تجزیه و تحلیل خرابی باتری UPS در یک مرکز داده اینترنت

قدرت سایت مخابراتی خون یک شبکه از راه دور در نظر گرفته می شود ، در حالی که باتری به عنوان مخزن خون آن در نظر گرفته می شود و از عملکرد صاف شبکه محافظت می کند. با این حال ، نگهداری باتری همیشه جنبه ای چالش برانگیز بوده است. با کاهش تولید کنندگان به طور مداوم قیمت ها پس از تهیه متمرکز ، کیفیت باتری ها به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. هر ساله بیش از 70 ٪ از خرابی سیستم برق از راه دور به مشکلات باتری نسبت داده می شود و باعث می شود باتری برای پرسنل نگهداری سردرد شود. این مقاله تجزیه و تحلیل دلایل اصلی خرابی باتری را ارائه می دهد ، که ممکن است به عنوان یک مرجع مفید برای دیگران باشد.

1. نمای کلی تجهیزات برق در محل

تجهیزات برق در محل از دو واحد UPS 40KVA از یک برند بین المللی مشهور تشکیل شده است. باتری ها در سال 2016 نصب شده اند. در زیر اطلاعات مفصلی وجود دارد:

اطلاعات UPS	اطلاعات باتری
برند و مدل: UPS بین المللی UPS UL33	برند و مدل: 12V 100ah
پیکربندی: 40 کیلو ولت ، 2 واحد در یک سیستم موازی ، هر کدام بار تقریباً 5 کیلو وات	تعداد باتری ها: 30 سلول در هر گروه ، 2 گروه ، در مجموع 60 سلول
تاریخ راه اندازی: 2006 (10 سال خدمت)	تاریخ راه اندازی: 2016 (5 سال خدمت)

در تاریخ 6 ژوئن ، سازنده UPS تعمیر و نگهداری روتین را انجام داد و خازن های AC و DC (5 سال خدمت) و طرفداران را جایگزین کرد. در طول آزمایش تخلیه باتری (20 دقیقه) مشخص شد که عملکرد تخلیه باتری ضعیف است. جریان تخلیه 16a بود و پس از 10 دقیقه ترخیص ، ولتاژ چندین سلول به 11.6 ولت کاهش یافت ، اما هیچ گونه بندهایی از باتری ها مشاهده نشد.

مشخص شد که هر دو گروه باتری UPS در طول بازرسی دارای مشکلات شکاف بودند. آنها با استفاده از مولتی متر ، ولتاژ موج دار شارژ باتری (اندازه گیری شده با استفاده از تنظیم AC) را اندازه گیری کردند ، که به اندازه 7 ولت (بسیار فراتر از استاندارد تعمیر و نگهداری) بود. در نتیجه ، آنها در ابتدا گمان می کردند که خازن های فیلتر DC جایگزین مهندسان سازنده UPS معیوب بوده و باعث ولتاژ بیش از حد موج دار در اتوبوس DC UPS می شوند و منجر به برآمدگی باتری می شوند.

2. وضعیت شکست در سایت

در تاریخ 22 ژوئیه ، تیم موسسه تحقیقاتی در یک شعبه بازرسی ایمنی را انجام دادند. آنها دریافتند که باتری های سیستم های UPS در طبقه 5 یک ساختمان به شدت در حال پر شدن است. اگر قطع برق از شبکه وجود داشته باشد ، می ترسید که باتری ها به درستی تخلیه نشوند ، به طور بالقوه منجر به تصادف می شوند. در نتیجه ، آنها بلافاصله توصیه كردند كه پرسنل تعمیر و نگهداری شعبه با مهندسان سازنده تماس بگیرند تا بعد از ظهر روز بعد ، جلسه تحقیق و عیب یابی مشترک را با هر سه طرف ترتیب دهند.

برآمدگی باتری 12 ولت

بعد از ظهر 23 ژوئیه ، سه مهمانی در محل حاضر شدند. پس از بازرسی ، هر دو واحد UPS به طور عادی کار می کنند ، با ولتاژ شناور تقریباً 404V برای باتری ها (مطابق با پارامترهای تنظیم شده). مهندسان سازنده برای اندازه گیری ولتاژ موج دار شارژ باتری ، که تقریباً 0.439 ولت بود ، از مولتی متر Fluke 287C (دقت بالا) استفاده کردند. یک سنج گیره 376 (دقت پایین) در حدود 0.4 ولت اندازه گیری شد. نتایج حاصل از هر دو ابزار مشابه بود و در محدوده ولتاژ موج دار معمولی برای تجهیزات (به طور کلی کمتر از 1 ٪ ولتاژ اتوبوس) قرار گرفت. این نشان داد که خازن های جایگزین DC سازگار و به طور عادی عملکرد داشتند. بنابراین ، نظریه قبلاً مشکوک مبنی بر جایگزینی خازن باعث ولتاژ بیش از حد موج دار شده و برآمدگی باتری رد شد.

