Snaga telekom stranice smatra se krvlju telekom mreže, dok se baterija smatra njezinim spremnikom krvi koji osigurava nesmetan rad mreže. Međutim, održavanje baterije uvijek je bilo izazovan aspekt. Kako proizvođači kontinuirano snižavaju cijene nakon centralizirane nabave, kvaliteta baterija je značajno opala. Svake godine više od 70% kvarova telekomunikacijskog elektroenergetskog sustava pripisuje se problemima s baterijom, zbog čega održavanje baterije postaje glavobolja za osoblje održavanja. Ovaj članak nudi analizu glavnih uzroka kvara baterije, što drugima može poslužiti kao korisna referenca.
1. Pregled električne opreme na licu mjesta
Energetska oprema na licu mjesta sastoji se od dvije UPS jedinice od 40 kVA poznatog međunarodnog brenda. Baterije su ugrađene 2016. Ispod su detaljne informacije:
Informacije o UPS-u |
Podaci o bateriji |
Marka i model: Međunarodna marka UPS UL33 |
Marka i model: 12V 100Ah |
Konfiguracija: 40 kVA, 2 jedinice u paralelnom sustavu, svaka s opterećenjem od približno 5 kW |
Broj baterija: 30 ćelija po grupi, 2 grupe, ukupno 60 ćelija |
Datum puštanja u rad: 2006. (10 godina službe) |
Datum puštanja u rad: 2016. (5 godina službe) |
Dana 6. lipnja proizvođač UPS-a izvršio je rutinsko održavanje, zamjenjujući AC i DC kondenzatore (5 godina službe) i ventilatore. Tijekom testiranja pražnjenja baterije (20 minuta), utvrđeno je da su performanse pražnjenja baterije bile loše. Struja pražnjenja bila je 16A, a nakon 10 minuta pražnjenja napon nekoliko ćelija pao je na 11,6V, ali nije primijećeno izbočenje baterija.
Utvrđeno je da su obje grupe UPS baterija imale problema s ispupčenjem tijekom pregleda. Koristeći multimetar, izmjerili su valovitost napona punjenja baterije (mjerenu pomoću postavke AC), koja je iznosila čak 7 V (daleko premašujući standard održavanja). Kao rezultat toga, isprva su posumnjali da su kondenzatori filtra istosmjerne struje koje su zamijenili inženjeri proizvođača UPS-a bili neispravni, uzrokujući prekomjerno valovitost napona na DC sabirnici UPS-a, što je dovelo do izbočenja baterije.
2. Situacija kvara na licu mjesta
Dana 22. srpnja tim Instituta za istraživanje obavio je sigurnosni pregled u poslovnici. Otkrili su da su baterije UPS sustava na 5. katu zgrade ozbiljno ispupčene. Ako dođe do nestanka struje iz mreže, strahovalo se da se baterije neće pravilno isprazniti, što bi potencijalno moglo dovesti do nesreće. Kao rezultat toga, odmah su preporučili da osoblje za održavanje podružnice kontaktira inženjere proizvođača kako bi sljedeće poslijepodne dogovorili zajedničku istragu na licu mjesta i sastanak za rješavanje problema sa sve tri strane.
Ispupčenje baterija od 12V
Poslijepodne 23. srpnja tri su strane stigle na lice mjesta. Pregledom je utvrđeno da obje UPS jedinice rade normalno, uz napon baterije od približno 404 V (u skladu sa postavljenim parametrima). Inženjeri proizvođača koristili su multimetar Fluke 287C (visoke točnosti) za mjerenje napona valovitosti punjenja baterije, koji je iznosio približno 0,439 V. Fluke 376 klešta (niža točnost) izmjerila je oko 0,4 V. Rezultati oba instrumenta bili su slični i spadali su unutar tipičnog raspona valovitosti napona za opremu (općenito manje od 1% napona sabirnice). To je pokazalo da su zamijenjeni istosmjerni kondenzatori usklađeni i normalno funkcioniraju. Stoga je odbačena teorija na koju se ranije sumnjalo da je zamjena kondenzatora uzrokovala prekomjerno valovitost napona i izbočenje baterije.
