U putere di u situ di telecomunicazioni hè cunsideratu u sangue di una reta di telecomunicazioni, mentri a bateria hè cunsiderata cum'è u so reservoir di sangue, salvaguardendu u funziunamentu lisu di a reta. Tuttavia, u mantenimentu di a bateria hè sempre statu un aspettu sfida. Cù i pruduttori chì abbassanu continuamente i prezzi dopu l'acquistu centralizatu, a qualità di e batterie hè diminuita significativamente. Ogni annu, più di u 70% di i fallimenti di u sistema di energia di telecomunicazione sò attribuiti à prublemi di batteria, facendu u mantenimentu di a batteria un mal di testa per u persunale di mantenimentu. Questu articulu offre un analisi di e cause principali di fallimentu di a bateria, chì pò serve com'è riferenza utile per l'altri.
1. Panoramica di l'equipaggiu d'energia in situ
L'equipaggiu di putenza in situ hè custituitu da duie unità UPS 40kVA da una marca internaziunale ben cunnisciuta. I batterie sò stati stallati in 2016. A sottu hè infurmazione detallata:
Informazioni UPS |
Informazioni batterie |
Marca è mudellu: Marca Internaziunale UPS UL33 |
Marca è mudellu: 12V 100Ah |
Configurazione: 40 kVA, 2 unità in un sistema parallelu, ognunu cù una carica di circa 5 kW |
Numaru di batterie: 30 cellule per gruppu, 2 gruppi, totalizendu 60 cellule |
Data di messa in funzione: 2006 (10 anni di serviziu) |
Data di messa in opera: 2016 (5 anni di serviziu) |
U 6 di ghjugnu, u fabricatore UPS hà realizatu u mantenimentu di rutina, rimpiazzà i condensatori AC è DC (5 anni di serviziu) è i ventilatori. Durante a prova di scaricamentu di a bateria (minuti 20), hè statu trovu chì u rendiment di scaricamentu di a batteria era poviru. U currente di scaricamentu era 16A, è dopu à 10 minuti di scaricamentu, a tensione di parechje cellule hè cascata à 11.6V, ma ùn hè micca osservatu un bulging di e batterie.
Hè statu trovu chì i dui gruppi di batterie UPS anu avutu prublemi bulging durante l'ispezione. Aduprendu un multimetru, anu misuratu a tensione di ripple di carica di a batteria (misurata cù l'impostazione AC), chì era altu cum'è 7V (supera assai u standard di mantenimentu). In u risultatu, inizialmente sospettavanu chì i condensatori di filtru DC rimpiazzati da l'ingegneri di u fabricatore UPS eranu difetti, causendu una tensione eccessiva d'ondulazione in u bus DC di l'UPS, purtendu à a batteria bulging.
2. Situazione di fallimentu in situ
U 22 di lugliu, a squadra di l'Istitutu di Ricerca hà realizatu una ispezione di sicurezza in una filiale. Anu scupertu chì e batterie di i sistemi UPS in u 5u pianu di un edifiziu eranu severamente bulging. S'ellu ci era interruzioni di l'energia da a rete, si teme chì e batterie ùn puderanu micca scaricate bè, putenzialmente purtendu à un accidente. In u risultatu, ricumandenu immediatamente chì u persunale di mantenimentu di a filiera cuntattate l'ingegneri di u fabricatore per urganizà una investigazione in situ è una sessione di risoluzione di prublemi cù e trè partiti dopu meziornu.
Rigonfiamento di batterie da 12 V
U dopu meziornu di u 23 di lugliu, i trè partiti sò ghjunti in situ. Dopu l'ispezione, e duie unità UPS sò state trovate chì funzionanu nurmale, cù una tensione di float di circa 404V per e batterie (in linea cù i paràmetri stabiliti). L'ingegneri di u fabricatore anu utilizatu un multimetru Fluke 287C (alta precisione) per misurà a tensione di ripple di carica di a batteria, chì era circa 0.439V. Una pinza misuratrice Fluke 376 (precisione più bassa) misurata intornu à 0,4 V. I risultati di i dui strumenti eranu simili è cadunu in u tipicu intervallu di tensione di ondulazione per l'equipaggiu (in generale menu di 1% di a tensione di bus). Questu hà indicatu chì i condensatori DC rimpiazzati eranu conformi è funzionanu nurmale. Dunque, a teoria precedentemente suspettata chì a sustituzione di u condensatore hà causatu una tensione eccessiva d'ondulazione è chì u bulging di a bateria hè statu esclusu.
