الأسباب الرئيسية لتقصير عمر البطارية في المحطات الأساسية

1. دور مجموعات البطاريات في أنظمة الاتصالات

في الوقت الحالي، تستخدم أغلب أنظمة الطاقة في الاتصالات بطاريات الرصاص الحمضية المختومة ذات الصمامات المنظمة المتقدمة (في آر إل إيه). وعادة ما يكون جهد هذه البطاريات أحادي الخلية 2 فولت ويتم توصيلها على التوالي لتشكيل أنظمة 48 فولت أو 24 فولت. وتتمثل الوظائف الأساسية لهذه البطاريات في حماية معدات الاتصالات وضمان التشغيل السلس للشبكة. وفيما يتعلق بحماية المعدات، تلعب البطاريات، جنبًا إلى جنب مع أنظمة يو بي إس وأنظمة إمداد الطاقة بالتبديل، دورًا حيويًا في منع ارتفاعات الجهد والارتفاعات المفاجئة والتقلبات العابرة من الشبكة الكهربائية، وحماية أجهزة الاتصالات بشكل فعال ومنع انقطاع التيار الكهربائي في الموقع. وفيما يتعلق بتشغيل الشبكة، تعمل البطاريات، جنبًا إلى جنب مع أنظمة يو بي إس وأنظمة إمداد الطاقة بالتبديل، على الحفاظ على تشغيل النظام أثناء انقطاع التيار الكهربائي وتصفية جهد الضوضاء، مما يضمن جودة الاتصالات.

بمجرد تركيبها في محطات الاتصالات الأساسية، لا تتطلب هذه البطاريات عادةً استبدالها لعدة سنوات. لذلك، من الأهمية بمكان تعزيز صيانة البطارية لتحسين ظروف تشغيلها، مما قد يؤدي بدوره إلى إطالة عمر البطارية بشكل فعال. تلعب مراقبة البطارية عبر الإنترنت دورًا لا غنى عنه في صيانة أنظمة الطاقة في الاتصالات، وخاصة في البيئات غير المأهولة.

2. الحالة الحالية لتكنولوجيا البطاريات في أنظمة الاتصالات

تعتبر حزم البطاريات جزءًا أساسيًا من مصدر الطاقة غير المنقطع للتيار المستمر لمحطة القاعدة، مع استثمارات مماثلة لتلك الموجودة في معدات إمداد الطاقة بالتبديل. تستخدم معظم محطات القاعدة المتنقلة بطاريات الرصاص الحمضية المختومة المنظمة بالصمامات (في آر إل إيه) التي تم تطويرها في أواخر القرن العشرين. نظرًا لبنيتها المختومة المنظمة بالصمامات، لا تتطلب هذه البطاريات صيانة حمضية أو مائية، وهي خالية من تسرب الحمض أو الضباب، ويمكن تركيبها جنبًا إلى جنب مع المعدات في نفس الغرفة. وهي شائعة بسبب حجمها الصغير ووزنها الخفيف وتفريغها الذاتي المنخفض وصيانتها البسيطة وعمرها الطويل وراحتها وموثوقيتها. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أنه في حين تظل المبادئ الكهروكيميائية لبطاريات في آر إل إيه دون تغيير، فإن المتطلبات المتزايدة لأداء البطارية جعلت صيانتها أكثر صرامة. بالإضافة إلى ذلك، في وقت مبكر، أشار المصنعون أحيانًا إلى هذه البطاريات على أنها خالية من الصيانة، مما دفع بعض أفراد الصيانة إلى الاعتقاد بأن البطاريات لا تتطلب أي صيانة. كان لهذا المفهوم الخاطئ تأثير دائم، مما أدى إلى عدم الاهتمام الكافي بصيانة البطاريات واختبارها.

من الاستخدام الحالي لبطاريات المحطات الأساسية، فإن المشكلات الأكثر شيوعًا هي فقدان السعة السريع وقصر العمر الافتراضي وانقطاعات الموقع المتكررة. تلبي جودة البطاريات من كبار مصنعي في آر إل إيه متطلبات المشغل بشكل عام، على الرغم من وجود اختلافات في الجودة والأداء بين الشركات المصنعة. ومع ذلك، فإن جودة البطارية نفسها ليست السبب الرئيسي لفقدان السعة السريع وقصر العمر الافتراضي. بالنظر إلى بنية البطارية والأداء والظروف في الموقع، فمن الواضح أنه في ظل الظروف العادية، يجب أن تدوم بطاريات في آر إل إيه لمدة 1-4 سنوات دون انخفاض كبير في السعة. ترتبط العوامل الأساسية التي تؤثر على عمر البطارية ببيئة التشغيل وممارسات الصيانة في المحطات الأساسية.

الأسباب الرئيسية لفقدان السعة السريع وتقصير عمر بطاريات المحطة الأساسية:

انقطاع التيار الكهربائي المتكرر وفترات انقطاع التيار الكهربائي الطويلة وغير المنتظمة: يمكن أن يؤدي الشحن والتفريغ المتكرر للبطاريات بسبب انقطاع التيار الكهربائي إلى فشل البطارية المبكر. ومن المشكلات الشائعة كبريتات الألواح السالبة، وهي علامة نموذجية على فقدان السعة المبكر. إذا تعرضت محطة القاعدة لانقطاعات متكررة للتيار الكهربائي، فإن البطارية تفرغ قبل إعادة شحنها بالكامل، مما يؤدي إلى نقص الشحن. ويؤدي نقص الشحن المتكرر إلى فقدان السعة التراكمي، مما يتسبب في انخفاض سعة البطارية بشكل كبير في وقت قصير وتقصير عمرها الافتراضي.

