Snaga telekom lokacije smatra se krvlju telekom mreže, dok se baterija smatra njenim rezervoarom krvi, koji štiti nesmetan rad mreže. Međutim, održavanje baterija je uvijek bilo izazovan aspekt. Budući da proizvođači kontinuirano snižavaju cijene nakon centralizirane nabave, kvalitet baterija je značajno opao. Svake godine, više od 70% kvarova telekomunikacionog elektroenergetskog sistema pripisuje se problemima s baterijom, što održavanje baterije čini glavoboljom za osoblje za održavanje. Ovaj članak nudi analizu glavnih uzroka kvara baterije, što može poslužiti kao korisna referenca za druge.
1. Pregled električne opreme na licu mjesta
Oprema za napajanje na licu mjesta sastoji se od dvije UPS jedinice od 40kVA poznatog međunarodnog brenda. Baterije su ugrađene 2016. godine. U nastavku su detaljne informacije:
Informacije o UPS-u |
Informacije o bateriji |
Marka i model: Međunarodni brend UPS UL33 |
Marka i model: 12V 100Ah |
Konfiguracija: 40 kVA, 2 jedinice u paralelnom sistemu, svaka sa opterećenjem od približno 5 kW |
Broj baterija: 30 ćelija po grupi, 2 grupe, ukupno 60 ćelija |
Datum puštanja u rad: 2006. (10 godina radnog staža) |
Datum puštanja u rad: 2016 (5 godina radnog staža) |
6. juna, proizvođač UPS-a je izvršio rutinsko održavanje, zamjenjujući AC i DC kondenzatore (5 godina rada) i ventilatore. Tokom testiranja pražnjenja baterije (20 minuta), ustanovljeno je da su performanse pražnjenja baterije bile loše. Struja pražnjenja je bila 16A, a nakon 10 minuta pražnjenja napon nekoliko ćelija je pao na 11,6V, ali nije uočeno izbočenje baterija.
Utvrđeno je da su obje grupe baterija UPS-a imale problema sa ispupčenjem tokom inspekcije. Koristeći multimetar, izmjerili su napon punjenja baterije (mjeren pomoću postavke AC), koji je bio čak 7V (daleko premašujući standard održavanja). Kao rezultat toga, oni su u početku sumnjali da su kondenzatori DC filtera koje su zamijenili inženjeri proizvođača UPS-a bili neispravni, uzrokujući prekomjerno mreškanje napona na UPS-ovoj DC magistrali, što je dovelo do ispupčenja baterije.
2. Situacija kvara na licu mjesta
Tim Istraživačkog instituta je 22. jula izvršio inspekciju sigurnosti u poslovnici. Otkrili su da su baterije UPS sistema na 5. spratu zgrade jako ispupčene. Ako bi došlo do nestanka struje iz mreže, strahovalo se da se baterije neće pravilno isprazniti, što bi moglo dovesti do nesreće. Kao rezultat toga, odmah su preporučili da osoblje za održavanje podružnice kontaktira inženjere proizvođača kako bi dogovorili zajedničku istragu na licu mjesta i sesiju rješavanja problema sa sve tri strane sljedećeg popodneva.
Izbočenje 12V baterija
Popodne 23. jula, tri strane su stigle na lice mesta. Inspekcijom je utvrđeno da oba UPS uređaja normalno funkcionišu, sa naponom plutanja od približno 404V za baterije (u skladu sa postavljenim parametrima). Inženjeri proizvođača su koristili Fluke 287C multimetar (visoke preciznosti) za mjerenje napona talasanja pri punjenju baterije, koji je bio približno 0,439 V. Fluke 376 stezaljka (niža tačnost) mjerila je oko 0,4 V. Rezultati oba instrumenta su bili slični i spadali su u tipičan raspon napona talasanja za opremu (uglavnom manje od 1% napona magistrale). Ovo je ukazivalo da su zamijenjeni DC kondenzatori usklađeni i normalno funkcionišu. Stoga je ranije sumnjiva teorija da je zamjena kondenzatora uzrokovala preveliki napon mreškanja i izbočenje baterije isključena.
