통신사이트의 힘은 통신망의 혈통이고, 배터리는 혈통이라 하여 통신망의 원활한 운영을 지켜줍니다. 그러나 배터리 유지 관리는 항상 어려운 측면이었습니다. 제조업체가 중앙 조달 이후 지속적으로 가격을 낮추면서 배터리 품질이 크게 저하되었습니다. 매년 통신 전력 시스템 고장의 70% 이상이 배터리 문제로 인해 배터리 유지 관리가 유지 관리 담당자에게 골치거리가 되고 있습니다. 이 기사는 배터리 고장의 주요 원인에 대한 분석을 제공하며 이는 다른 사람들에게 유용한 참고 자료가 될 수 있습니다.
1. 현장 전력 장비 개요
현장 전력 장비는 잘 알려진 국제 브랜드의 40kVA UPS 장치 2개로 구성됩니다. 배터리는 2016년에 설치되었습니다. 자세한 정보는 다음과 같습니다.
UPS 정보 |
배터리 정보 |
브랜드 및 모델: 국제 브랜드 UPS UL33 |
브랜드 및 모델: 12V 100Ah |
구성: 40kVA, 병렬 시스템의 2개 장치, 각각 약 5kW의 부하 |
배터리 수: 그룹당 30셀, 2그룹, 총 60셀 |
취역일 : 2006년 (10년 근무) |
취역일 : 2016년 (5년 근무) |
6월 6일, UPS 제조업체는 AC 및 DC 커패시터(5년 사용)와 팬을 교체하는 정기 유지 관리를 수행했습니다. 배터리 방전 테스트(20분) 중 배터리 방전 성능이 좋지 않은 것으로 확인됐다. 방전전류는 16A였으며, 10분 방전 후 여러 셀의 전압이 11.6V까지 떨어졌으나 배터리의 부풀어오름은 관찰되지 않았다.
검사 중에 두 UPS 배터리 그룹 모두 부풀어오르는 문제가 있는 것으로 밝혀졌습니다. 멀티미터를 사용하여 배터리 충전 리플 전압(AC 설정을 사용하여 측정)을 측정했는데, 이는 7V(유지 관리 기준을 훨씬 초과)에 달했습니다. 그 결과 처음에는 UPS 제조업체의 엔지니어가 교체한 DC 필터 커패시터에 결함이 있어 UPS의 DC 버스에 과도한 리플 전압이 발생하여 배터리가 부풀어오르는 것으로 의심했습니다.
2. 현장 장애 상황
지난 7월 22일 연구소팀이 지사를 대상으로 안전점검을 실시했다. 그들은 건물 5층에 있는 UPS 시스템의 배터리가 심하게 부풀어 오른 것을 발견했습니다. 그리드에서 정전이 발생하면 배터리가 제대로 방전되지 않아 잠재적으로 사고가 발생할 수 있다는 우려가 있었습니다. 그 결과, 그들은 지점의 유지 보수 담당자가 제조업체의 엔지니어에게 연락하여 다음날 오후 세 당사자 모두와 함께 공동 현장 조사 및 문제 해결 세션을 마련할 것을 즉시 권고했습니다.
12V 배터리의 부풀어오름
7월 23일 오후, 3인방이 현장에 도착했다. 검사 결과, 두 UPS 장치 모두 정상적으로 작동하는 것으로 나타났으며, 배터리의 부동 전압은 (설정된 매개변수에 따라) 약 404V였습니다. 제조업체의 엔지니어는 Fluke 287C 멀티미터(고정확도)를 사용하여 약 0.439V인 배터리 충전 리플 전압을 측정했습니다. Fluke 376 클램프 미터(낮은 정확도)는 약 0.4V로 측정되었습니다. 두 계측기의 결과는 비슷했으며 장비의 일반적인 리플 전압 범위(일반적으로 버스 전압의 1% 미만) 내에 속했습니다. 이는 교체된 DC 커패시터가 규정을 준수하고 정상적으로 작동하고 있음을 나타냅니다. 따라서 커패시터 교체로 인해 과도한 리플 전압이 발생하고 배터리 부풀어오름이 발생했다는 이전에 의심되었던 이론은 배제되었습니다.
