Telekomi saidi võimsust peetakse telekommunikatsioonivõrgu vereks, akut aga selle verereservuaariks, mis tagab võrgu sujuva toimimise. Aku hooldus on aga alati olnud väljakutseid pakkuv aspekt. Kuna tootjad alandavad pärast tsentraliseeritud hankeid hindu pidevalt, on akude kvaliteet oluliselt langenud. Igal aastal on enam kui 70% telekommunikatsiooni toitesüsteemide tõrgetest tingitud akuprobleemidest, mistõttu on aku hooldamine hoolduspersonali jaoks peavalu valmistav. See artikkel pakub aku rikke peamiste põhjuste analüüsi, mis võib olla kasulik viide teistele.
1. Kohapealsete toiteseadmete ülevaade
Kohapealsed toiteseadmed koosnevad kahest tuntud rahvusvahelise kaubamärgi 40kVA UPS-i seadmest. Akud on paigaldatud 2016. aastal. Allpool on üksikasjalik teave:
UPS-i teave |
Aku teave |
Kaubamärk ja mudel: rahvusvaheline kaubamärk UPS UL33 |
Kaubamärk ja mudel: 12V 100Ah |
Konfiguratsioon: 40 kVA, 2 ühikut paralleelsüsteemis, igaüks umbes 5 kW koormusega |
Patareide arv: 30 elementi rühma kohta, 2 rühma, kokku 60 elementi |
Kasutuselevõtu kuupäev: 2006 (10 aastat kasutust) |
Kasutuselevõtu kuupäev: 2016 (5 aastat teenistust) |
6. juunil tegi UPSi tootja rutiinset hooldust, vahetades välja vahelduv- ja alalisvoolu kondensaatorid (5 aastat kasutust) ja ventilaatorid. Aku tühjenemise testimise käigus (20 minutit) leiti, et aku tühjenemise jõudlus oli halb. Tühjenemisvool oli 16A ja peale 10 minutilist tühjenemist langes mitme elemendi pinge 11,6 V peale, kuid akude punnimist ei täheldatud.
Selgus, et mõlemal UPS-i akurühmal oli ülevaatuse käigus probleeme punnistega. Multimeetri abil mõõtsid nad aku laadimise pulsatsioonipinget (mõõdeti vahelduvvoolu seadistuse abil), mis oli koguni 7 V (ületades palju hooldusstandardit). Seetõttu kahtlustasid nad algselt, et UPS-i tootja inseneride poolt välja vahetatud alalisvoolufiltri kondensaatorid on vigased, põhjustades UPSi alalisvoolu siinis liigset pulsatsioonipinget, mis viis aku punnini.
2. Kohapealne rike
22. juulil viis Teadusinstituudi meeskond harukontoris läbi ohutuskontrolli. Nad avastasid, et ühe hoone 5. korrusel olevate UPS-süsteemide akud olid tugevalt punnis. Kui võrgust tekkis elektrikatkestusi, siis kardeti, et akud ei pruugi korralikult tühjeneda, mis võib viia õnnetuseni. Seetõttu soovitasid nad filiaali hooldustöötajatel kohe ühendust võtta tootja inseneridega, et järgmisel pärastlõunal kõigi kolme osapoolega kohapealne uurimine ja tõrkeotsing kokku leppida.
12V akude punnis
23. juuli pärastlõunal saabusid kolm osapoolt kohapeale. Kontrollimisel leiti, et mõlemad UPS-id töötavad normaalselt, akude ujuvpinge oli ligikaudu 404 V (vastavalt seatud parameetritele). Tootja insenerid kasutasid Fluke 287C multimeetrit (kõrge täpsusega), et mõõta aku laadimise pulsatsioonipinget, mis oli ligikaudu 0,439 V. Fluke 376 klambrimõõtur (väiksema täpsusega), mille pinge on umbes 0,4 V. Mõlema instrumendi tulemused olid sarnased ja jäid seadmete tüüpilise pulsatsioonipinge vahemikku (tavaliselt alla 1% siini pingest). See näitas, et asendatud alalisvoolu kondensaatorid olid nõuetele vastavad ja töötavad normaalselt. Seetõttu välistati varem kahtlustatud teooria, et kondensaatori vahetus põhjustas liigse pulsatsioonipinge ja aku punni.
