Tietoliikennesivuston tehoa pidetään tietoliikenneverkon verenä, kun taas akkua sen verisäiliönä, joka turvaa verkon sujuvan toiminnan. Akun huolto on kuitenkin aina ollut haastavaa. Valmistajien jatkuvasti laskeessa hintoja keskitetyn hankinnan jälkeen akkujen laatu on heikentynyt merkittävästi. Joka vuosi yli 70 % tietoliikenteen sähköjärjestelmän vioista johtuu akkuongelmista, mikä tekee akun huollosta päänvaivaa huoltohenkilöstölle. Tämä artikkeli tarjoaa analyysin akun vikojen tärkeimmistä syistä, mikä voi toimia hyödyllisenä viitteenä muille.
1. Paikan päällä olevien sähkölaitteiden yleiskatsaus
Paikan päällä oleva teholaitteisto koostuu kahdesta 40 kVA:n UPS-yksiköstä tunnetulta kansainväliseltä tuotemerkiltä. Akut on asennettu vuonna 2016. Alla tarkempia tietoja:
UPS-tiedot |
Akun tiedot |
Merkki ja malli: Kansainvälinen merkki UPS UL33 |
Merkki ja malli: 12V 100Ah |
Konfiguraatio: 40 kVA, 2 yksikköä rinnakkaisjärjestelmässä, kummankin kuorma noin 5 kW |
Paristojen lukumäärä: 30 kennoa ryhmää kohden, 2 ryhmää, yhteensä 60 kennoa |
Käyttöönottopäivämäärä: 2006 (10 vuotta palvelua) |
Käyttöönottopäivämäärä: 2016 (5 vuotta palvelua) |
UPS-valmistaja suoritti 6. kesäkuuta rutiinihuollon ja vaihtoi AC- ja DC-kondensaattorit (5 vuotta palvelua) ja puhaltimet. Akun purkaustestissä (20 minuuttia) havaittiin, että akun purkauskyky oli heikko. Purkausvirta oli 16A ja 10 minuutin purkauksen jälkeen useiden kennojen jännite putosi 11,6 V:iin, mutta akkujen pullistumaa ei havaittu.
Tarkastuksen aikana havaittiin, että molemmissa UPS-akkuryhmissä oli pullistumisongelmia. Yleismittarilla he mittasivat akun latauksen aaltoilujännitteen (mitattu AC-asetuksella), joka oli jopa 7 V (yli huomattavasti ylläpitostandardin). Tämän seurauksena he alun perin epäilivät, että UPS-valmistajan insinöörien vaihtamat tasavirtasuodattimen kondensaattorit olivat viallisia, mikä aiheutti liiallista aaltoilujännitettä UPS:n tasavirtaväylässä, mikä johti akun pullistumiseen.
2. Vika paikan päällä
Tutkimuslaitoksen ryhmä teki 22. heinäkuuta sivukonttorissa turvallisuustarkastuksen. He havaitsivat, että rakennuksen 5. kerroksessa olevien UPS-järjestelmien akut olivat voimakkaasti pullistuneet. Jos verkosta tuli sähkökatkoja, pelättiin, että akut eivät ehkä purkaudu kunnolla, mikä voi johtaa onnettomuuteen. Tämän seurauksena he suosittelivat välittömästi, että sivuliikkeen huoltohenkilöstö ottaisi yhteyttä valmistajan insinööreihin yhteisen paikan päällä tehtävän tutkinnan ja vianmääritysistunnon järjestämiseksi kaikkien kolmen osapuolen kanssa seuraavana iltapäivänä.
12V akkujen pullistuminen
Heinäkuun 23. päivän iltapäivällä kolme puoluetta saapuivat paikalle. Tarkastuksessa todettiin, että molemmat UPS-yksiköt toimivat normaalisti ja akkujen kelluva jännite oli noin 404 V (aseteltujen parametrien mukaisesti). Valmistajan insinöörit käyttivät Fluke 287C -yleismittaria (suuri tarkkuus) mittaamaan akun latauksen aaltoilujännitettä, joka oli noin 0,439 V. Fluke 376 -pihtimittari (pienempi tarkkuus) mitattuna noin 0,4 V. Molempien instrumenttien tulokset olivat samankaltaisia ja osuivat laitteelle tyypilliseen aaltoilujännitealueeseen (yleensä alle 1 % väylän jännitteestä). Tämä osoitti, että vaihdetut DC-kondensaattorit olivat yhteensopivia ja toimivat normaalisti. Siksi aiemmin epäilty teoria, jonka mukaan kondensaattorin vaihto aiheutti liiallista aaltoilujännitettä ja akun pullistuminen, suljettiin pois.
