Kraftur fjarskiptasíðunnar er talinn blóð fjarskiptanets, á meðan litið er á rafhlöðuna sem blóðgeymi þess, sem tryggir sléttan rekstur netsins. Hins vegar hefur viðhald rafhlöðu alltaf verið krefjandi þáttur. Þar sem framleiðendur lækka stöðugt verð eftir miðlæg innkaup hafa gæði rafgeyma minnkað verulega. Á hverju ári eru meira en 70% bilana í fjarskiptaorkukerfum rakin til rafhlöðuvandamála, sem gerir viðhald rafhlöðu að höfuðverk fyrir viðhaldsfólk. Þessi grein býður upp á greiningu á helstu orsökum rafhlöðubilunar, sem gæti verið gagnleg tilvísun fyrir aðra.
1. Yfirlit yfir raforkubúnað á staðnum
Rafmagnsbúnaður á staðnum samanstendur af tveimur 40kVA UPS einingum frá þekktu alþjóðlegu vörumerki. Rafhlöðurnar voru settar í 2016. Hér að neðan eru ítarlegar upplýsingar:
UPS upplýsingar |
Upplýsingar um rafhlöðu |
Vörumerki og gerð: International Brand UPS UL33 |
Vörumerki og gerð: 12V 100Ah |
Stillingar: 40 kVA, 2 einingar í samhliða kerfi, hver með um það bil 5 kW álag |
Fjöldi rafhlöðu: 30 hólfa í hverjum hópi, 2 hópar, samtals 60 hólf |
Virkjunardagur: 2006 (10 ára starf) |
Virkjunardagur: 2016 (5 ára starf) |
Þann 6. júní framkvæmdi UPS-framleiðandinn venjubundið viðhald, skipti um AC og DC þétta (5 ára í notkun) og viftur. Við afhleðsluprófun rafhlöðunnar (20 mínútur) kom í ljós að afköst rafhlöðunnar voru léleg. Afhleðslustraumurinn var 16A og eftir 10 mínútna afhleðslu fór spenna nokkurra frumna niður í 11,6V, en ekki sást bungur í rafhlöðum.
Það kom í ljós að báðir UPS rafhlöðuhóparnir voru með bólgandi vandamál við skoðun. Með því að nota margmæli, mældu þeir gáraspennu rafhlöðunnar (mæld með AC stillingunni), sem var allt að 7V (langt yfir viðhaldsstaðlinum). Þess vegna grunaði þá upphaflega að DC-síuþéttar sem verkfræðingar UPS-framleiðandans skiptu út væru gallaðir, sem olli of mikilli gárspennu á DC-rútu UPS, sem leiddi til þess að rafhlaðan bólgnaði.
2. Staða bilunar á staðnum
Þann 22. júlí fór teymi Rannsóknastofnunar fyrir öryggisskoðun á útibúi. Þeir komust að því að rafhlöður UPS-kerfanna á 5. hæð í byggingu voru verulega bungnar út. Ef rafmagnsleysi kæmi frá rafmagnskerfinu var óttast að rafhlöðurnar gætu ekki tæmdst sem skyldi, sem gæti leitt til slyss. Þess vegna mæltu þeir strax með því að viðhaldsstarfsmenn útibúsins hefðu samband við verkfræðinga framleiðandans til að skipuleggja sameiginlega rannsókn á staðnum og bilanaleit með öllum þremur aðilum síðdegis eftir.
Bólga af 12V rafhlöðum
Síðdegis 23. júlí komu aðilarnir þrír á staðinn. Við skoðun kom í ljós að báðar UPS einingarnar virka eðlilega, með flotspennu upp á um það bil 404V fyrir rafhlöðurnar (í samræmi við settar breytur). Verkfræðingar framleiðandans notuðu Fluke 287C margmæli (mikil nákvæmni) til að mæla rafhleðsluspennu, sem var um það bil 0,439V. Fluke 376 klemmumælir (lægri nákvæmni) mældist um 0,4V. Niðurstöður frá báðum tækjum voru svipaðar og féllu innan dæmigerðs gárspennusviðs fyrir búnaðinn (almennt minna en 1% af strætóspennu). Þetta gaf til kynna að DC þéttarnir sem skipt var um væru samhæfðir og virkuðu eðlilega. Þess vegna var kenningin sem áður hafði verið grunuð um að skipting á þétti valdi of mikilli gárspennu og að rafhlaðan bólgnaði útilokuð.