مولتی متر: 0.439V

گیره متر: تقریباً 0.4 ولت

مروری بر سوابق تاریخی سیستم UPS نشان داد که ، در تاریخ 6 ژوئن ، هر دو واحد UPS تحت آزمایش تخلیه باتری 15 دقیقه ای قرار گرفته اند. پس از بازگرداندن سوئیچ برق اصلی ، یک شارژ برابر 6 دقیقه ای انجام شد و به دنبال آن یک آزمایش تخلیه باتری 14 دقیقه ای توسط مهندسان سازنده انجام شد. پس از آزمایش ، سیستم UPS به طور خودکار چهار بار متوالی متوالی 12 ساعته را آغاز کرد ، با هر مرحله با یک فاصله 1 دقیقه ای از هم جدا شد و در ساعت 5:32 صبح روز 9 ژوئن نتیجه گرفت. از آن زمان ، باتری ها در حالت شارژ شناور باقی مانده اند.

بررسی بیشتر تنظیمات باتری اصلی UPS موارد زیر را نشان داد:

• عمر باتری 48 ماه (4 سال) تعیین شده است ، هرچند امید واقعی زندگی یک باتری 12 ولت باید 5 سال باشد.

• شارژ برابر بر روی 'فعال شده' تنظیم شد. '

• حد فعلی شارژ روی 10A تنظیم شده است.

• ماشه برای جابجایی به شارژ برابر بر روی 1A تنظیم شده است (سیستم به طور خودکار به شارژ مساوی تغییر می یابد اگر جریان شارژ شناور از 1A فراتر رود ، حتی اگر مقدار پیش فرض برای این مدل 0.05C10 0.03C10 باشد ، به این معنی که شارژ مساوی در هنگام رسیدن جریان شناور 3-5A انجام می شود. هنگامی که جریان شارژ شناور به 1A می رسد) شروع می شود.

• زمان حفاظت از شارژ برابر در 720 دقیقه تعیین شد (شارژ مساوی پس از 12 ساعت به طور خودکار متوقف می شود).

3. تجزیه و تحلیل علل شکست

بر اساس شرایط فوق ، روند خرابی را می توان به شرح زیر تجزیه و تحلیل کرد:

• دو گروه باتری از این سیستم UPS به مدت 4 سال در حال استفاده بودند (عمر خدمات باتری 12 ولت 5 سال است) و ظرفیت باتری به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. با این حال ، قبل از خرابی ، ظاهر خارجی باتری طبیعی بود ، بدون هیچ نشانه ای از برآمدگی. بررسی بیشتر سوابق تاریخی UPS از 30 ژانویه 2019 (سوابق قبل از این تاریخ) تا 6 ژوئن 2020 ، نشان داد که سیستم UPS 12 شارژ مساوی را انجام داده است که طولانی ترین مدت آن بیش از 15 دقیقه نیست. این نشان می دهد که مدت زمان شارژ مساوی در سیستم UPS قبل از تعمیر و نگهداری نسبتاً کوتاه بود ، تنها 15 دقیقه و شارژ کوتاه مدت سیستم UPS باعث نمی شود باتری ها برآمدگی شوند.

• پس از تعویض تعمیر و نگهداری و خازن ، سیستم UPS مجدداً راه اندازی شد. منطق کنترل باتری را به تازگی متصل کرد ، بنابراین یک شارژ برابر 6 دقیقه ای را آغاز کرد و سپس به یک بار شناور تغییر یافت. با این حال ، پس از آزمایش تخلیه 14 دقیقه ای متعاقب آن ، سیستم UPS به طور خودکار شارژ مساوی را برای شارژ کامل باتری ها شروع کرد. با توجه به باتری های مورد استفاده به مدت 4 سال ، قابلیت احتباس شارژ داخلی آنها رو به وخامت گذاشته است و باعث می شود جریان شارژ شناور از 1A فراتر رود ، و باعث آستانه شارژ 1A برابر شده در سیستم UPS (مقدار پیش فرض برای این مدل می شود (مقدار پیش فرض برای این مدل 3 ~ 5a شارژ جریان برای اتهام مساوی است ، اما به دلایلی ، پرسنل نگهداری آن را 1A اصلاح کرده است). این امر باعث شد تا سیستم UPS بارها و بارها شارژ مساوی را آغاز کند تا اینکه یک مدار باز باتری داخلی سرانجام آن را متوقف کند (در غیر این صورت ، سیستم UPS شارژ مکرر مکرر ادامه می یابد ، که می تواند منجر به آتش سوزی گروه باتری شود). در این دوره ، باتری ها تحت چهار چرخه شارژ برابر مداوم بیش از 48 ساعت قرار گرفتند (هر چرخه فقط 1 دقیقه در هر 12 ساعت قبل از از سرگیری شارژ برابر) مکث می کرد). پس از چنین شارژ طولانی مدت ، باتری ها در نهایت باعث ایجاد شکاف شدند و حتی دریچه های تهویه تغییر شکل گرفتند.