Multimetru: 0.439V
Pinza metru: circa 0.4V
Una rivista di i registri storichi di u sistema UPS hà dimustratu chì, u 6 di ghjugnu, e duie unità UPS avianu sottumessu una prova di scaricamentu di a batteria di 15 minuti. Dopu à ristabilisce l'interruttore di l'alimentazione principale, hè stata realizata una carica equalizzata di 6 minuti, seguita da una prova di scaricamentu di a batteria di 14 minuti da l'ingegneri di u fabricatore. Dopu à a prova, u sistema UPS hà iniziatu automaticamente quattru carichi consecutivi di 12-hour equalized, cù ogni fase siparata da un intervallu di 1-minutu, cuncludendu à 5:32 am u 9 di ghjugnu. Da tandu, i batterie sò stati in u modu di carica float.
Un esame ulteriore di i paràmetri originali di a batteria UPS hà revelatu i seguenti:
A vita di a bateria hè stata stabilita à 48 mesi (4 anni), ancu s'è l'aspettativa di vita attuale di una bateria 12V deve esse 5 anni.
A carica equalizzata hè stata impostata à 'attivata'.
U limitu di corrente di carica hè stata stabilita à 10A.
U trigger per cambià à a carica equalizzata hè stata stabilita à 1A (u sistema cambierà automaticamente à a carica equalizzata se a corrente di carica di float superava 1A, ancu s'è u valore predeterminatu per stu mudellu hè 0.03C10 ~ 0.05C10, chì significa chì a carica equalizzata hè attivata quandu a corrente di carica float righjunghji 3-5A. 0.01C10, chì significa chì a carica equalizzata seria attivata quandu a corrente di carica float righjunghji 1A).
U tempu di prutezzione di carica equalizzata hè stata stabilita à 720 minuti (a carica equalizzata si ferma automaticamente dopu à 12 ore).
3. Analisi di e cause di fallimentu
Basatu nantu à e circustanze sopra, u prucessu di fallimentu pò esse analizatu cum'è seguente:
I dui gruppi di batterie di stu sistema UPS sò stati in usu di 4 anni (a vita di serviziu di batterie 12V hè di 5 anni), è a capacità di a bateria hè diminuita significativamente. In ogni casu, prima di u fallimentu, l'aspettu esternu di a bateria era normale, senza segni di bulging. Un'altra rivista di i registri storichi UPS da u 30 di ghjennaghju di u 2019 (i registri prima di sta data sò stati sbulicati) à u 6 di ghjugnu 2020, hà dimustratu chì u sistema UPS avia realizatu 12 carica equalizzati, cù a durata più longa ùn hè micca più di 15 minuti. Questu indica chì a durata di carica equalizzata stabilita in u sistema UPS prima di u mantenimentu era relativamente corta, solu 15 minuti, è a carica equalizzata di u sistema UPS à breve termine ùn pruvucarà micca chì e batterie si gonfianu.
Dopu u mantenimentu è a sustituzione di u condensatore, u sistema UPS hè stata riavviata. A logica di cuntrollu hà identificatu a bateria cum'è novamente cunnessa, cusì hà iniziatu una carica equalizzata di 6 minuti è poi hà cambiatu à una carica float. Tuttavia, dopu una prova di scaricamentu di 14 minuti, u sistema UPS hà iniziatu automaticamente a carica equalizzata per ricaricà completamente e batterie. A causa di e batterie in usu di 4 anni, a so capacità di ritenzione di carica interna s'era deteriorata, facendu chì a corrente di carica di float supere 1A, attivendu u sogliu di carica equalizatu 1A stabilitu in u sistema UPS (u valore predeterminatu per stu mudellu hè 3 ~ 5A corrente di carica float per attivà a carica equalizzata, ma per una certa ragione, u persunale di mantenimentu avia mudificatu). Questu hà risultatu in u sistema UPS chì hà iniziatu ripetutamente a carica equalizzata finu à chì un circuitu apertu di a batteria interna l'hà infine firmatu (altrimenti, u sistema UPS averia cuntinuatu a carica equalizzata ripetuta, chì puderia avè purtatu à u gruppu di batterie à u focu). Duranti stu periodu, e batterie anu sottumessu quattru cicli di carica cuntinuu equalizatu annantu à 48 ore (ogni ciculu hè in pausa per solu 1 minutu ogni 12 ore prima di ripiglià a carica equalizzata). Dopu à una tale carica equalizzata prolongata, e batterie eventualmente sviluppanu bulging, è ancu i valvuli di venti sò deformati.