Margmælir: 0,439V
Klemmumælir: um það bil 0,4V
Skoðun á sögulegum gögnum UPS kerfisins sýndi að 6. júní höfðu báðar UPS einingarnar gengist undir 15 mínútna rafhlöðuafhleðslupróf. Eftir að aðalrofanum var komið aftur á var 6 mínútna jöfnuð hleðsla framkvæmd og fylgt eftir með 14 mínútna afhleðsluprófun rafhlöðunnar af verkfræðingum framleiðanda. Eftir prófunina setti UPS-kerfið sjálfkrafa af stað fjórum samfelldum 12 klukkustunda jöfnunarhleðslum, með hverjum áfanga aðskilinn með 1 mínútu millibili, og lauk klukkan 5:32 að morgni 9. júní. Síðan þá hafa rafhlöðurnar verið í flothleðsluham.
Frekari athugun á upprunalegu UPS rafhlöðustillingunum leiddi í ljós eftirfarandi:
Ending rafhlöðunnar var stillt á 48 mánuði (4 ár), þó að raunveruleg líftími 12V rafhlöðu ætti að vera 5 ár.
Jöfnuð hleðsla var stillt á 'virkt.'
Hleðslustraumsmörkin voru stillt á 10A.
Kveikjan til að skipta yfir í jafna hleðslu var stillt á 1A (kerfið myndi sjálfkrafa skipta yfir í jafna hleðslu ef flothleðslustraumurinn færi yfir 1A, jafnvel þó að sjálfgefið gildi fyrir þessa gerð sé 0,03C10~0,05C10, sem þýðir að jöfnuð hleðslan kemur af stað þegar flothleðslustraumurinn nær 3-5A. Hins vegar hafði framleiðandinn aðlagað þessa viðhaldsástæðu að óþekktum ástæðum. 0.01C10, sem þýðir að jöfnuð hleðsla myndi fara af stað þegar flothleðslustraumurinn nær 1A).
Jöfnuð hleðsluverndartími var stilltur á 720 mínútur (jöfnuð hleðsla myndi hætta sjálfkrafa eftir 12 klukkustundir).
3. Greining á orsökum bilunar
Byggt á ofangreindum aðstæðum er hægt að greina bilunarferlið sem hér segir:
Tveir rafhlöðuhópar þessa UPS kerfis höfðu verið í notkun í 4 ár (endingartími 12V rafhlaðna er 5 ár), og rafhlöðugetan hafði minnkað verulega. Hins vegar, áður en bilunin varð, var ytra útlit rafhlöðunnar eðlilegt, engin merki um bungu. Frekari yfirferð á sögulegum gögnum UPS frá 30. janúar 2019 (skrár fyrir þessa dagsetningu voru hreinsaðar) til 6. júní 2020 sýndi að UPS kerfið hafði framkvæmt 12 jöfnunar hleðslu, þar sem lengsta lengdin var ekki meira en 15 mínútur. Þetta gefur til kynna að jöfnuð hleðslutími sem var stilltur í UPS kerfinu fyrir viðhald hafi verið tiltölulega stuttur, aðeins 15 mínútur, og skammtímajöfnuð hleðsla UPS kerfisins mun ekki valda því að rafhlöðurnar bunga.
Eftir viðhald og skipt um þétta var UPS kerfið endurræst. Stýringarrökfræðin benti á að rafhlaðan væri nýtengd, þannig að hún hóf 6 mínútna jöfnunarhleðslu og skipti síðan yfir í fljótandi hleðslu. Hins vegar, eftir 14 mínútna afhleðslupróf á eftir, byrjaði UPS kerfið sjálfkrafa jafna hleðslu til að endurhlaða rafhlöðurnar að fullu. Vegna þess að rafhlöðurnar voru í notkun í 4 ár, hafði getu þeirra til að halda innri hleðslu versnað, sem olli því að flothleðslustraumurinn fór yfir 1A, sem kveikti á 1A jöfnuðum hleðsluþröskuldi sem settur var í UPS kerfinu (sjálfgefið gildi fyrir þessa gerð er 3~5A flothleðslustraumur til að kveikja á jöfnu hleðslu, en af einhverjum ástæðum hafði þetta viðhaldsstarfsfólk breytt í 1A). Þetta leiddi til þess að UPS kerfið byrjaði endurtekið jöfnunarhleðsluna þar til opin rafhlaða innri hringrás stöðvaði hana loksins (Annars hefði UPS kerfið haldið áfram endurtekinni jöfnunarhleðslu, sem hefði getað leitt til þess að kviknaði í rafhlöðuhópnum). Á þessu tímabili gengu rafhlöðurnar í fjórar samfelldar jafnaðar hleðslulotur á 48 klst. Eftir svona langvarandi jöfnunarhleðslu mynduðust rafhlöðurnar að lokum bólgnar og jafnvel útblásturslokarnir vansköpuðust.
