Telekomunikacijų svetainės galia laikoma telekomunikacijų tinklo krauju, o baterija – jos kraujo rezervuaru, užtikrinančiu sklandų tinklo veikimą. Tačiau akumuliatoriaus priežiūra visada buvo sudėtingas aspektas. Gamintojams nuolat mažinant kainas po centralizuotų pirkimų, baterijų kokybė gerokai pablogėjo. Kiekvienais metais daugiau nei 70% telekomunikacijų maitinimo sistemos gedimų yra priskiriami akumuliatoriaus problemoms, todėl akumuliatorių priežiūra yra galvos skausmas techninės priežiūros personalui. Šiame straipsnyje pateikiama pagrindinių akumuliatoriaus gedimo priežasčių analizė, kuri gali būti naudinga kitiems.
1. Vietos maitinimo įrangos apžvalga
Vietos maitinimo įrangą sudaro du 40 kVA UPS įrenginiai iš gerai žinomo tarptautinio prekės ženklo. Baterijos buvo sumontuotos 2016 m. Žemiau pateikiama išsami informacija:
UPS informacija |
Informacija apie akumuliatorių |
Gamintojas ir modelis: tarptautinis prekės ženklas UPS UL33 |
Gamintojas ir modelis: 12V 100Ah |
Konfigūracija: 40 kVA, 2 vienetai lygiagrečioje sistemoje, kurių kiekvieno apkrova apie 5 kW |
Baterijų skaičius: 30 elementų grupėje, 2 grupės, iš viso 60 elementų |
Eksploatacijos pradžios data: 2006 m. (10 metų tarnavimo) |
Paleidimo data: 2016 m. (5 metai eksploatacijos) |
Birželio 6 d. UPS gamintojas atliko eilinę techninę priežiūrą, pakeitė kintamosios srovės ir nuolatinės srovės kondensatorius (5 metų eksploatacija) ir ventiliatorius. Atliekant akumuliatoriaus išsikrovimo testą (20 min.), buvo nustatyta, kad akumuliatoriaus išsikrovimo charakteristikos buvo prastos. Iškrovos srovė buvo 16A, o po 10 minučių iškrovimo kelių elementų įtampa nukrito iki 11,6V, tačiau baterijų išsipūtimo nepastebėta.
Buvo nustatyta, kad patikrinimo metu abiejose UPS akumuliatorių grupėse iškilo problemų. Naudodami multimetrą jie išmatavo akumuliatoriaus įkrovimo pulsacijos įtampą (matuojama naudojant kintamosios srovės nustatymą), kuri buvo net 7 V (daug viršijo techninės priežiūros standartą). Dėl to jie iš pradžių įtarė, kad UPS gamintojo inžinierių pakeisti nuolatinės srovės filtro kondensatoriai yra sugedę, todėl UPS nuolatinės srovės magistralės bangavimas sukelia per didelę įtampą, dėl kurios akumuliatorius išsipūtė.
2. Gedimo vietoje situacija
Liepos 22 d. Mokslinių tyrimų instituto komanda filiale atliko saugos patikrinimą. Jie išsiaiškino, kad 5-ame pastato aukšte esančių UPS sistemų baterijos buvo labai išsipūtusios. Jei elektros tiekimas nutrūktų iš tinklo, buvo baiminamasi, kad akumuliatoriai gali tinkamai neišsikrauti, o tai gali sukelti avariją. Todėl jie nedelsdami rekomendavo filialo techninės priežiūros personalui susisiekti su gamintojo inžinieriais ir surengti bendrą tyrimo vietoje ir trikčių šalinimo seansą su visomis trimis šalimis kitą popietę.
12V baterijų išsipūtimas
Liepos 23 d. popietę trys šalys atvyko į vietą. Patikrinus buvo nustatyta, kad abu UPS įrenginiai veikia normaliai, o akumuliatorių plūdinė įtampa buvo maždaug 404 V (atitinka nustatytus parametrus). Gamintojo inžinieriai naudojo Fluke 287C multimetrą (didelis tikslumas), kad išmatuotų akumuliatoriaus įkrovimo pulsacijos įtampą, kuri buvo maždaug 0,439 V. Fluke 376 gnybtų matuoklis (mažesnis tikslumas), išmatuotas apie 0,4 V. Abiejų prietaisų rezultatai buvo panašūs ir pateko į tipišką įrangos pulsacijos įtampos diapazoną (paprastai mažiau nei 1 % magistralės įtampos). Tai parodė, kad pakeisti nuolatinės srovės kondensatoriai atitiko reikalavimus ir veikė normaliai. Todėl anksčiau įtarta teorija, kad kondensatoriaus keitimas sukėlė per didelę pulsavimo įtampą ir akumuliatoriaus išsipūtimą, buvo atmesta.