멀티미터: 0.439V
클램프 미터: 약 0.4V
UPS 시스템의 기록을 검토한 결과 6월 6일 두 UPS 장치 모두 15분간 배터리 방전 테스트를 거쳤습니다. 주전원 스위치를 복원한 후 6분간 균등충전을 실시한 후, 제조사 엔지니어에 의해 14분간 배터리 방전 테스트를 실시했습니다. 테스트 후 UPS 시스템은 자동으로 4번의 연속 12시간 균등 충전을 시작했으며 각 단계는 1분 간격으로 구분되어 6월 9일 오전 5시 32분에 완료되었습니다. 그 이후로 배터리는 부동 충전 모드로 유지되었습니다.
원래 UPS 배터리 설정을 추가로 조사한 결과 다음이 밝혀졌습니다.
배터리 수명은 48개월(4년)로 설정되었지만, 12V 배터리의 실제 기대 수명은 5년입니다.
균등 충전이 '활성화'로 설정되었습니다.
충전 전류 제한은 10A로 설정되었습니다.
균등 충전으로 전환하기 위한 트리거는 1A로 설정되었습니다(이 모델의 기본값은 0.03C10~0.05C10이지만 플로트 충전 전류가 1A를 초과하면 시스템은 자동으로 균등 충전으로 전환합니다. 즉, 플로트 충전 전류가 3~5A에 도달하면 균등 충전이 시작된다는 의미입니다. 그러나 알 수 없는 이유로 제조업체의 유지 관리 담당자가 이를 0.01C10으로 조정했습니다. 즉, 플로트 충전 전류가 균등 충전이 시작된다는 의미입니다. 1A에 도달).
균등 충전 보호 시간은 720분으로 설정되었습니다(균등 충전은 12시간 후에 자동으로 중지됨).
3. 고장 원인 분석
위와 같은 상황을 바탕으로 실패과정을 다음과 같이 분석할 수 있다.
이 UPS 시스템의 두 배터리 그룹은 4년 동안 사용되었으며(12V 배터리의 서비스 수명은 5년) 배터리 용량이 크게 감소했습니다. 그러나 고장 발생 전 배터리 외관은 부풀어오른 흔적 없이 정상적이었다. 2019년 1월 30일(이 날짜 이전의 기록은 삭제됨)부터 2020년 6월 6일까지의 UPS 기록 기록을 추가로 검토한 결과, UPS 시스템은 12회의 균등 충전을 수행했으며 최장 지속 시간은 15분을 넘지 않은 것으로 나타났습니다. 이는 유지 관리 전 UPS 시스템에 설정된 균등 충전 시간이 15분으로 상대적으로 짧았으며 UPS 시스템의 단기 균등 충전으로 인해 배터리가 부풀어 오르지 않음을 나타냅니다.
유지 관리 및 커패시터 교체 후 UPS 시스템이 다시 시작되었습니다. 제어 로직은 배터리가 새로 연결된 것으로 식별하여 6분간 균등 충전을 시작한 다음 부동 충전으로 전환했습니다. 그러나 후속 14분 방전 테스트 후에 UPS 시스템은 배터리를 완전히 재충전하기 위해 자동으로 균등 충전을 시작했습니다. 배터리를 4년 동안 사용했기 때문에 내부 충전 유지 능력이 저하되어 부동 충전 전류가 1A를 초과하여 UPS 시스템에 설정된 1A 균등 충전 임계값이 트리거되었습니다(이 모델의 기본값은 균등 충전을 트리거하는 3~5A 부동 충전 전류이지만 어떤 이유로 유지 관리 담당자가 이를 1A로 수정했습니다). 이로 인해 UPS 시스템은 내부 배터리 개방 회로로 인해 최종적으로 중단될 때까지 균등 충전을 반복적으로 시작했습니다. 그렇지 않으면 UPS 시스템이 반복 균등 충전을 계속하여 배터리 그룹에 화재가 발생할 수 있었습니다. 이 기간 동안 배터리는 48시간에 걸쳐 4번의 연속 균등 충전 주기를 거쳤습니다(균등 충전을 재개하기 전에 각 주기는 12시간마다 1분 동안만 일시 중지됨). 이렇게 오랫동안 균일하게 충전한 후에는 결국 배터리가 부풀어오르고 심지어 환기 밸브도 변형되었습니다.