Multimeeter: 0,439V
Klambermõõtur: umbes 0,4 V
UPS-i süsteemi ajalooliste andmete ülevaatus näitas, et 6. juunil olid mõlemad UPS-id läbinud 15-minutilise aku tühjenemise testi. Pärast peatoitelüliti taastamist viidi läbi 6-minutiline tasakaalustatud laadimine, millele järgnes tootja inseneride poolt 14-minutiline aku tühjenemise test. Pärast testimist käivitas UPS-süsteem automaatselt neli järjestikust 12-tunnist võrdsustatud laadimist, kusjuures iga faasi vahel oli 1-minutiline intervall, mis lõppes 9. juunil kell 5.32. Sellest ajast alates on akud püsilaadimise režiimis.
UPS-i aku algsete sätete täiendav uurimine näitas järgmist:
Aku elueaks määrati 48 kuud (4 aastat), kuigi 12 V aku tegelik eluiga peaks olema 5 aastat.
Tasakaalustatud laadimine määrati olekuks 'lubatud'.
Laadimisvoolu limiidiks määrati 10A.
Tasakaalustatud laadimisele lülitumise päästikuks määrati 1A (süsteem lülitub automaatselt tasandatud laadimisele, kui ujukilaengu vool ületab 1A, kuigi selle mudeli vaikeväärtus on 0,03C10~0,05C10, mis tähendab, et võrdsustatud laadimine käivitub, kui ujuklaadimise vool jõuab 3-5A-ni, kuid tootja oli teadmata põhjustel hoolduse reguleerinud. 0,01C10, mis tähendab, et võrdsustatud laadimine käivitub, kui ujuvlaadimisvool jõuab 1A).
Tasakaalustatud laadimise kaitse ajaks määrati 720 minutit (võrdsustatud laadimine peatub automaatselt 12 tunni pärast).
3. Ebaõnnestumise põhjuste analüüs
Ülaltoodud asjaolude põhjal saab rikkeprotsessi analüüsida järgmiselt:
Selle UPS-süsteemi kaks akugruppi olid kasutusel olnud 4 aastat (12V akude kasutusiga 5 aastat) ning aku mahutavus oli oluliselt vähenenud. Enne riket oli aga aku välisilme normaalne, punnimise märke ei esinenud. UPSi ajalooliste kirjete täiendav ülevaatus 30. jaanuarist 2019 (sellele kuupäevale eelnevad kirjed kustutati) kuni 6. juunini 2020 näitas, et UPS-i süsteem oli teostanud 12 võrdsustatud laadimist, mille pikim kestus ei olnud üle 15 minuti. See viitab sellele, et UPS-süsteemis enne hooldust seatud võrdsustatud laadimise kestus oli suhteliselt lühike, kõigest 15 minutit ning UPS-süsteemi lühiajaline võrdsustatud laadimine ei põhjusta akude punnitamist.
Pärast hooldust ja kondensaatorite vahetust taaskäivitati UPS-süsteem. Juhtloogika tuvastas, et aku on äsja ühendatud, nii et see käivitas 6-minutilise võrdsustatud laadimise ja lülitus seejärel ujuvale laadimisele. Kuid pärast järgnevat 14-minutilist tühjenemistesti alustas UPS-süsteem automaatselt võrdsustatud laadimist, et akud täielikult laadida. Kuna akud olid kasutusel olnud 4 aastat, oli nende sisemine laengu säilitamise võime halvenenud, mille tõttu ujuvlaadimisvool ületas 1A, käivitades UPS-süsteemis seatud 1A võrdsustatud laadimisläve (selle mudeli vaikeväärtus on 3–5A ujuvlaadimise vool, mis käivitab ühtlustatud laadimise, kuid mingil põhjusel muutis seda hoolduspersonal1 A). Selle tulemusena alustas UPS-süsteem korduvalt võrdsustatud laadimist, kuni aku sisemine avatud ahel selle lõpuks peatas (muidu oleks UPS-süsteem jätkanud korduvat võrdsustatud laadimist, mis oleks võinud viia akurühma süttimiseni). Selle perioodi jooksul läbisid akud 48 tunni jooksul neli pidevat tasakaalustatud laadimistsüklit (iga tsükkel peatati ainult 1 minutiks iga 12 tunni järel enne võrdsustatud laadimise jätkamist). Pärast sellist pikaajalist tasakaalustatud laadimist tekkisid akud lõpuks punnis ja isegi õhutusventiilid deformeerusid.
