Kraften i telecom-webstedet betragtes som blodet af et telenetværk, mens batteriet betragtes som dets blodreservoir, der sikrer netværkets gnidningsløse drift. Batterivedligeholdelse har dog altid været et udfordrende aspekt. Med producenter, der løbende sænker priserne efter centraliseret indkøb, er kvaliteten af batterier faldet markant. Hvert år tilskrives mere end 70 % af telekommunikationsstrømsystemets fejl batteriproblemer, hvilket gør batterivedligeholdelse til en hovedpine for vedligeholdelsespersonalet. Denne artikel tilbyder en analyse af de vigtigste årsager til batterifejl, som kan tjene som en nyttig reference for andre.
1. Oversigt over strømudstyr på stedet
Strømudstyret på stedet består af to 40kVA UPS-enheder fra et velkendt internationalt mærke. Batterierne blev installeret i 2016. Nedenfor er detaljerede oplysninger:
UPS-oplysninger |
Batterioplysninger |
Mærke og model: Internationalt mærke UPS UL33 |
Mærke og model: 12V 100Ah |
Konfiguration: 40 kVA, 2 enheder i et parallelt system, hver med en belastning på ca. 5 kW |
Antal batterier: 30 celler pr. gruppe, 2 grupper, i alt 60 celler |
Ibrugtagningsdato: 2006 (10 års tjeneste) |
Ibrugtagningsdato: 2016 (5 års tjeneste) |
Den 6. juni udførte UPS-producenten rutinemæssig vedligeholdelse og udskiftede AC- og DC-kondensatorer (5 års drift) og ventilatorerne. Under batteriafladningstesten (20 minutter) blev det konstateret, at batteriets afladningsydelse var dårlig. Afladningsstrømmen var 16A, og efter 10 minutters afladning faldt spændingen i flere celler til 11,6V, men der blev ikke observeret nogen udbuling af batterierne.
Det blev konstateret, at begge UPS-batterigrupper havde svulmende problemer under inspektionen. Ved hjælp af et multimeter målte de batteriopladningsbølgespændingen (målt ved hjælp af AC-indstillingen), som var så høj som 7V (langt over vedligeholdelsesstandarden). Som følge heraf havde de i første omgang mistanke om, at DC-filterkondensatorerne, der blev erstattet af UPS-producentens ingeniører, var defekte, hvilket forårsagede for høj bølgespænding på UPS'ens DC-bus, hvilket førte til, at batteriet bulede ud.
2. Fejlsituation på stedet
Den 22. juli gennemførte holdet fra Forskningsinstituttet en sikkerhedsinspektion på et afdelingskontor. De opdagede, at batterierne i UPS-systemerne på 5. sal i en bygning bulede kraftigt. Hvis der var strømafbrydelser fra nettet, frygtede man, at batterierne ikke kunne aflades korrekt, hvilket potentielt kunne føre til en ulykke. Som følge heraf anbefalede de straks filialens vedligeholdelsespersonale at kontakte producentens ingeniører for at arrangere en fælles undersøgelse og fejlfindingssession på stedet med alle tre parter den følgende eftermiddag.
Udbuling af 12V batterier
Om eftermiddagen den 23. juli ankom de tre parter på stedet. Ved inspektion viste det sig, at begge UPS-enheder fungerede normalt med en flydespænding på ca. 404V for batterierne (i overensstemmelse med de indstillede parametre). Producentens ingeniører brugte et Fluke 287C multimeter (høj nøjagtighed) til at måle batteriopladningsbølgespændingen, som var cirka 0,439V. En Fluke 376 klemmemeter (lavere nøjagtighed) målt omkring 0,4V. Resultaterne fra begge instrumenter var ens og faldt inden for det typiske bølgespændingsområde for udstyret (generelt mindre end 1 % af busspændingen). Dette indikerede, at de udskiftede DC-kondensatorer var kompatible og fungerede normalt. Derfor blev den tidligere mistænkte teori om, at udskiftningen af kondensatoren forårsagede for høj bølgespænding, og at batteriet buler ud, udelukket.
Multimeter: 0,439V
Klemmemåler: cirka 0,4V
En gennemgang af UPS-systemets historiske optegnelser viste, at begge UPS-enheder den 6. juni havde gennemgået en 15-minutters batteriafladningstest. Efter gendannelse af hovedafbryderen blev der udført en 6-minutters udlignet opladning efterfulgt af en 14-minutters batteriafladningstest af producentens ingeniører. Efter testen igangsatte UPS-systemet automatisk fire på hinanden følgende 12-timers udlignede opladninger, med hver fase adskilt af et 1-minuts interval, og afsluttede kl. 5:32 den 9. juni. Siden da har batterierne forblevet i flydende opladningstilstand.
Yderligere undersøgelse af de originale UPS-batteriindstillinger afslørede følgende:
Batterilevetiden var sat til 48 måneder (4 år), selvom den faktiske levetid for et 12V batteri skulle være 5 år.
Udlignet opladning blev indstillet til 'aktiveret.'
Ladestrømgrænsen blev sat til 10A.
Udløseren for at skifte til udlignet opladning blev sat til 1A (systemet ville automatisk skifte til udlignet opladning, hvis flydende ladestrøm oversteg 1A, selvom standardværdien for denne model er 0,03C10~0,05C10, hvilket betyder, at den udlignede opladning udløses, når flydende ladestrøm når 3-5A. 0.01C10, hvilket betyder, at udlignet opladning vil blive udløst, når flydende ladestrøm når 1A).
Udlignet opladningsbeskyttelsestid blev indstillet til 720 minutter (udlignet opladning stoppede automatisk efter 12 timer).