Multimetar: 0,439V
Merač stezaljki: približno 0,4V
Pregled istorijskih zapisa UPS sistema pokazao je da su 6. juna oba UPS uređaja bila podvrgnuta 15-minutnom testu pražnjenja baterije. Nakon vraćanja glavnog prekidača za napajanje, izvršeno je 6-minutno izjednačeno punjenje, nakon čega je uslijedio 14-minutni test pražnjenja baterije od strane inženjera proizvođača. Nakon testa, UPS sistem je automatski pokrenuo četiri uzastopna 12-časovna izjednačena punjenja, sa svakom fazom odvojenom intervalom od 1 minuta, zaključno sa 9. juna u 5:32.
Daljnjim pregledom originalnih postavki UPS baterije otkriveno je sljedeće:
Vijek trajanja baterije je postavljen na 48 mjeseci (4 godine), iako bi stvarni životni vijek baterije od 12 V trebao biti 5 godina.
Izjednačeno punjenje je postavljeno na 'omogućeno'.
Granica struje punjenja je postavljena na 10A.
Okidač za prelazak na ujednačeno punjenje je postavljen na 1A (sistem bi se automatski prebacio na izjednačeno punjenje ako je struja punjenja u plutanju premašila 1A, iako je zadana vrijednost za ovaj model 0,03C10~0,05C10, što znači da se ujednačeno punjenje aktivira kada struja plivajućeg punjenja dostigne 3-5A, međutim, proizvođač je zbog nepoznatog razloga podesio ovo održavanje. 0.01C10, što znači da će se ujednačeno punjenje pokrenuti kada struja punjenja u plutanju dostigne 1A).
Vrijeme zaštite izjednačenog punjenja je postavljeno na 720 minuta (ujednačeno punjenje bi se automatski zaustavilo nakon 12 sati).
3. Analiza uzroka kvarova
Na osnovu gore navedenih okolnosti, proces kvara se može analizirati na sljedeći način:
Dve grupe baterija ovog UPS sistema su bile u upotrebi 4 godine (vek trajanja 12V baterija je 5 godina), a kapacitet baterije je značajno smanjen. Međutim, prije kvara, vanjski izgled baterije je bio normalan, bez znakova ispupčenja. Daljnji pregled istorijskih zapisa UPS-a od 30. januara 2019. (zapisi pre ovog datuma su obrisani) do 6. juna 2020. godine, pokazao je da je UPS sistem izvršio 12 ujednačenih punjenja, a najduže trajanje nije bilo duže od 15 minuta. Ovo ukazuje da je izjednačeno trajanje punjenja postavljeno u UPS sistemu prije održavanja bilo relativno kratko, samo 15 minuta, a kratkoročno izjednačeno punjenje UPS sistema neće uzrokovati ispupčenje baterija.
Nakon održavanja i zamjene kondenzatora, UPS sistem je ponovo pokrenut. Kontrolna logika je identificirala bateriju kao novo spojenu, tako da je pokrenula 6-minutno izjednačeno punjenje, a zatim se prebacila na plivajuće punjenje. Međutim, nakon naknadnog 14-minutnog testa pražnjenja, UPS sistem je automatski započeo ravnomjerno punjenje kako bi potpuno napunio baterije. Zbog baterija koje su bile u upotrebi 4 godine, njihova unutrašnja sposobnost zadržavanja punjenja se pogoršala, što je uzrokovalo da struja plivajućeg punjenja premaši 1A, što je pokrenulo prag izjednačenog punjenja od 1A postavljen u UPS sistemu (podrazumevana vrijednost za ovaj model je 3~5A plivajuća struja punjenja za pokretanje izjednačenog punjenja, ali je za neki modal 1 osoba imala razlog za održavanje). To je rezultiralo time da je UPS sistem više puta inicirao izjednačeno punjenje sve dok ga interni otvoreni krug baterije konačno nije zaustavio (U suprotnom, UPS sistem bi nastavio sa ponovljenim izjednačenim punjenjem, što bi moglo dovesti do zapaljenja grupe baterija). Tokom ovog perioda, baterije su bile podvrgnute četiri kontinuirana ujednačena ciklusa punjenja u trajanju od 48 sati (svaki ciklus je pauziran na samo 1 minutu svakih 12 sati prije nego što se nastavi sa izjednačenim punjenjem). Nakon tako dugotrajnog ujednačenog punjenja, baterije su na kraju razvile ispupčenje, pa su se čak i ventili za odzračivanje deformirali.