Yleismittari: 0,439V
Kiinnitinmittari: noin 0,4 V
UPS-järjestelmän historiallisten tietojen tarkastelu osoitti, että 6. kesäkuuta molemmille UPS-yksiköille oli tehty 15 minuutin akun purkaustesti. Päävirtakytkimen palauttamisen jälkeen suoritettiin 6 minuutin tasainen lataus, jonka jälkeen valmistajan insinöörit tekivät 14 minuutin akun purkaustestin. Testin jälkeen UPS-järjestelmä käynnisti automaattisesti neljä peräkkäistä 12 tunnin tasaista latausta, joista kukin vaihe erotettiin 1 minuutin välein, päättyen 9. kesäkuuta kello 5.32. Siitä lähtien akut ovat pysyneet kelluvassa lataustilassa.
Alkuperäisten UPS-akkuasetusten lisätutkimus paljasti seuraavan:
Akun kestoiksi asetettiin 48 kuukautta (4 vuotta), vaikka 12 V:n akun todellisen käyttöiän pitäisi olla 5 vuotta.
Tasainen lataus asetettiin 'käytössä'-tilaan.
Latausvirtarajaksi asetettiin 10A.
Tasoituslataukseen vaihtamisen laukaisu asetettiin arvoon 1A (järjestelmä siirtyy automaattisesti tasaiseen lataukseen, jos kelluva latausvirta ylittää 1A, vaikka tämän mallin oletusarvo on 0,03C10~0,05C10, mikä tarkoittaa, että tasavaraus laukeaa, kun kelluva latausvirta saavuttaa 3-5A, mutta valmistaja oli säätänyt huoltohenkilöstön tuntemattomista syistä. 0,01C10, mikä tarkoittaa, että tasainen lataus käynnistyy, kun kelluva latausvirta saavuttaa 1A).
Tasaisen latauksen suoja-ajaksi asetettiin 720 minuuttia (tasainen lataus pysähtyy automaattisesti 12 tunnin kuluttua).
3. Epäonnistumisen syiden analyysi
Yllä olevien olosuhteiden perusteella vikaprosessi voidaan analysoida seuraavasti:
Tämän UPS-järjestelmän kaksi akkuryhmää olivat olleet käytössä 4 vuotta (12V akkujen käyttöikä on 5 vuotta), ja akun kapasiteetti oli laskenut merkittävästi. Ennen vikaa akun ulkonäkö oli kuitenkin normaali, eikä merkkejä pullistumisesta. UPS:n historiallisten tietueiden lisätarkistus 30.1.2019 (tätä päivämäärää edeltävät tietueet tyhjennettiin) ja 6.6.2020 välisenä aikana osoitti, että UPS-järjestelmä oli suorittanut 12 tasaista latausta, joista pisin kesto oli enintään 15 minuuttia. Tämä osoittaa, että UPS-järjestelmässä asetettu tasalatauksen kesto ennen huoltoa oli suhteellisen lyhyt, vain 15 minuuttia, eikä UPS-järjestelmän lyhytaikainen tasainen lataus aiheuta akkujen pullistumaa.
Huollon ja kondensaattorin vaihdon jälkeen UPS-järjestelmä käynnistettiin uudelleen. Ohjauslogiikka tunnisti akun äskettäin kytketyksi, joten se aloitti 6 minuutin tasalatauksen ja siirtyi sitten kelluvaan lataukseen. Myöhemmin suoritetun 14 minuutin purkaustestin jälkeen UPS-järjestelmä aloitti kuitenkin automaattisesti tasaisen latauksen ladatakseen akut täyteen. Koska akut olivat käytössä 4 vuotta, niiden sisäinen varauksenkestokyky oli heikentynyt, jolloin kelluva latausvirta ylitti 1A, mikä laukaisi UPS-järjestelmässä asetetun 1A tasalatauksen kynnyksen (oletusarvo tälle mallille on 3~5A kelluva latausvirta laukaisemaan tasalatauksen, mutta jostain syystä huoltohenkilöstö oli muuttanut A:ta). Tämä johti siihen, että UPS-järjestelmä aloitti tasaisen latauksen toistuvasti, kunnes sisäinen akun avoin piiri lopulta pysäytti sen (muuten UPS-järjestelmä olisi jatkanut toistuvaa tasaista latausta, mikä olisi voinut johtaa akkuryhmän syttymiseen). Tänä aikana akuille tehtiin neljä jatkuvaa tasaista latausjaksoa 48 tunnin aikana (jokainen jakso keskeytettiin vain 1 minuutiksi 12 tunnin välein ennen tasaisen latauksen jatkamista). Tällaisen pitkittyneen tasaisen latauksen jälkeen akut lopulta pullistuivat ja jopa ilmausventtiilit muodostivat muotoaan.