3. Analyse af fejlårsager
Baseret på ovenstående omstændigheder kan fejlprocessen analyseres som følger:
De to batterigrupper i dette UPS-system havde været i brug i 4 år (levetiden for 12V-batterier er 5 år), og batterikapaciteten var faldet betydeligt. Før fejlen var batteriets ydre udseende dog normalt uden tegn på udbuling. En yderligere gennemgang af UPS' historiske optegnelser fra 30. januar 2019 (registreringer før denne dato blev slettet) til 6. juni 2020 viste, at UPS-systemet havde udført 12 udlignede opladninger, hvor den længste varighed ikke var mere end 15 minutter. Dette indikerer, at den udlignede opladningsvarighed indstillet i UPS-systemet før vedligeholdelse var relativt kort, kun 15 minutter, og UPS-systemets kortvarige udlignede opladning vil ikke få batterierne til at bule.
Efter vedligeholdelse og udskiftning af kondensator blev UPS-systemet genstartet. Kontrollogikken identificerede batteriet som nyligt tilsluttet, så det igangsatte en 6-minutters udlignet opladning og skiftede derefter til en flydende opladning. Men efter en efterfølgende 14-minutters afladningstest startede UPS-systemet automatisk udlignet opladning for at genoplade batterierne helt. På grund af at batterierne har været i brug i 4 år, var deres interne ladningsretentionsevne forringet, hvilket fik flydeladningsstrømmen til at overstige 1A, hvilket udløste den 1A udlignede opladningstærskel, der er indstillet i UPS-systemet (standardværdien for denne model er 3~5A flydende ladestrøm for at udløse udlignet opladning, men af en eller anden grund havde denne vedligeholdelsespersonale ændret til 1A). Dette resulterede i, at UPS-systemet gentagne gange igangsatte den udlignede opladning, indtil et internt batteri åbent kredsløb endelig stoppede det (ellers ville UPS-systemet have fortsat gentagen udlignet opladning, hvilket kunne have ført til, at batterigruppen gik i brand). I løbet af denne periode gennemgik batterierne fire kontinuerlige udlignede opladningscyklusser over 48 timer (hver cyklus holdt kun på pause i 1 minut hver 12. time, før den genoptog udlignet opladning). Efter en sådan langvarig udlignet opladning udviklede batterierne til sidst buler, og selv udluftningsventilerne blev deformerede.
4. Konklusion
Baseret på ovenstående observationer og analyser er årsagerne til batterifejlen i dette UPS-system som følger:
Den direkte årsag var den forkerte indstilling af UPS-systemets opladningsparametre, hvilket førte til kontinuerlig udlignet opladning i 48 timer med kun 1 minuts intervaller mellem hver cyklus. Selv nye batterier ville ikke kunne modstå en så langvarig og intens udlignet opladning, hvilket i dette tilfælde fører til, at batteriet buler.
UPS-systemmodellen er et tidligt design med funktionelle begrænsninger. Denne ældre UPS-model (designet for 20 år siden) manglede indstillingen 'udlignet opladningsintervalbeskyttelsestid' (andre mærker sætter typisk dette interval til 7 dage), hvilket resulterer i kontinuerlige flere udlignede opladningscyklusser.
Batteriernes ydeevne var blevet forringet på grund af alder (4 år i drift), med reduceret afladningskapacitet og dårlig opladning. Før den 6. juni blev tærskelværdien for udlignet-til-flydende ladning-konverteringsstrøm sat urimeligt lavt (kun 1A for 100Ah-batterier). UPS-systemets standardværdi er 3~5A, men vedligeholdelsespersonalet ændrede den på uforklarlig vis til 1A.
UPS-systemet havde været i drift i 14 år, langt ud over dets nedlukningsalder, hvilket gjorde målefejl uundgåelige. Disse fejl kan have fået systemet til gentagne gange at starte udlignet opladning på grund af unøjagtig strømdetektion.
Heldigvis forhindrede et åbent kredsløb i en af battericellerne UPS-systemet i at fortsætte de gentagne udlignede opladningscyklusser efter den fjerde udlignede opladning, og dermed undgik potentialet for, at batterierne gik i brand.
5. Afhjælpende foranstaltninger for svigtet
De afhjælpende foranstaltninger omfatter to aspekter:
Først skal du midlertidigt ændre UPS-batteriets opladningsparametre:
Deaktiver den udlignede opladningsindstilling i UPS-systemet.
Juster triggerstrømmen for at skifte fra flydende ladning til udlignet opladning til 3A (selvom 3A stadig er noget lav, da standardminimum er 3A, men det var tidligere sat til 1A).
Juster den udlignede opladningsbeskyttelsestid til 1 time (tidligere indstillet til 12 timer).
For det andet udskiftede afdelingskontoret de to batterigrupper med backup-batterier, men backup-batterierne har en kapacitet på kun 50 Ah, så de kan kun bruges til midlertidige nødformål. Der er planer om at overføre belastningen fra UPS-systemet til andre strømkilder i fremtiden for grundigt at løse strømforsyningssikkerhedsproblemerne.
Operatøren bruger årligt et betydeligt beløb på vedligeholdelsestjenester til UPS-systemet, men på grund af uagtsomhed og skødesløshed fra vedligeholdelsespersonalet ændrede de endda fejlagtigt standardværdierne for UPS-systemet, hvilket virkelig er utroligt. Det anbefales, at UPS-producenten tager vedligeholdelsen af deres produkter alvorligt og undgår at begå sådanne grundlæggende fejl i fremtiden, hvilket forbedrer kvaliteten af deres vedligeholdelsestjenester. I mellemtiden foreslås det, at operatøren også er mere opmærksom på de efterfølgende vedligeholdelsestjenester fra UPS-producenten og etablerer et evalueringssystem for løbende at forbedre den sikre og pålidelige drift af UPS-systemet.