إعدادات غير صحيحة لمصدر طاقة المفتاح: إذا كانت إعدادات الجهد لحماية انخفاض الجهد وإعادة ضبط جهد مصدر طاقة المفتاح لمحطة القاعدة منخفضة للغاية، فقد تتعرض البطارية لتفريغ زائد أو تفريغ عميق، مما يؤدي إلى تسريع كبريتات الألواح السالبة. يجب ضبط قيم حماية انخفاض الجهد المناسبة بناءً على تيار الحمل. حاليًا، غالبًا ما يتم ضبط حماية انخفاض الجهد على قيمة منخفضة للغاية، مما يؤدي إلى التفريغ الزائد، وعندما يتم تفريغ البطارية بشكل متكرر وعدم إعادة شحنها بالكامل، يتم تقصير عمرها بشكل كبير.

بيئة تشغيل قاسية: بعد انقطاع التيار الكهربائي، إذا لم يكن لدى المحطة الأساسية تكييف هواء، ترتفع درجة الحرارة الداخلية، مما يقلل من عمر البطارية. إذا كان نظام تكييف الهواء معيبًا ولم يتم إصلاحه في الوقت المناسب، أو إذا منع انقطاع التيار الكهربائي التيار المتردد من العمل، فقد تتجاوز درجات الحرارة في المحطة 70 درجة مئوية، مما يؤثر بشدة على أداء البطارية. تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تسريع الهروب الحراري، مما يتسبب في تآكل الألواح الإيجابية وتشوه اللوحة وتورم البطارية أو تشققها، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض سريع في سعة البطارية وتقصير عمرها.

الفشل في إعادة الشحن بعد التفريغ: في بعض المناطق النائية، تكون انقطاعات التيار الكهربائي متكررة وتستمر لفترات طويلة. إذا تم تفريغ البطارية إلى جهدها النهائي ولم يتم إعادة شحنها في الوقت المناسب، تنخفض سعة البطارية، ويقصر عمرها الافتراضي. وبالمثل، إذا كان جهد الشحن العائم لمصدر الطاقة منخفضًا للغاية، فقد تظل البطارية في حالة نقص الشحن لفترات طويلة.

3. ضرورة مراقبة البطارية

كما ناقشنا سابقًا، فإن نظام طاقة الاتصالات هو العمود الفقري لشبكة الاتصالات، والبطارية الاحتياطية هي خط الدفاع الأخير. بمجرد وقوع حادث بسبب فشل البطارية في غرفة معدات الاتصالات، يمكن أن تكون العواقب كارثية. لضمان التشغيل السلس لشبكات الاتصالات، يركز المشغلون بشكل متزايد على صيانة البطارية واختبارها. لقد تبنوا معايير صيانة صارمة، مثل معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات 1189-2005، ويعتمدون الآن على أنظمة مراقبة أكثر فعالية.

إن طرق الصيانة التقليدية، مثل اختبارات التفريغ الدورية، لها حدود بسبب القيود المفروضة على الأفراد، والمواقع النائية، وأوقات الاختبار الطويلة. توفر أنظمة مراقبة البطارية العديد من المزايا مقارنة بالطرق التقليدية:

تقليل العمالة اليدوية اللازمة لإجراء القياسات في الموقع وفحص البطارية.

مراقبة حالة صحة البطارية بشكل مستمر دون الحاجة إلى زيارات دورية، مما يوفر التكاليف.

تعزيز موثوقية إمدادات الطاقة، مما يقلل من وقت تعطل النظام.

الاستبدال المبكر للبطاريات الفاشلة قبل أن تؤثر على الخلايا الأخرى، وبالتالي إطالة عمر نظام البطارية الإجمالي.

إدارة أفضل لدورات استبدال البطاريات، وضمان الشراء الاستباقي وتقليل الحاجة إلى الاستبدال بكميات كبيرة.

تحسين رضا العملاء من خلال تقليل انقطاعات الطاقة.

تحسين موثوقية النظام وسعة الإنتاج من خلال تحديد البطاريات الفاشلة في وقت مبكر.

استخدام تقنية قياس المعاوقة الحاصلة على براءة اختراع للكشف عن مشاكل البطارية في المراحل المبكرة.

المراقبة عن بعد وتحليل الاتجاهات وتحسين كفاءة الإدارة.

التتبع الدقيق لأداء البطارية أثناء انقطاع التيار الكهربائي، وتحسين التخطيط التشغيلي والاستعداد.

على الرغم من أن تنفيذ أنظمة مراقبة البطاريات يزيد من تكاليف التشغيل في الأمد القريب، فإن الفوائد طويلة الأجل - مثل إطالة عمر البطارية بنسبة 30%، وتقليل عبء العمل المتعلق بالصيانة بنسبة 75%، وخفض تكاليف الصيانة بنسبة 80% - تجعلها استثمارًا يستحق العناء. كما أنها تقلل من انقطاع الخدمة في الموقع، وتحسن موثوقية الاتصالات ورضا العملاء.