4. Järeldus
Ülaltoodud tähelepanekute ja analüüsi põhjal on selle UPS-süsteemi aku rikke põhjused järgmised:
Otsene põhjus oli UPS-i süsteemi laadimisparameetrite ebaõige seadistamine, mis viis pideva võrdsustatud laadimiseni 48 tundi, kusjuures iga tsükli vahel oli vaid 1-minutiline intervall. Isegi uued akud ei taluks sellist pikaajalist ja intensiivset võrdsustatud laadimist, mis sel juhul põhjustab aku punnis rikke.
UPS-süsteemi mudel on funktsionaalsete piirangutega varajane disain. Sellel vanemal UPS-i mudelil (konstrueeritud 20 aastat tagasi) puudus 'võrdsustatud laadimisintervalli kaitseaeg' (teised kaubamärgid määrasid selle intervalli tavaliselt 7 päevaks), mille tulemuseks on pidev mitu võrdsustatud laadimistsüklit.
Akude jõudlus oli vanuse tõttu (kasutatud 4 aastat) halvenenud, vähenenud tühjendusvõimsus ja halb laengu säilivus. Enne 6. juunit oli võrdsustatud ujulaenguks muundamise voolu lävi seatud ebamõistlikult madalaks (100Ah akude puhul vaid 1A). UPS-i süsteemi vaikeväärtus on 3–5A, kuid hoolduspersonal muutis selle seletamatult 1A-ks.
UPS-i süsteem oli töös olnud 14 aastat, mis on palju kauem kui selle kasutusest kõrvaldamise aeg, mistõttu mõõtmisvead olid vältimatud. Need vead võisid põhjustada süsteemi ebatäpse voolu tuvastamise tõttu korduvalt tasakaalustatud laadimise algatamise.
Õnneks takistas avatud vooluahel ühes akuelemendis UPS-i süsteemil pärast neljandat võrdsustatud laadimist korduvaid võrdsustatud laadimistsükleid jätkata, vältides nii akude süttimise võimalust.
5. Abinõud tõrke korral
Parandusmeetmed hõlmavad kahte aspekti:
Esiteks muutke ajutiselt UPS-i aku laadimisparameetreid:
Keelake UPS-süsteemis võrdsustatud laadimise säte.
Reguleerige käivitusvool ujuvlaadimiselt võrdsustatud laadimisele üleminekuks 3A-ni (kuigi 3A on siiski mõnevõrra madal, kuna vaikimisi miinimum on 3A, kuid see oli varem seatud 1A-le).
Reguleerige võrdsustatud laadimiskaitse aeg 1 tunniks (varem 12 tunniks).
Teiseks asendas harukontor kaks akugruppi varuakude vastu, kuid varuakude võimsus on vaid 50 Ah, mistõttu saab neid kasutada vaid ajutiseks hädaolukorraks. Tulevikus on plaanis UPS-süsteemist koormust teistele toiteallikatele üle kanda, et põhjalikult lahendada toiteallika ohutuse küsimused.
Operaator kulutab UPS-süsteemi hooldusteenustele igal aastal märkimisväärse summa, kuid hoolduspersonali hooletuse ja hoolimatuse tõttu muutsid nad eksikombel isegi UPS-süsteemi vaikeväärtusi, mis on tõesti uskumatu. UPSi tootjal on soovitatav suhtuda oma toodete hooldusesse tõsiselt ja vältida edaspidi selliseid elementaarseid vigu, parandades oma hooldusteenuste kvaliteeti. Samal ajal soovitatakse operaatoril pöörata suuremat tähelepanu ka UPS-i tootja poolt osutatavatele hilisematele hooldusteenustele ning luua hindamissüsteem, et pidevalt parandada UPS-süsteemi ohutut ja usaldusväärset tööd.