4. Zaključak
Na osnovu gore navedenih zapažanja i analize, uzroci kvara baterije u ovom UPS sistemu su sljedeći:
Direktan uzrok je bilo nepravilno podešavanje parametara punjenja UPS sistema, što je dovelo do neprekidnog ujednačenog punjenja tokom 48 sati sa samo 1-minutnim intervalima između svakog ciklusa. Čak ni nove baterije ne bi izdržale tako dugotrajno i intenzivno ujednačeno punjenje, što bi u ovom slučaju dovelo do kvara baterije izbočenog.
Model UPS sistema je rani dizajn sa funkcionalnim ograničenjima. Ovom starijem modelu UPS-a (dizajniran prije 20 godina) nedostajala je postavka „vrijeme zaštite izjednačenog intervala punjenja“ (drugi brendovi obično postavljaju ovaj interval na 7 dana), što rezultira kontinuiranim višestrukim izjednačenim ciklusima punjenja.
Performanse baterija su se pogoršale zbog starosti (4 godine rada), sa smanjenim kapacitetom pražnjenja i lošim zadržavanjem punjenja. Prije 6. juna, prag struje konverzije izjednačenog u plivajuće punjenje bio je postavljen nerazumno nisko (samo 1A za baterije od 100Ah). Podrazumevana vrednost UPS sistema je 3~5A, ali je osoblje za održavanje neobjašnjivo promenilo na 1A.
UPS sistem je bio u funkciji 14 godina, što je znatno više od njegovog veka trajanja, zbog čega su greške u merenju bile neizbežne. Ove greške su možda dovele do toga da sistem više puta inicira izjednačeno punjenje zbog netačne detekcije struje.
Srećom, prekid strujnog kruga u jednoj od ćelija baterije spriječio je UPS sistem da nastavi ponavljane cikluse izjednačenog punjenja nakon četvrtog izjednačenog punjenja, čime je izbjegnuta mogućnost da se baterije zapale.
5. Popravne mjere za kvar
Popravne mjere uključuju dva aspekta:
Prvo, privremeno izmijenite parametre punjenja UPS baterije:
Onemogućite postavku izjednačenog punjenja u UPS sistemu.
Podesite struju okidača za prebacivanje sa plivajućeg punjenja na izjednačeno punjenje na 3A (iako je 3A još uvijek nešto nisko, jer je zadani minimum 3A, ali je prethodno bio postavljen na 1A).
Podesite izjednačeno vrijeme zaštite od punjenja na 1 sat (prethodno postavljeno na 12 sati).
Drugo, poslovnica je zamenila dve grupe baterija rezervnim baterijama, ali rezervne baterije imaju kapacitet od samo 50 Ah, tako da se mogu koristiti samo za privremene hitne svrhe. U budućnosti se planira prebacivanje opterećenja sa UPS sistema na druge izvore napajanja, kako bi se temeljno riješili problemi sigurnosti napajanja.
Operater godišnje troši priličan iznos na usluge održavanja UPS sistema, ali su zbog nemara i nepažnje osoblja za održavanje čak i greškom modifikovali zadane vrednosti UPS sistema, što je zaista neverovatno. Preporučuje se da proizvođač UPS-a ozbiljno shvati održavanje svojih proizvoda i izbjegne takve osnovne greške u budućnosti, poboljšavajući kvalitet svojih usluga održavanja. U međuvremenu, predlaže se da operater posveti veću pažnju uslugama naknadnog održavanja koje pruža proizvođač UPS-a i uspostavi sistem evaluacije kako bi kontinuirano poboljšavao siguran i pouzdan rad UPS sistema.