4. پایان

بر اساس مشاهدات و تجزیه و تحلیل فوق ، دلایل خرابی باتری در این سیستم UPS به شرح زیر است:

• علت مستقیم تنظیم نادرست پارامترهای شارژ سیستم UPS بود ، که منجر به شارژ برابر مداوم به مدت 48 ساعت با تنها 1 دقیقه فواصل بین هر چرخه شد. حتی باتری های جدید در برابر چنین شارژ طولانی مدت و شدید مقاومت نمی کنند و منجر به خرابی باتری در این حالت می شوند.

• مدل سیستم UPS یک طراحی اولیه با محدودیت های عملکردی است. این مدل UPS قدیمی تر (20 سال پیش طراحی شده) فاقد تنظیم 'زمان حفاظت از بازه های شارژ برابر' (سایر مارک ها به طور معمول این بازه را به 7 روز تعیین می کنند) و در نتیجه چرخه شارژ چند برابر مداوم ایجاد می شود.

• عملکرد باتری ها به دلیل سن (4 سال خدمت) با کاهش ظرفیت تخلیه و حفظ بار ضعیف تخریب شده است. قبل از 6 ژوئن ، آستانه جریان تبدیل به بار مساوی به شناور به طور غیر منطقی پایین تنظیم شد (فقط 1A برای باتری های 100AH). مقدار پیش فرض سیستم UPS 3 ~ 5A است ، اما پرسنل تعمیر و نگهداری آن را به طور غیر قابل توضیح آن را به 1A تغییر داده اند.

• سیستم UPS به مدت 14 سال در حال بهره برداری بوده است ، فراتر از سن تخریب آن ، و خطاهای اندازه گیری را غیرقابل اجتناب می کند. این خطاها ممکن است باعث شده است که سیستم به طور مکرر شارژ مساوی را به دلیل تشخیص نادرست جریان شروع کند.

• خوشبختانه ، یک مدار باز در یکی از سلولهای باتری مانع از ادامه چرخه شارژ مکرر مکرر پس از شارژ مساوی چهارم می شود ، بنابراین از پتانسیل استفاده از باتری ها جلوگیری می کند.

5. اقدامات درمانی برای شکست

اقدامات درمانی شامل دو جنبه است:

ابتدا به طور موقت پارامترهای شارژ باتری UPS را اصلاح کنید:

• تنظیم شارژ برابر در سیستم UPS را غیرفعال کنید.

• جریان ماشه را برای تغییر از شارژ شناور به شارژ برابر به 3A تنظیم کنید (اگرچه 3A هنوز تا حدودی کم است ، زیرا حداقل پیش فرض 3A است ، اما قبلاً روی 1A تنظیم شده بود).

• زمان حفاظت از شارژ برابر را تا 1 ساعت تنظیم کنید (قبلاً 12 ساعت تنظیم شده بود).

دوم ، دفتر شعبه دو گروه باتری را با باتری های پشتیبان جایگزین کرد ، اما باتری های پشتیبان فقط 50 AH دارند ، بنابراین فقط می توان از آنها برای اهداف اضطراری موقت استفاده کرد. در آینده برنامه هایی برای انتقال بار از سیستم UPS به سایر منابع انرژی وجود دارد تا مشکلات ایمنی منبع تغذیه را به طور کامل برطرف کند.

اپراتور سالانه مبلغ قابل توجهی را صرف خدمات تعمیر و نگهداری برای سیستم UPS می کند ، اما به دلیل سهل انگاری و بی دقتی پرسنل تعمیر و نگهداری ، آنها حتی به اشتباه مقادیر پیش فرض سیستم UPS را اصلاح می کنند ، که واقعاً باورنکردنی است. توصیه می شود که سازنده UPS محصولات خود را جدی بگیرد و از انجام چنین اشتباهات اساسی در آینده جلوگیری کند و کیفیت خدمات نگهداری آنها را بهبود بخشد. در همین حال ، پیشنهاد می شود که اپراتور همچنین به خدمات تعمیر و نگهداری بعدی ارائه شده توسط تولید کننده UPS توجه بیشتری داشته باشد و یک سیستم ارزیابی ایجاد کند تا به طور مداوم عملکرد ایمن و قابل اعتماد سیستم UPS را بهبود ببخشد.