无线设备故障、传输设备故障和动力环境故障等几个维度，本故障案例较明显地可定位为动力环境故障导致。事故原因分析流程图如图3所示。 

　　4 板件损坏及负载宕机的事故分析 

　　在工程中，电池组2满容量，并始终接在系统上，系统电压53.5 vdc，设离线电池组1电压在48.5 vdc，在接入过程中因存在较大的电压差，电池接入时如果存在接触抖动，切口产生火花，系统产生浪涌或电压震荡，则直接冲击并损坏后端设备。 

　　通过实验对比不同电压差的接入情况： 

　　（1）假设电池组2电压为53.5 v，电池组1以电压48.5 v接入母排时，压差高达5 v，接触点出现两次抖动，利用示波器观测可见最小跌落电压为23.7 v，最高电压93 v，出现震荡之后恢复稳定，如图4所示： 

　　（2）假设电池组2电压为53.5 v，电池组1以电压53 v接入母排，接触点出现两次抖动，可见到最小跌落电压为50.5 v，出现震荡之后恢复稳定，如图5所示。 

　　（3）当电池组2电压为53.5 v，电池组1以电压53.5 v接入母排，接触点出现两次抖动，可见到负载上的电压基本没有阶跃，压差小于0.5 v情况下的电压变化情况如图6所示： 

　　实验结果分析：由于本次工程基站并没有进行电池放电，被施工组蓄电池静置时间不超过2小时，因此其电压差应趋近于上述（2）的条件，压差为0.5 v或更大些。设接触点出现两次抖动，最小跌落电压为50.5 v，出现震荡之后恢复稳定，不至于造成系统宕机和模块烧毁等事故。 

　　由于原来接在电源系统上的电池组处于浮充状态，电压比新接入的电池组的端电压高，因此会对新接入的电池组充电，由于充电刚开始的瞬间存在较大冲击电流，且原来系统上的电池组2对新接入的电池组1的放电电流是不可控的，瞬间达到很大的冲击电流，相当于系统给具有非线性阻抗特性的电气设备供电，故产生高次谐波和浪涌电压导致供电系统的电压、电流波形畸变，系统中的电气设备受冲击而损坏。 

　　5 结论   　　本案例说明，在电池接入系统母排瞬间，电池端和负载端电压存在电压畸变，可能超过负载的正常工作电压范围。从测试的结果看，电压畸变的程度有一定的偶然性，即与电池的放电程度、熔丝接入时的果断程度、负载特性等有一定关系，畸变较小时不会影响后端负载。因此可以看出： 

　　（1）电池接入母排时两组电池压差越小，系统电压阶跃越小，震荡就越小。 

　　（2）如果熔丝触点接入时没有抖动，一次稳定接触，则震荡也很小，没有冲击现象。 

　　解决方案：一是严格要求电池接入时必须保证电池端电压与电源系统电压差在0.5 vdc以内，避免接入时系统打火，减少对通信网络的浪涌冲击。二是电池放电测试后，建议利用应急开关电源先对电池离网单独充电，当充电静置后的电池电压与电源系统电压差在0.5 vdc以内时才接入。三是熔丝接入熔丝座时必须采用专用工具，动作干练，一气呵成，避免出现抖动现象。 

　　工程随工人员须同时是工程的安全员和工艺员，人员要熟知工程内容、懂风险分析以及申报流程，重要站点割接工作应安排在话务闲时开展，须了解工艺过程安全把控，会组织简单故障的现场排除，减少事故造成的损失。 

　　其他注意事项：在线割接必须使用绝缘工具，防止短路事故；首站电源割接必要时可以请技术专家或厂家工程师现场指导。