La potència del lloc de telecomunicacions es considera la sang d'una xarxa de telecomunicacions, mentre que la bateria es considera el seu dipòsit de sang, salvaguardant el bon funcionament de la xarxa. Tanmateix, el manteniment de la bateria sempre ha estat un aspecte desafiant. Amb els fabricants que baixen contínuament els preus després de la compra centralitzada, la qualitat de les bateries ha disminuït significativament. Cada any, més del 70% de les fallades del sistema d'alimentació de telecomunicacions s'atribueixen a problemes de la bateria, cosa que fa que el manteniment de la bateria sigui un mal de cap per al personal de manteniment. Aquest article ofereix una anàlisi de les principals causes de fallada de la bateria, que pot servir de referència útil per a altres persones.
1. Visió general dels equips elèctrics in situ
L'equip d'alimentació in situ consta de dues unitats SAI de 40 kVA d'una marca internacional coneguda. Les bateries es van instal·lar l'any 2016. A continuació es mostra informació detallada:
Informació UPS |
Informació de la bateria |
Marca i model: marca internacional UPS UL33 |
Marca i model: 12V 100Ah |
Configuració: 40 kVA, 2 unitats en sistema paral·lel, cadascuna amb una càrrega d'aproximadament 5 kW |
Nombre de bateries: 30 cel·les per grup, 2 grups, amb un total de 60 cel·les |
Data de posada en marxa: 2006 (10 anys de servei) |
Data de posada en marxa: 2016 (5 anys de servei) |
El 6 de juny, el fabricant del SAI va realitzar un manteniment rutinari, substituint els condensadors de CA i CC (5 anys de servei) i els ventiladors. Durant la prova de descàrrega de la bateria (20 minuts), es va trobar que el rendiment de descàrrega de la bateria era deficient. El corrent de descàrrega era de 16 A i, després de 10 minuts de descàrrega, la tensió de diverses cel·les va baixar a 11,6 V, però no es va observar cap bombament de les bateries.
Es va trobar que els dos grups de bateries de l'UPS tenien problemes de protuberància durant la inspecció. Mitjançant un multímetre, van mesurar la tensió ondulada de càrrega de la bateria (mesurada mitjançant la configuració de CA), que era de fins a 7 V (superant amb escreix l'estàndard de manteniment). Com a resultat, inicialment van sospitar que els condensadors del filtre de corrent continu substituïts pels enginyers del fabricant del SAI estaven defectuosos, provocant una tensió ondulada excessiva al bus de corrent continu del SAI, que va provocar que la bateria s'abombés.
2. Situació de fallada in situ
El 22 de juliol, l'equip de l'Institut de Recerca va realitzar una inspecció de seguretat en una sucursal. Van descobrir que les bateries dels sistemes SAI del 5è pis d'un edifici estaven molt abombades. Si hi hagués talls d'electricitat a la xarxa, es temia que les bateries no es descarreguessin correctament, la qual cosa podria provocar un accident. Com a resultat, van recomanar immediatament que el personal de manteniment de la sucursal contactés amb els enginyers del fabricant per organitzar una sessió conjunta d'investigació i resolució de problemes in situ amb les tres parts la tarda següent.
Bombament de bateries de 12 V
La tarda del 23 de juliol, les tres parts van arribar al lloc. Després de la inspecció, es va comprovar que ambdues unitats SAI funcionaven amb normalitat, amb una tensió de flotació d'aproximadament 404 V per a les bateries (d'acord amb els paràmetres establerts). Els enginyers del fabricant van utilitzar un multímetre Fluke 287C (alta precisió) per mesurar la tensió ondulada de càrrega de la bateria, que era d'aproximadament 0,439 V. Una pinça mesuradora Fluke 376 (menor precisió) mesurava al voltant de 0,4 V. Els resultats d'ambdós instruments eren similars i es trobaven dins del rang de tensió d'ondulació típic de l'equip (generalment menys de l'1% de la tensió del bus). Això indicava que els condensadors de CC substituïts eren compatibles i funcionaven amb normalitat. Per tant, es va descartar la teoria anteriorment sospitada que la substitució del condensador provocava una tensió d'ondulació excessiva i es va descartar la protuberància de la bateria.