4. Johtopäätös
Yllä olevien havaintojen ja analyysien perusteella tämän UPS-järjestelmän akun vian syyt ovat seuraavat:
Suora syy oli UPS-järjestelmän latausparametrien virheellinen asetus, joka johti jatkuvaan tasaiseen lataukseen 48 tunnin ajan, jolloin jokaisen jakson välillä oli vain 1 minuutin tauko. Edes uudet akut eivät kestäisi tällaista pitkäkestoista ja intensiivistä tasaista latausta, mikä johtaisi tässä tapauksessa akun pullistumiseen.
UPS-järjestelmämalli on varhainen suunnittelu, jolla on toiminnallisia rajoituksia. Tästä vanhemmasta UPS-mallista (suunniteltu 20 vuotta sitten) puuttui 'tasaisen latausvälin suojausaika' asetus (muut merkit asettavat tämän välin tyypillisesti 7 päiväksi), mikä johti jatkuviin useisiin tasaisiin latausjaksoihin.
Akkujen suorituskyky oli heikentynyt iän vuoksi (4 vuotta käytössä), heikentyneen purkauskapasiteetin ja huonon latauksen säilymisen vuoksi. Ennen 6. kesäkuuta taajuuskorjauksen kelluvaksi varaukseksi muunnosvirtakynnys asetettiin kohtuuttoman alhaiseksi (vain 1 A 100 Ah akuilla). UPS-järjestelmän oletusarvo on 3~5A, mutta huoltohenkilöstö muutti sen selittämättömällä tavalla 1A:ksi.
UPS-järjestelmä oli ollut toiminnassa 14 vuotta, mikä on ylittänyt sen käytöstäpoistoiän, joten mittausvirheet olivat väistämättömiä. Nämä virheet ovat saattaneet aiheuttaa järjestelmän toistuvasti käynnistämään tasaisen latauksen epätarkan virrantunnistuksen vuoksi.
Onneksi toisessa akkukennossa avoin virtapiiri esti UPS-järjestelmää jatkamasta toistuvia tasauslatausjaksoja neljännen tasaisen latauksen jälkeen, jolloin vältyttiin akkujen syttymiseltä.
5. Korjaustoimenpiteet epäonnistumisen varalta
Korjaustoimenpiteet sisältävät kaksi näkökohtaa:
Muokkaa ensin väliaikaisesti UPS:n akun latausparametreja:
Poista tasauslatauksen asetus käytöstä UPS-järjestelmässä.
Säädä liipaisuvirta siirtyäksesi kelluvasta latauksesta tasaiseen lataukseen 3A:ksi (vaikka 3A on edelleen hieman alhainen, koska oletusminimi on 3A, mutta se oli aiemmin asetettu 1A:iin).
Säädä tasaisen latauksen suojausaika 1 tuntiin (aiemmin asetettu 12 tuntiin).
Toiseksi sivukonttori korvasi kaksi akkuryhmää vara-akuilla, mutta vara-akkujen kapasiteetti on vain 50 Ah, joten niitä voidaan käyttää vain väliaikaisiin hätätarkoituksiin. UPS-järjestelmän kuormitusta on tarkoitus siirtää jatkossa muihin virtalähteisiin, jotta virtalähteen turvallisuusongelmat ratkaistaan perusteellisesti.
Operaattori käyttää vuosittain huomattavan summan UPS-järjestelmän huoltopalveluihin, mutta huoltohenkilöstön huolimattomuudesta ja huolimattomuudesta johtuen he jopa muuttivat vahingossa UPS-järjestelmän oletusarvoja, mikä on todella uskomatonta. Suosittelemme, että UPS-valmistaja ottaa tuotteidensa kunnossapidon vakavasti ja välttää jatkossa tällaisia perusvirheitä parantaen huoltopalveluidensa laatua. Samalla ehdotetaan, että käyttäjä kiinnittäisi enemmän huomiota UPS-valmistajan myöhempään huoltopalveluun ja perustaisi arviointijärjestelmän UPS-järjestelmän turvallisen ja luotettavan toiminnan jatkuvaksi parantamiseksi.