Multimetras: 0,439V
Gnybtų matuoklis: apie 0,4 V
Apžvelgus UPS sistemos istorinius įrašus, paaiškėjo, kad birželio 6 d. abiejuose UPS įrenginiuose buvo atliktas 15 minučių trukmės akumuliatoriaus išsikrovimo testas. Atkūrus pagrindinį maitinimo jungiklį, buvo atliktas 6 minučių išlygintas įkrovimas, o po to 14 minučių gamintojo inžinierių atliktas akumuliatoriaus išsikrovimo testas. Po bandymo UPS sistema automatiškai inicijavo keturis iš eilės 12 valandų išlygintus įkrovimus, kurių kiekviena fazė buvo atskirta 1 minutės intervalu, baigiant birželio 9 d. 5:32 val. Nuo to laiko akumuliatoriai liko plūduriuojančio įkrovimo režimu.
Tolesnis originalių UPS akumuliatoriaus nustatymų tyrimas atskleidė:
Baterijos tarnavimo laikas buvo nustatytas į 48 mėnesius (4 metus), nors tikroji 12 V akumuliatoriaus gyvenimo trukmė turėtų būti 5 metai.
Išlygintas įkrovimas nustatytas į 'įjungta'.
Įkrovimo srovės riba buvo nustatyta iki 10A.
Perjungimo į išlygintą įkrovimą trigeris buvo nustatytas ties 1A (sistema automatiškai persijungtų į išlygintą įkrovimą, jei plūduriuojančio įkrovimo srovė viršytų 1A, nors šio modelio numatytoji reikšmė yra 0,03C10~0,05C10, o tai reiškia, kad išlygintas įkrovimas suveikia, kai ši plūduriuojančio įkrovimo srovė pasiekia 3-5A. Tačiau gamintojas dėl nežinomų priežasčių pritaikė techninę priežiūrą. 0,01C10, tai reiškia, kad išlygintas įkrovimas įsijungtų, kai plūduriuojančio įkrovimo srovė pasieks 1A).
Išlyginto įkrovimo apsaugos laikas buvo nustatytas į 720 minučių (išlygintas įkrovimas automatiškai nutrūktų po 12 valandų).
3. Nesėkmės priežasčių analizė
Remiantis pirmiau nurodytomis aplinkybėmis, gedimo procesą galima analizuoti taip:
Šios UPS sistemos dvi baterijų grupės buvo naudojamos 4 metus (12V akumuliatorių tarnavimo laikas – 5 metai), o baterijų talpa buvo gerokai sumažėjusi. Tačiau prieš gedimą akumuliatoriaus išvaizda buvo normali, be išsipūtimo požymių. Tolesnė UPS istorinių įrašų peržiūra nuo 2019 m. sausio 30 d. (įrašai iki šios datos buvo ištrinti) iki 2020 m. birželio 6 d. parodė, kad UPS sistema atliko 12 išlygintų įkrovimų, kurių ilgiausia trukmė buvo ne daugiau kaip 15 minučių. Tai rodo, kad UPS sistemoje prieš techninę priežiūrą nustatyta išlyginto įkrovimo trukmė buvo palyginti trumpa, vos 15 minučių, o UPS sistemos trumpalaikis išlygintas įkrovimas nesukels baterijų išsipūtimo.
Po priežiūros ir kondensatoriaus pakeitimo UPS sistema buvo paleista iš naujo. Valdymo logika nustatė, kad akumuliatorius yra naujai prijungtas, todėl jis inicijavo 6 minučių išlygintą įkrovimą, o tada perėjo į nuolatinį įkrovimą. Tačiau po 14 minučių trukusio iškrovimo bandymo UPS sistema automatiškai pradėjo išlygintą įkrovimą, kad visiškai įkrautų baterijas. Dėl baterijų naudojimo 4 metus pablogėjo jų vidinė įkrovimo išlaikymo galimybė, todėl plūduriuojančio įkrovimo srovė viršijo 1A, suaktyvindama UPS sistemoje nustatytą 1A išlyginto įkrovimo slenkstį (šio modelio numatytoji vertė yra 3–5A plūduriuojančio įkrovimo srovė, kad būtų paleistas išlygintas įkrovimas, tačiau dėl tam tikrų priežasčių techninės priežiūros personalas pakeitė A). Dėl to UPS sistema pakartotinai inicijavo išlygintą įkrovimą, kol vidinė atvira akumuliatoriaus grandinė galiausiai jį sustabdė (kitaip UPS sistema būtų tęsusi pakartotinį išlygintą įkrovimą, dėl ko akumuliatorių grupė galėjo užsidegti). Per šį laikotarpį akumuliatoriai buvo keturi nepertraukiami išlyginto įkrovimo ciklai per 48 valandas (kiekvienas ciklas buvo pristabdytas tik 1 minutę kas 12 valandų prieš atnaujinant išlygintą įkrovimą). Po tokio ilgo išlyginto įkrovimo baterijos ilgainiui išsipūtė, deformavosi net oro išleidimo vožtuvai.