Multímetre: 0,439 V
Pinça mesurador: aproximadament 0,4 V
Una revisió dels registres històrics del sistema SAI va mostrar que, el 6 de juny, ambdues unitats SAI s'havien sotmès a una prova de descàrrega de la bateria de 15 minuts. Després de restaurar l'interruptor principal, es va realitzar una càrrega igualada de 6 minuts, seguida d'una prova de descàrrega de la bateria de 14 minuts per part dels enginyers del fabricant. Després de la prova, el sistema SAI va iniciar automàticament quatre càrregues igualades consecutives de 12 hores, amb cada fase separada per un interval d'1 minut, que va concloure a les 5:32 del matí del 9 de juny. Des de llavors, les bateries s'han mantingut en mode de càrrega flotant.
Un examen més detallat de la configuració original de la bateria del SAI va revelar el següent:
La durada de la bateria es va establir en 48 mesos (4 anys), tot i que l'esperança de vida real d'una bateria de 12 V hauria de ser de 5 anys.
La càrrega igualada s'ha establert com a 'activada'.
El límit de corrent de càrrega es va establir en 10A.
El disparador per canviar a la càrrega igualada es va establir a 1A (el sistema canviaria automàticament a la càrrega igualada si el corrent de càrrega flotant superava 1A, tot i que el valor predeterminat d'aquest model és 0,03C10~0,05C10, el que significa que la càrrega igualada s'activa quan el corrent de càrrega flotant arriba a 3-5A). 0.01C10, és a dir, la càrrega igualada s'activaria quan el corrent de càrrega flotant arriba a 1A).
El temps de protecció de càrrega igualada es va establir en 720 minuts (la càrrega igualada s'aturaria automàticament després de 12 hores).
3. Anàlisi de les causes del fracàs
A partir de les circumstàncies anteriors, el procés de fallada es pot analitzar de la següent manera:
Els dos grups de bateries d'aquest sistema SAI havien estat en ús durant 4 anys (la vida útil de les bateries de 12 V és de 5 anys) i la capacitat de la bateria havia disminuït significativament. Tanmateix, abans de la fallada, l'aspecte extern de la bateria era normal, sense signes de protuberància. Una revisió addicional dels registres històrics d'UPS des del 30 de gener de 2019 (es van esborrar els registres anteriors a aquesta data) fins al 6 de juny de 2020, va mostrar que el sistema UPS havia realitzat 12 càrregues igualades, amb una durada més llarga no superior a 15 minuts. Això indica que la durada de càrrega igualada establerta al sistema UPS abans del manteniment era relativament curta, només 15 minuts, i la càrrega igualada a curt termini del sistema UPS no farà que les bateries s'abombin.
Després del manteniment i la substitució del condensador, el sistema UPS es va reiniciar. La lògica de control va identificar la bateria com a nova connectada, de manera que va iniciar una càrrega igualada de 6 minuts i després va canviar a una càrrega flotant. Tanmateix, després d'una prova de descàrrega de 14 minuts posterior, el sistema UPS va iniciar automàticament la càrrega igualada per recarregar completament les bateries. Com que les bateries estaven en ús durant 4 anys, la seva capacitat de retenció de càrrega interna s'havia deteriorat, provocant que el corrent de càrrega flotant superés 1A, activant el llindar de càrrega igualat d'1A establert al sistema UPS (el valor predeterminat d'aquest model és de 3~5A de corrent de càrrega flotant per activar la càrrega igualada, però per alguna raó, el personal de manteniment ho havia modificat). Això va provocar que el sistema SAI iniciés repetidament la càrrega igualada fins que un circuit obert de la bateria interna finalment la va aturar (en cas contrari, el sistema SAI hauria continuat amb la càrrega igualada repetida, cosa que podria haver provocat que el grup de bateries s'incendiés). Durant aquest període, les bateries es van sotmetre a quatre cicles continus de càrrega igualada durant 48 hores (cada cicle es va aturar només 1 minut cada 12 hores abans de reprendre la càrrega igualada). Després d'una càrrega igualada tan prolongada, les bateries finalment es van abombar i, fins i tot, les vàlvules de ventilació es van deformar.
