Principali cause della riduzione della durata della batteria nelle stazioni base

1. Il ruolo dei pacchi batteria nei sistemi di comunicazione

Attualmente, la maggior parte dei sistemi di alimentazione per comunicazioni utilizza batterie al piombo sigillate regolate da valvola (VRLA) avanzate. Queste batterie hanno in genere una tensione di cella singola di 2 V e sono collegate in serie per formare sistemi da 48 V o 24 V. Le funzioni principali di queste batterie sono proteggere le apparecchiature di comunicazione e garantire il regolare funzionamento della rete. In termini di protezione delle apparecchiature, le batterie, insieme ai gruppi di continuità (UPS) e ai sistemi di alimentazione a commutazione, svolgono un ruolo fondamentale nel prevenire sovratensioni, picchi e transitori dalla rete elettrica, proteggendo efficacemente i dispositivi di comunicazione e prevenendo interruzioni del sito. Per quanto riguarda il funzionamento della rete, le batterie, insieme ai sistemi UPS e di alimentazione a commutazione, mantengono il funzionamento del sistema durante le interruzioni di corrente e filtrano la tensione di rumore, garantendo la qualità della comunicazione.

Una volta installate nelle stazioni base di comunicazione, queste batterie in genere non richiedono sostituzione per diversi anni. Pertanto, è fondamentale migliorare la manutenzione della batteria per migliorarne le condizioni operative, il che a sua volta può estendere efficacemente la durata della batteria. Il monitoraggio online della batteria svolge un ruolo indispensabile nella manutenzione dei sistemi di alimentazione delle comunicazioni, specialmente in contesti non presidiati.

2. Stato attuale della tecnologia delle batterie nei sistemi di comunicazione

I pacchi batteria sono una parte fondamentale dell'alimentazione elettrica ininterrotta CC della stazione base, con investimenti paragonabili a quelli delle apparecchiature di alimentazione a commutazione. La maggior parte delle stazioni base mobili utilizza batterie al piombo sigillate con regolazione a valvola (VRLA) sviluppate alla fine del XX secolo. Grazie alla loro struttura sigillata con regolazione a valvola, queste batterie non richiedono manutenzione con acido o acqua, sono prive di perdite o nebbia di acido e possono essere installate insieme alle apparecchiature nella stessa stanza. Sono popolari per le loro dimensioni compatte, il peso leggero, la bassa autoscarica, la manutenzione minima, la lunga durata, la praticità e l'affidabilità. Tuttavia, è importante notare che mentre i principi elettrochimici delle batterie VRLA rimangono invariati, le crescenti richieste di prestazioni delle batterie hanno reso la loro manutenzione più rigorosa. Inoltre, all'inizio, i produttori a volte si riferivano a queste batterie come "senza manutenzione, ", portando alcuni addetti alla manutenzione a credere che le batterie non richiedessero manutenzione. Questa idea sbagliata ha avuto un impatto duraturo, con conseguente scarsa attenzione alla manutenzione e ai test delle batterie.

Dall'uso attuale delle batterie delle stazioni base, i problemi più comuni sono la rapida perdita di capacità, la breve durata e le frequenti interruzioni del sito. La qualità delle batterie dei principali produttori di VRLA generalmente soddisfa i requisiti degli operatori, sebbene vi siano differenze di qualità e prestazioni tra i produttori. Tuttavia, la qualità della batteria in sé non è la ragione principale della rapida perdita di capacità e della durata ridotta. Considerando la struttura della batteria, le prestazioni e le condizioni in loco, è evidente che in circostanze normali, le batterie VRLA dovrebbero durare 1-4 anni senza un calo significativo della capacità. I ​​fattori principali che influenzano la durata della batteria sono correlati all'ambiente operativo e alle pratiche di manutenzione presso le stazioni base.

Cause principali della rapida perdita di capacità e della ridotta durata delle batterie delle stazioni base:

Frequenti interruzioni di corrente e tempi di interruzione di corrente lunghi e irregolari: la frequente carica e scarica delle batterie dovuta a interruzioni di corrente può portare al guasto precoce della batteria. Un problema comune è la solfatazione delle piastre negative, che è un tipico segno di perdita di capacità precoce. Se una stazione base subisce frequenti interruzioni di corrente, la batteria si scarica prima di essere completamente ricaricata, portando a una sottocarica. Una sottocarica ripetuta determina una perdita di capacità cumulativa, causando una riduzione significativa della capacità della batteria in breve tempo e riducendone la durata.