Multimetar: 0,439V
Mjerna kliješta: približno 0,4 V
Pregled povijesnih zapisa UPS sustava pokazao je da su 6. lipnja obje UPS jedinice bile podvrgnute 15-minutnom testu pražnjenja baterije. Nakon ponovnog uključivanja glavne sklopke, izvršeno je 6-minutno izjednačeno punjenje, nakon čega je uslijedio 14-minutni test pražnjenja baterije od strane inženjera proizvođača. Nakon testa, UPS sustav automatski je pokrenuo četiri uzastopna 12-satna izjednačena punjenja, sa svakom fazom odvojenom intervalom od 1 minute, zaključno s 5:32 ujutro 9. lipnja. Od tada, baterije su ostale u načinu pomičnog punjenja.
Daljnji pregled izvornih postavki baterije UPS-a otkrio je sljedeće:
Vijek trajanja baterije postavljen je na 48 mjeseci (4 godine), iako bi stvarni životni vijek baterije od 12 V trebao biti 5 godina.
Izjednačeno punjenje postavljeno je na 'omogućeno'.
Ograničenje struje punjenja postavljeno je na 10A.
Okidač za prebacivanje na izjednačeno punjenje postavljeno je na 1A (sustav bi se automatski prebacio na izjednačeno punjenje ako struja float punjenja premaši 1A, iako je zadana vrijednost za ovaj model 0,03C10~0,05C10, što znači da se izjednačeno punjenje pokreće kada struja float punjenja dosegne 3-5A. Međutim, iz nepoznatih razloga, osoblje za održavanje proizvođača ovo je prilagodilo na 0,01C10, što znači da bi se izjednačeno punjenje pokrenulo kada struja plutajućeg punjenja dosegne 1 A).
Vrijeme zaštite od izjednačenog punjenja postavljeno je na 720 minuta (izjednačeno punjenje bi prestalo automatski nakon 12 sati).
3. Analiza uzroka kvara
Na temelju gore navedenih okolnosti, proces kvara može se analizirati na sljedeći način:
Dvije grupe baterija ovog UPS sustava bile su u upotrebi 4 godine (životni vijek 12V baterija je 5 godina), a kapacitet baterije je značajno smanjen. Međutim, prije kvara, vanjski izgled baterije bio je normalan, bez znakova ispupčenja. Daljnji pregled povijesnih zapisa UPS-a od 30. siječnja 2019. (zapisi prije ovog datuma su izbrisani) do 6. lipnja 2020. pokazao je da je UPS sustav izvršio 12 izjednačenih punjenja, a najduže trajanje nije bilo dulje od 15 minuta. To znači da je trajanje izjednačenog punjenja postavljeno u UPS sustavu prije održavanja bilo relativno kratko, samo 15 minuta, a kratkotrajno izjednačeno punjenje UPS sustava neće uzrokovati izbočenje baterija.
Nakon održavanja i zamjene kondenzatora, UPS sustav je ponovno pokrenut. Upravljačka logika identificirala je bateriju kao novo spojenu, pa je pokrenula 6-minutno ravnomjerno punjenje, a zatim se prebacila na kontinuirano punjenje. Međutim, nakon naknadnog 14-minutnog testa pražnjenja, UPS sustav je automatski započeo ravnomjerno punjenje kako bi se baterije u potpunosti napunile. Budući da su baterije bile u upotrebi 4 godine, njihova interna sposobnost zadržavanja napunjenosti se pogoršala, uzrokujući da struja plutajućeg punjenja premaši 1A, aktivirajući prag izjednačenog punjenja od 1A postavljen u UPS sustavu (zadana vrijednost za ovaj model je 3~5A struja plutajućeg punjenja za pokretanje izjednačenog punjenja, ali je iz nekog razloga osoblje za održavanje ovo promijenilo na 1A). To je dovelo do toga da je UPS sustav opetovano pokretao izjednačeno punjenje sve dok ga unutarnji otvoreni krug baterije konačno nije zaustavio (U suprotnom, UPS sustav bi nastavio ponovljeno izjednačeno punjenje, što bi moglo dovesti do požara grupe baterija). Tijekom tog razdoblja, baterije su prošle četiri kontinuirana ciklusa izjednačenog punjenja tijekom 48 sati (svaki ciklus je pauziran na samo 1 minutu svakih 12 sati prije nastavka izjednačenog punjenja). Nakon tako dugotrajnog ravnomjernog punjenja, baterije su na kraju postale ispupčene, a čak su se i ventili za odzračivanje deformirali.