4. Conclusió
A partir de les observacions i anàlisis anteriors, les causes de la fallada de la bateria en aquest sistema UPS són les següents:
La causa directa va ser la configuració inadequada dels paràmetres de càrrega del sistema UPS, que va provocar una càrrega contínua igualada durant 48 hores amb només intervals d'1 minut entre cada cicle. Fins i tot les bateries noves no resistirien una càrrega igualada tan prolongada i intensa, cosa que en aquest cas provocaria una fallada de la bateria.
El model del sistema SAI és un disseny primerenc amb limitacions funcionals. Aquest model de SAI més antic (dissenyat fa 20 anys) no tenia la configuració de 'temps de protecció de l'interval de càrrega igualat' (altres marques solen establir aquest interval en 7 dies), donant lloc a cicles de càrrega múltiples equalitzats continus.
El rendiment de les bateries s'havia degradat a causa de l'edat (4 anys de servei), amb una capacitat de descàrrega reduïda i una mala retenció de càrrega. Abans del 6 de juny, el llindar de corrent de conversió d'equalització a càrrega flotant es va establir de manera injustificada (només 1 A per a bateries de 100 Ah). El valor predeterminat del sistema UPS és 3~5A, però el personal de manteniment el va modificar inexplicablement a 1A.
El sistema SAI havia estat en funcionament durant 14 anys, molt més enllà de la seva edat de desmantellament, fent que els errors de mesura fossin inevitables. Aquests errors poden haver fet que el sistema iniciï repetidament la càrrega igualada a causa d'una detecció de corrent inexacta.
Afortunadament, un circuit obert en una de les cel·les de la bateria va impedir que el sistema SAI continués amb els cicles de càrrega equalitzats repetits després de la quarta càrrega igualada, evitant així la possibilitat que les bateries s'incendissin.
5. Mesures correctives per a la fallada
Les mesures correctores inclouen dos aspectes:
Primer, modifiqueu temporalment els paràmetres de càrrega de la bateria del SAI:
Desactiveu la configuració de càrrega igualada al sistema UPS.
Ajusteu el corrent d'activació per canviar de càrrega flotant a càrrega igualada a 3A (tot i que 3A encara és una mica baix, ja que el mínim predeterminat és 3A, però anteriorment s'havia establert en 1A).
Ajusteu el temps de protecció de càrrega igualada a 1 hora (anteriorment establert a 12 hores).
En segon lloc, la sucursal va substituir els dos grups de bateries per bateries de reserva, però les bateries de reserva tenen una capacitat de només 50 Ah, de manera que només es poden utilitzar per a finalitats d'emergència temporal. Hi ha plans per transferir la càrrega del sistema UPS a altres fonts d'alimentació en el futur, per resoldre a fons els problemes de seguretat de la font d'alimentació.
L'operador gasta una quantitat considerable anualment en serveis de manteniment del sistema SAI, però a causa de la negligència i la negligència del personal de manteniment, fins i tot van modificar per error els valors predeterminats del sistema SAI, cosa que és realment increïble. Es recomana que el fabricant de SAI es prengui seriosament el manteniment dels seus productes i eviti cometre errors tan bàsics en el futur, millorant la qualitat dels seus serveis de manteniment. Mentrestant, es suggereix que l'operador també presti més atenció als serveis de manteniment posteriors proporcionats pel fabricant del SAI i estableixi un sistema d'avaluació per millorar contínuament el funcionament segur i fiable del sistema SAI.