4. Cunclusioni
Basatu annantu à l'osservazioni è l'analisi sopra, e cause di fallimentu di a bateria in stu sistema UPS sò i seguenti:
A causa diretta hè stata l'impostazione impropria di i paràmetri di carica di u sistema UPS, chì hà purtatu à una carica continuamente equalizzata per 48 ore cù solu intervalli di 1 minuti trà ogni ciclu. Ancu e batterie novi ùn resistanu micca una carica equalizzata cusì prolongata è intensa, purtendu à u fallimentu di a batteria in questu casu.
U mudellu di u sistema UPS hè un disignu iniziale cù limitazioni funziunali. Stu mudellu UPS più anticu (cuncepitu 20 anni fà) ùn mancava di u 'tempu di prutezzione di l'intervallu di carica equalizatu' (altri marchi tipicamente stabiliscenu questu intervallu à 7 ghjorni), risultatu in cicli di carica multiplici continuu.
A prestazione di e batterie hè stata degradata per via di l'età (4 anni in serviziu), cù una capacità di scaricamentu ridutta è una scarsa retenzione di carica. Prima di u 6 di ghjugnu, u sogliu attuale di cunversione di equalized-to-float-charge hè statu stabilitu irragionevolmente bassu (solu 1A per batterie 100Ah). U valore predeterminatu di u sistema UPS hè 3 ~ 5A, ma u persunale di mantenimentu hà inspiegabilmente mudificatu à 1A.
U sistema UPS era operatu da 14 anni, ben oltre a so età di disattivazione, rendendu inevitabbili errori di misurazione. Questi errori pò avè causatu u sistema per inizià ripetutamente a carica equalizzata per una rilevazione di corrente imprecisa.
Fortunatamente, un circuitu apertu in una di e cellule di a bateria impedisce à u sistema UPS di cuntinuà i cicli di carica ripetuti equalizzati dopu à a quarta carica equalizzata, evitendu cusì u putenziale di e batterie per piglià u focu.
5. Misure di rimediu per u fallimentu
E misure di rimediu includenu dui aspetti:
Prima, mudificà temporaneamente i paràmetri di carica di a batteria UPS:
Disattivate l'impostazione di carica equalizzata in u sistema UPS.
Aghjustate u currente di attivazione per cambià da a carica di float à a carica equalizzata à 3A (anche se 3A hè sempre un pocu bassu, postu chì u minimu predeterminatu hè 3A, ma era prima stabilitu à 1A).
Aghjustate u tempu di prutezzione di carica equalized à 1 ora (previamente stabilitu à 12 ore).
Siconda, a succursale hà rimpiazzatu i dui gruppi di batterie cù batterie di salvezza, ma e batterie di salvezza anu una capacità di solu 50 Ah, cusì ponu esse aduprate solu per scopi di emergenza tempurane. Ci sò piani di trasferisce a carica da u sistema UPS à altre fonti di energia in u futuru, per risolve bè i prublemi di sicurezza di l'alimentazione.
L'operatore spende una quantità considerableu annu annantu à i servizii di mantenimentu per u sistema UPS, ma per via di a negligenza è a trascuranza di u persunale di mantenimentu, anu ancu mudificatu per errore i valori predeterminati di u sistema UPS, chì hè veramente incredibile. Hè ricumandemu chì u fabricatore UPS piglia seriu u mantenimentu di i so prudutti è evite di fà tali sbagli basi in u futuru, migliurà a qualità di i so servizii di mantenimentu. Intantu, hè suggeritu chì l'operatore presta ancu più attenzione à i servizii di mantenimentu sussegwenti furniti da u fabricatore UPS è stabilisce un sistema di valutazione per migliurà continuamente l'operazione sicura è affidabile di u sistema UPS.