4. Zaključak
Na temelju gore navedenih opažanja i analize, uzroci kvara baterije u ovom UPS sustavu su sljedeći:
Izravan uzrok bilo je nepravilno postavljanje parametara punjenja UPS sustava, što je dovelo do kontinuiranog izjednačenog punjenja tijekom 48 sati sa samo 1-minutnim intervalima između svakog ciklusa. Čak ni nove baterije ne bi izdržale tako dugotrajno i intenzivno izjednačeno punjenje, što bi u ovom slučaju dovelo do ispupčenja baterije.
Model UPS sustava rani je dizajn s funkcionalnim ograničenjima. Ovom starijem modelu UPS-a (dizajniranom prije 20 godina) nedostajala je postavka 'zaštitno vrijeme izjednačenog intervala punjenja' (druge marke obično postavljaju ovaj interval na 7 dana), što je rezultiralo kontinuiranim višestrukim izjednačenim ciklusima punjenja.
Učinkovitost baterija degradirala je zbog starosti (4 godine rada), sa smanjenim kapacitetom pražnjenja i slabim zadržavanjem napunjenosti. Prije 6. lipnja, prag pretvorbe struje izjednačenog u pomični naboj bio je nerazumno nizak (samo 1 A za baterije od 100 Ah). Zadana vrijednost UPS sustava je 3~5A, ali ju je osoblje za održavanje neobjašnjivo promijenilo na 1A.
UPS sustav je bio u funkciji 14 godina, znatno nakon vremena kada je prestao s radom, zbog čega su pogreške u mjerenju bile neizbježne. Ove su pogreške mogle uzrokovati da sustav opetovano pokreće izjednačeno punjenje zbog netočne detekcije struje.
Srećom, otvoreni strujni krug u jednoj od baterijskih ćelija spriječio je UPS sustav da nastavi ponovljene cikluse izjednačenog punjenja nakon četvrtog izjednačenog punjenja, čime je izbjegnuta mogućnost da se baterije zapale.
5. Korektivne mjere za neuspjeh
Korektivne mjere uključuju dva aspekta:
Prvo privremeno promijenite parametre punjenja baterije UPS-a:
Onemogućite postavku izjednačenog punjenja u UPS sustavu.
Prilagodite struju okidača za prebacivanje s float punjenja na izjednačeno punjenje na 3 A (iako je 3 A još uvijek malo nisko, budući da je zadani minimum 3 A, ali je prethodno bio postavljen na 1 A).
Podesite izjednačeno vrijeme zaštite od punjenja na 1 sat (prethodno postavljeno na 12 sati).
Drugo, poslovnica je zamijenila dvije grupe baterija rezervnim baterijama, ali rezervne baterije imaju kapacitet od samo 50 Ah, tako da se mogu koristiti samo u privremenim hitnim slučajevima. U budućnosti se planira prebaciti opterećenje s UPS sustava na druge izvore napajanja, kako bi se temeljito riješila problematika sigurnosti napajanja.
Operater godišnje izdvaja pozamašne iznose za usluge održavanja UPS sustava, a zbog nemara i nepažnje osoblja koje održava UPS sustav greškom je promijenilo zadane vrijednosti, što je zaista nevjerojatno. Preporuča se da proizvođač UPS-a ozbiljno shvati održavanje svojih proizvoda i izbjegne takve osnovne pogreške u budućnosti, poboljšavajući kvalitetu svojih usluga održavanja. U međuvremenu, predlaže se da operater također obrati veću pozornost na naknadne usluge održavanja koje pruža proizvođač UPS-a i uspostavi sustav ocjenjivanja za stalno poboljšanje sigurnog i pouzdanog rada UPS sustava.
