Силата на телекомуникационния сайт се счита за кръвта на телекомуникационната мрежа, докато батерията се счита за нейния резервоар за кръв, който осигурява гладката работа на мрежата. Поддръжката на батерията обаче винаги е била предизвикателство. Тъй като производителите непрекъснато намаляват цените след централизираното снабдяване, качеството на батериите значително се влошава. Всяка година повече от 70% от повреди в телекомуникационните енергийни системи се дължат на проблеми с батерията, което прави поддръжката на батерията главоболие за персонала по поддръжката. Тази статия предлага анализ на основните причини за повреда на батерията, който може да послужи като полезна справка за други.
1. Преглед на силовото оборудване на място
Електрическото оборудване на обекта се състои от два UPS блока с мощност 40 kVA от известна международна марка. Батериите са монтирани през 2016 г. По-долу има подробна информация:
Информация за UPS |
Информация за батерията |
Марка и модел: Международна марка UPS UL33 |
Марка и модел: 12V 100Ah |
Конфигурация: 40 kVA, 2 модула в паралелна система, всеки с натоварване приблизително 5 kW |
Брой батерии: 30 клетки на група, 2 групи, общо 60 клетки |
Дата на въвеждане в експлоатация: 2006 г. (10 години служба) |
Дата на въвеждане в експлоатация: 2016 г. (5 години служба) |
На 6 юни производителят на UPS извърши рутинна поддръжка, подменяйки AC и DC кондензатори (5 години експлоатация) и вентилатори. По време на теста за разреждане на батерията (20 минути) беше установено, че разреждането на батерията е лошо. Токът на разреждане беше 16А и след 10 минути разреждане напрежението на няколко клетки падна до 11.6V, но не се наблюдаваше издуване на батериите.
Беше установено, че и двете групи батерии на UPS са имали проблеми с издуването по време на проверката. С помощта на мултицет те измериха напрежението на пулсациите при зареждане на батерията (измерено с помощта на настройката за променлив ток), което достигна 7V (далеч надхвърлящо стандарта за поддръжка). В резултат на това те първоначално подозираха, че DC филтърните кондензатори, заменени от инженерите на производителя на UPS, са дефектни, причинявайки прекомерно напрежение на пулсации в DC шината на UPS, което води до издуване на батерията.
2. Ситуация на повреда на място
На 22 юли екипът на НИИ извърши проверка на безопасността на филиал. Те открили, че батериите на UPS системите на 5-ия етаж на сграда са силно издути. Ако имаше прекъсвания на захранването от мрежата, имаше опасения, че батериите може да не се разредят правилно, което потенциално да доведе до злополука. В резултат на това те незабавно препоръчаха на персонала по поддръжката на клона да се свърже с инженерите на производителя, за да организират съвместно проучване на място и сесия за отстраняване на неизправности с трите страни на следващия следобед.
Издуване на 12V батерии
На 23 юли следобед трите страни пристигнаха на място. При проверка се установи, че двата UPS модула функционират нормално, с плаващо напрежение от приблизително 404V за батериите (в съответствие със зададените параметри). Инженерите на производителя са използвали мултицет Fluke 287C (с висока точност) за измерване на напрежението на пулсации при зареждане на батерията, което е приблизително 0,439V. Измервателна клеща Fluke 376 (по-ниска точност) измерва около 0,4 V. Резултатите и от двата инструмента бяха подобни и попадаха в рамките на типичния диапазон на пулсации на напрежението за оборудването (обикновено по-малко от 1% от напрежението на шината). Това показва, че заменените DC кондензатори са съвместими и функционират нормално. Следователно предполагаемата по-рано теория, че подмяната на кондензатора е причинила прекомерно напрежение на пулсации и издуването на батерията, беше изключена.
Мултиметър: 0.439V
Измервателни клещи: приблизително 0,4 V
Прегледът на историческите записи на UPS системата показа, че на 6 юни и двете UPS устройства са преминали 15-минутен тест за разреждане на батерията. След възстановяване на главния превключвател на захранването беше извършено 6-минутно изравнено зареждане, последвано от 14-минутен тест за разреждане на батерията от инженерите на производителя. След теста UPS системата автоматично инициира четири последователни 12-часови изравнени зареждания, като всяка фаза е разделена с интервал от 1 минута, приключвайки в 5:32 сутринта на 9 юни. Оттогава батериите остават в режим на плаващо зареждане.
Допълнително изследване на оригиналните настройки на батерията на UPS разкри следното:
Животът на батерията беше зададен на 48 месеца (4 години), въпреки че реалната продължителност на живота на 12V батерия трябва да бъде 5 години.
Изравненото зареждане беше зададено на 'активирано'.
Ограничението на зарядния ток беше зададено на 10A.
Тригерът за превключване към изравнено зареждане беше зададен на 1A (системата автоматично ще превключи на изравнено зареждане, ако токът на плаващ заряд надвиши 1A, въпреки че стойността по подразбиране за този модел е 0,03C10~0,05C10, което означава, че изравненото зареждане се задейства, когато токът на плаващ заряд достигне 3-5A. Въпреки това, по неизвестни причини, персоналът по поддръжката на производителя беше коригирал това на 0.01C10, което означава, че изравненото зареждане ще се задейства, когато токът на плаващ заряд достигне 1A).
Времето за защита при изравнено зареждане беше зададено на 720 минути (изравненото зареждане спираше автоматично след 12 часа).