4. Išvada
Remiantis aukščiau pateiktais stebėjimais ir analize, šios UPS sistemos akumuliatoriaus gedimo priežastys yra šios:
Tiesioginė priežastis buvo netinkamas UPS sistemos įkrovimo parametrų nustatymas, dėl kurio 48 valandas buvo nuolatinis išlygintas įkrovimas su tik 1 minutės intervalais tarp kiekvieno ciklo. Net naujos baterijos neatlaikytų tokio užsitęsusio ir intensyvaus išlyginto įkrovimo, todėl šiuo atveju akumuliatorius išsipūtęs.
UPS sistemos modelis yra ankstyvas dizainas su funkciniais apribojimais. Šiam senesniam UPS modeliui (sukurtam prieš 20 metų) trūko 'išlyginto įkrovimo intervalo apsaugos laiko' nustatymo (kiti prekių ženklai paprastai nustato šį intervalą iki 7 dienų), todėl buvo vykdomi nepertraukiami keli išlyginti įkrovimo ciklai.
Akumuliatorių veikimas pablogėjo dėl amžiaus (4 metai eksploatavimo), sumažėjusi iškrovimo talpa ir prastas įkrovos išlaikymas. Iki birželio 6 d. išlyginto į slankiojo įkrovimo konvertavimo srovės slenkstis buvo nustatytas nepagrįstai žemas (tik 1A 100Ah akumuliatoriams). Numatytoji UPS sistemos vertė yra 3–5 A, tačiau techninės priežiūros personalas nepaaiškinamai pakeitė ją į 1 A.
UPS sistema veikė 14 metų, gerokai ilgiau nei buvo nutraukta, todėl matavimo paklaidos buvo neišvengiamos. Dėl šių klaidų sistema galėjo pakartotinai inicijuoti išlygintą įkrovimą dėl netikslaus srovės aptikimo.
Laimei, atvira grandinė vienoje iš akumuliatoriaus elementų neleido UPS sistemai tęsti pakartotinių išlyginto įkrovimo ciklų po ketvirtojo išlyginto įkrovimo, taip išvengiant baterijų užsiliepsnojimo.
5. Gedimo taisomosios priemonės
Taisomosios priemonės apima du aspektus:
Pirmiausia laikinai pakeiskite UPS akumuliatoriaus įkrovimo parametrus:
Išjunkite išlyginto įkrovimo nustatymą UPS sistemoje.
Sureguliuokite paleidimo srovę, kad perjungtumėte nuo slankaus įkrovimo prie išlyginto įkrovimo iki 3A (nors 3A vis dar yra šiek tiek maža, nes numatytasis minimumas yra 3A, bet anksčiau jis buvo nustatytas į 1A).
Sureguliuokite išlyginto įkrovimo apsaugos laiką iki 1 valandos (anksčiau buvo nustatyta 12 valandų).
Antra, filialas pakeitė dvi akumuliatorių grupes atsarginėmis, tačiau atsarginių baterijų talpa yra tik 50 Ah, todėl jas galima naudoti tik laikinais avariniais tikslais. Ateityje planuojama UPS sistemos apkrovą perkelti į kitus maitinimo šaltinius, siekiant kruopščiai išspręsti maitinimo saugos klausimus.
Operatorius kasmet išleidžia nemažą sumą UPS sistemos priežiūros paslaugoms, tačiau dėl techninės priežiūros personalo aplaidumo ir neatsargumo jie net per klaidą pakeitė numatytąsias UPS sistemos vertes, o tai išties neįtikėtina. UPS gamintojui rekomenduojama rimtai žiūrėti į savo gaminių priežiūrą ir vengti tokių elementarių klaidų ateityje, gerinant savo priežiūros paslaugų kokybę. Tuo tarpu operatoriui siūloma daugiau dėmesio skirti ir vėlesnėms UPS gamintojo teikiamoms priežiūros paslaugoms bei sukurti vertinimo sistemą, kuri nuolat gerintų saugų ir patikimą UPS sistemos darbą.