4. 결론
위의 관찰 및 분석을 바탕으로 본 UPS 시스템의 배터리 고장 원인은 다음과 같습니다.
직접적인 원인은 UPS 시스템 충전 매개변수의 부적절한 설정으로 인해 각 주기 사이에 단 1분 간격으로 48시간 동안 연속 균등 충전이 이루어졌습니다. 새 배터리라도 이러한 장기간의 강렬한 균등 충전을 견딜 수 없으므로 이 경우 배터리 부풀어오르는 문제가 발생합니다.
UPS 시스템 모델은 기능적 제한이 있는 초기 설계입니다. 이 구형 UPS 모델(20년 전에 설계됨)에는 '균등 충전 간격 보호 시간' 설정(다른 브랜드에서는 일반적으로 이 간격을 7일로 설정)이 부족하여 연속적인 다중 균등 충전 주기가 발생했습니다.
배터리 성능은 노후화(사용 기간 4년)로 인해 저하되었으며, 방전 용량이 감소하고 충전 유지력이 저하되었습니다. 6월 6일 이전에는 등화-부동 충전 변환 전류 임계값이 비합리적으로 낮게 설정되었습니다(100Ah 배터리의 경우 1A에 불과). UPS 시스템의 기본값은 3~5A인데 유지보수 담당자가 설명할 수 없이 1A로 수정했습니다.
UPS 시스템은 폐기 연령이 훨씬 지난 14년 동안 운영되었기 때문에 측정 오류를 피할 수 없었습니다. 이러한 오류로 인해 부정확한 전류 감지로 인해 시스템이 균등 충전을 반복적으로 시작하게 되었을 수 있습니다.
다행스럽게도 배터리 셀 중 하나의 개방 회로로 인해 UPS 시스템이 네 번째 균등 충전 이후 반복되는 균등 충전 주기를 계속할 수 없어 배터리에 화재가 발생할 가능성이 방지되었습니다.
5. 장애에 대한 복구 조치
교정 조치에는 두 가지 측면이 포함됩니다.
먼저 UPS 배터리 충전 매개변수를 일시적으로 수정합니다.
UPS 시스템에서 균등 충전 설정을 비활성화합니다.
부동 충전에서 균등 충전으로 전환하기 위한 트리거 전류를 3A로 조정합니다(기본 최소값은 3A이지만 이전에는 1A로 설정되었으므로 3A는 여전히 다소 낮습니다).
균등 충전 보호 시간을 1시간(이전에는 12시간으로 설정)으로 조정합니다.
둘째, 지사에서는 두 개의 배터리 그룹을 백업 배터리로 교체했지만, 백업 배터리의 용량은 50Ah에 불과해 임시 비상용으로만 사용할 수 있습니다. 향후에는 UPS 시스템의 부하를 다른 전원으로 전환하여 전원 공급 장치의 안전 문제를 철저히 해결할 계획입니다.
운영자는 UPS 시스템의 유지 관리 서비스에 매년 상당한 금액을 지출하지만 유지 관리 담당자의 과실과 부주의로 인해 UPS 시스템의 기본값을 실수로 수정하기도 했습니다. 이는 정말 믿을 수 없는 일입니다. UPS 제조업체는 제품 유지 관리를 진지하게 받아들이고 향후 이러한 기본적인 실수를 방지하여 유지 관리 서비스 품질을 향상시킬 것을 권장합니다. 한편, 운영자는 UPS 제조업체가 제공하는 후속 유지 관리 서비스에도 세심한 주의를 기울이고 평가 시스템을 구축하여 UPS 시스템의 안전하고 안정적인 작동을 지속적으로 개선하는 것이 좋습니다.