3. Анализ на причините за повреда
Въз основа на горните обстоятелства процесът на отказ може да бъде анализиран, както следва:
Двете групи батерии на тази UPS система са били използвани в продължение на 4 години (срокът на експлоатация на 12V батерии е 5 години) и капацитетът на батерията е значително намалял. Преди повредата обаче външният вид на батерията беше нормален, без признаци на издуване. Допълнителен преглед на историческите записи на UPS от 30 януари 2019 г. (записите преди тази дата бяха изчистени) до 6 юни 2020 г. показа, че UPS системата е извършила 12 изравнени зареждания, като най-дългата продължителност е не повече от 15 минути. Това показва, че продължителността на изравнено зареждане, зададена в UPS системата преди поддръжката, е била относително кратка, само 15 минути, и краткотрайното изравнено зареждане на UPS системата няма да доведе до издуване на батериите.
След поддръжка и смяна на кондензатор UPS системата беше рестартирана. Контролната логика идентифицира батерията като новосвързана, така че тя инициира 6-минутно изравнено зареждане и след това превключи на плаващо зареждане. Въпреки това, след последващ 14-минутен тест за разреждане, UPS системата автоматично стартира изравнено зареждане, за да презареди напълно батериите. Поради това, че батериите са били използвани в продължение на 4 години, способността им за вътрешно задържане на заряда се е влошила, което е причинило тока на плаващ заряд да надхвърли 1A, задействайки прага на изравнено зареждане от 1A, зададен в UPS системата (стойността по подразбиране за този модел е 3~5A ток на плаващ заряд, за да задейства изравнено зареждане, но по някаква причина персоналът по поддръжката е променил това на 1A). Това доведе до това, че UPS системата многократно инициира изравнено зареждане, докато вътрешна отворена верига на батерията най-накрая го спря (в противен случай UPS системата щеше да продължи многократно изравнено зареждане, което можеше да доведе до запалване на групата батерии). През този период батериите претърпяха четири непрекъснати цикъла на изравнено зареждане в продължение на 48 часа (всеки цикъл спираше само за 1 минута на всеки 12 часа, преди да възобнови изравненото зареждане). След такова продължително изравнено зареждане батериите в крайна сметка се издуха и дори вентилационните клапани се деформираха.
4. Заключение
Въз основа на горните наблюдения и анализ, причините за повредата на батерията в тази UPS система са следните:
Пряката причина беше неправилната настройка на параметрите за зареждане на UPS системата, което доведе до непрекъснато изравнено зареждане в продължение на 48 часа само с интервали от 1 минута между всеки цикъл. Дори новите батерии не биха издържали на такова продължително и интензивно изравнено зареждане, което в този случай води до повреда на батерията.
Моделът на UPS системата е ранен дизайн с функционални ограничения. Този по-стар UPS модел (проектиран преди 20 години) нямаше настройката 'време за защита на изравнен интервал на зареждане' (други марки обикновено задават този интервал на 7 дни), което води до непрекъснати множество изравнени цикли на зареждане.
Производителността на батериите се влоши поради възрастта (4 години експлоатация), с намален капацитет на разреждане и лошо задържане на заряда. Преди 6 юни прагът за преобразуване на изравнен към плаващ заряд беше зададен необосновано нисък (само 1 A за 100Ah батерии). Стойността по подразбиране на UPS системата е 3~5A, но персоналът по поддръжката необяснимо я промени на 1A.
UPS системата е била в експлоатация в продължение на 14 години, доста над възрастта за извеждане от експлоатация, което прави грешките в измерването неизбежни. Тези грешки може да са причинили системата многократно да инициира изравнено зареждане поради неточно откриване на ток.
За щастие, отворена верига в една от клетките на батерията попречи на UPS системата да продължи повтарящите се цикли на изравнено зареждане след четвъртото изравнено зареждане, като по този начин се избегне възможността батериите да се запалят.
5. Коригиращи мерки при повреда
Оздравителните мерки включват два аспекта:
Първо, временно променете параметрите за зареждане на батерията на UPS:
Деактивирайте настройката за изравнено зареждане в UPS системата.
Регулирайте тока на задействане за превключване от плаващо зареждане към изравнено зареждане до 3A (въпреки че 3A все още е малко ниско, тъй като минимумът по подразбиране е 3A, но преди беше зададен на 1A).
Регулирайте времето за защита при изравнено зареждане на 1 час (преди това зададено на 12 часа).
Второ, клонът смени двете групи батерии с резервни батерии, но резервните батерии са с капацитет само 50 Ah, така че могат да се използват само за временни аварийни цели. Има планове за прехвърляне на товара от UPS системата към други източници на енергия в бъдеще, за да се решат напълно проблемите с безопасността на електрозахранването.
Операторът харчи значителна сума годишно за услуги по поддръжка на UPS системата, но поради небрежността и невниманието на персонала по поддръжката, те дори погрешно промениха стойностите по подразбиране на UPS системата, което е наистина невероятно. Препоръчително е производителят на UPS да се отнася сериозно към поддръжката на своите продукти и да избягва допускането на такива основни грешки в бъдеще, подобрявайки качеството на своите услуги по поддръжка. Междувременно се предлага операторът също да обърне по-голямо внимание на последващите услуги по поддръжка, предоставени от производителя на UPS, и да създаде система за оценка, за да подобрява непрекъснато безопасната и надеждна работа на UPS системата.