4. Niðurstaða
Byggt á ofangreindum athugunum og greiningu eru orsakir rafhlöðubilunar í þessu UPS kerfi sem hér segir:
Bein orsökin var óviðeigandi stilling á hleðslubreytum UPS kerfisins, sem leiddi til samfelldrar jöfnunar hleðslu í 48 klukkustundir með aðeins 1 mínútu millibili á milli hverrar lotu. Jafnvel nýjar rafhlöður myndu ekki þola svo langa og mikla jafna hleðslu, sem leiðir til þess að rafhlaðan bungnar út í þessu tilfelli.
UPS kerfislíkanið er snemma hönnun með virkni takmarkanir. Þessa eldri UPS gerð (hönnuð fyrir 20 árum) vantaði stillinguna „jafnað hleðslubil verndartíma“ (önnur vörumerki stilla þetta bil venjulega á 7 daga), sem leiddi til samfelldrar margs konar jöfnunar hleðslulota.
Afköst rafgeymanna höfðu minnkað vegna aldurs (4 ára í notkun), með minni afhleðslugetu og lélegri hleðsluhaldi. Fyrir 6. júní var þröskuldur umbreytingarstraums fyrir jöfnun í flothleðslu stilltur óeðlilega lágt (aðeins 1A fyrir 100Ah rafhlöður). Sjálfgefið gildi UPS kerfisins er 3~5A, en viðhaldsstarfsmenn breyttu því á óskiljanlegan hátt í 1A.
UPS-kerfið hafði verið starfrækt í 14 ár, langt fram yfir tökualdur, sem gerði mælingarvillur óhjákvæmilegar. Þessar villur gætu hafa valdið því að kerfið hafi ítrekað hafið jöfnunarhleðslu vegna ónákvæmrar straumgreiningar.
Sem betur fer kom opið hringrás í einni rafhlöðunnar í veg fyrir að UPS-kerfið gæti haldið áfram endurteknum jöfnunarhleðslulotum eftir fjórðu jöfnunarhleðsluna og þannig forðast það að rafhlöðurnar gætu kviknað.
5. Ráðstafanir til úrbóta vegna bilunarinnar
Aðgerðir til úrbóta fela í sér tvo þætti:
Fyrst skaltu breyta hleðslubreytum UPS rafhlöðunnar tímabundið:
Slökktu á jöfnuðu hleðslustillingunni í UPS kerfinu.
Stilltu kveikjustrauminn til að skipta úr flothleðslu yfir í jöfnunarhleðslu í 3A (þó 3A sé enn frekar lágt, þar sem sjálfgefið lágmark er 3A, en það var áður stillt á 1A).
Stilltu jafna hleðsluverndartímann í 1 klukkustund (áður stilltur á 12 klukkustundir).
Í öðru lagi skipti útibúið út rafhlöðuflokkunum tveimur fyrir vararafhlöður, en vararafhlöðurnar hafa aðeins 50 Ah afkastagetu og því er aðeins hægt að nota þær í tímabundnum neyðartilvikum. Áætlanir eru uppi um að flytja álagið frá UPS kerfinu til annarra aflgjafa í framtíðinni, til að leysa vandlega öryggisvandamál aflgjafa.
Rekstraraðilinn eyðir umtalsverðu magni árlega í viðhaldsþjónustu fyrir UPS kerfið, en vegna vanrækslu og kæruleysis viðhaldsfólks breyttu þeir jafnvel fyrir mistök sjálfgefnum gildum UPS kerfisins, sem er sannarlega ótrúlegt. Mælt er með því að UPS-framleiðandinn taki viðhald á vörum sínum alvarlega og forðist slík grundvallarmistök í framtíðinni og bætir gæði viðhaldsþjónustu þeirra. Á sama tíma er lagt til að rekstraraðili fylgist einnig betur með síðari viðhaldsþjónustu sem framleiðandi UPS veitir og komi á matskerfi til að bæta stöðugt örugga og áreiðanlega rekstur UPS kerfisins.