Impostazioni di alimentazione dell'interruttore non corrette: se le impostazioni di tensione per la protezione da sottotensione e la tensione di ripristino per l'alimentazione dell'interruttore della stazione base sono troppo basse, la batteria può subire una scarica eccessiva o una scarica profonda, che accelera la solfatazione delle piastre negative. I valori di protezione da sottotensione corretti devono essere impostati in base alla corrente di carico. Attualmente, la protezione da sottotensione è spesso impostata troppo bassa, portando a una scarica eccessiva e quando la batteria viene ripetutamente scaricata eccessivamente e non completamente ricaricata, la sua durata è notevolmente ridotta.

Ambiente operativo difficile: dopo interruzioni di corrente, se la stazione base non ha aria condizionata, la temperatura interna aumenta, riducendo la durata della batteria. Se il sistema di aria condizionata è difettoso e non viene riparato in tempo, o se le interruzioni di corrente impediscono il funzionamento dell'AC, le temperature nella stazione possono superare i 70 °C, il che influisce gravemente sulle prestazioni della batteria. Le alte temperature accelerano la fuga termica, causando corrosione delle piastre positive, deformazione delle piastre e rigonfiamento o rottura della batteria, portando infine a una rapida diminuzione della capacità della batteria e a una durata ridotta.

Mancata ricarica dopo scarica: in alcune aree remote, le interruzioni di corrente sono frequenti e durano per lunghi periodi. Se la batteria si scarica fino alla sua tensione di terminazione e non viene ricaricata in modo tempestivo, la capacità della batteria diminuisce e la sua durata si accorcia. Analogamente, se la tensione di carica flottante dell'alimentatore switch è troppo bassa, la batteria potrebbe rimanere in uno stato di carica insufficiente per lunghi periodi.

3. La necessità del monitoraggio della batteria

Come discusso in precedenza, il sistema di alimentazione delle comunicazioni è la spina dorsale della rete di comunicazione e la batteria di backup è l'ultima linea di difesa. Una volta che si verifica un incidente dovuto a un guasto della batteria nella sala delle apparecchiature di comunicazione, le conseguenze possono essere catastrofiche. Per garantire il regolare funzionamento delle reti di comunicazione, gli operatori si stanno concentrando sempre di più sulla manutenzione e sui test delle batterie. Hanno adottato rigorosi standard di manutenzione, come IEEE1189-2005, e ora si affidano a sistemi di monitoraggio più efficaci.

I metodi di manutenzione tradizionali, come i test periodici di scarica, hanno delle limitazioni dovute a vincoli di personale, sedi remote e lunghi tempi di test. I sistemi di monitoraggio delle batterie offrono diversi vantaggi rispetto ai metodi tradizionali:

Riduzione del lavoro manuale per le misurazioni in loco e l'ispezione delle batterie.

Monitoraggio continuo dello stato di salute della batteria senza necessità di visite periodiche, con conseguente risparmio sui costi.

Maggiore affidabilità dell'alimentazione elettrica, riducendo i tempi di inattività del sistema.

Sostituzione tempestiva delle batterie difettose prima che possano danneggiare altre celle, prolungando così la durata complessiva del sistema di batterie.

Una migliore gestione dei cicli di sostituzione delle batterie, garantendo un approvvigionamento proattivo e riducendo la necessità di sostituzioni in blocco.

Maggiore soddisfazione del cliente riducendo al minimo le interruzioni di corrente.

Maggiore affidabilità del sistema e capacità produttiva grazie all'identificazione precoce delle batterie difettose.

Utilizzo della tecnologia brevettata di misurazione dell'impedenza per rilevare i problemi della batteria nelle fasi iniziali.

Monitoraggio remoto e analisi delle tendenze, migliorando l'efficienza della gestione.

Monitoraggio accurato delle prestazioni della batteria durante le interruzioni di corrente, migliorando la pianificazione e la prontezza operativa.

Sebbene l'implementazione di sistemi di monitoraggio delle batterie aumenti i costi operativi a breve termine, i vantaggi a lungo termine, come l'estensione della durata della batteria del 30%, la riduzione del carico di lavoro di manutenzione del 75% e l'abbassamento dei costi di manutenzione dell'80%, lo rendono un investimento utile. Riduce inoltre le interruzioni del sito, migliorando l'affidabilità delle comunicazioni e la soddisfazione del cliente.