Telekomunikāciju vietnes jauda tiek uzskatīta par telekomunikāciju tīkla asinīm, savukārt akumulators tiek uzskatīts par tā asins rezervuāru, kas nodrošina tīkla vienmērīgu darbību. Tomēr akumulatora apkope vienmēr ir bijusi izaicinājums. Ražotājiem nepārtraukti pazeminot cenas pēc centralizētā iepirkuma, akumulatoru kvalitāte ir būtiski pasliktinājusies. Katru gadu vairāk nekā 70% telekomunikāciju energosistēmas kļūmju ir saistītas ar akumulatoru problēmām, padarot akumulatoru apkopi par galvassāpēm apkopes personālam. Šajā rakstā ir sniegta akumulatora atteices galveno iemeslu analīze, kas var kalpot kā noderīga atsauce citiem.
1. Uz vietas esošās barošanas iekārtas pārskats
Uz vietas esošās jaudas iekārtas sastāv no divām 40kVA UPS vienībām no plaši pazīstama starptautiska zīmola. Baterijas tika uzstādītas 2016. gadā. Tālāk ir sniegta detalizēta informācija:
UPS informācija |
Informācija par akumulatoru |
Zīmols un modelis: Starptautiskais zīmols UPS UL33 |
Zīmols un modelis: 12V 100Ah |
Konfigurācija: 40 kVA, 2 vienības paralēlā sistēmā, katra ar slodzi aptuveni 5 kW |
Bateriju skaits: 30 elementi grupā, 2 grupas, kopā 60 šūnas |
Ekspluatācijas nodošanas datums: 2006. gads (10 gadi) |
Ekspluatācijas nodošanas datums: 2016. gads (nostrādāts 5 gadi) |
6. jūnijā UPS ražotājs veica kārtējo apkopi, nomainot maiņstrāvas un līdzstrāvas kondensatorus (5 gadi) un ventilatorus. Akumulatora izlādes pārbaudes laikā (20 minūtes) tika konstatēts, ka akumulatora izlādes veiktspēja ir slikta. Izlādes strāva bija 16A, un pēc 10 minūšu izlādes vairākām šūnām spriegums noslīdēja līdz 11,6V, bet akumulatoru uzpūšanās netika novērota.
Tika konstatēts, ka pārbaudes laikā abām UPS akumulatoru grupām bija problēmas ar izspiedumu. Izmantojot multimetru, viņi izmērīja akumulatora uzlādes pulsācijas spriegumu (mērīja, izmantojot maiņstrāvas iestatījumu), kas bija pat 7 V (ļoti pārsniedzot apkopes standartu). Rezultātā viņiem sākotnēji bija aizdomas, ka UPS ražotāja inženieru nomainītie līdzstrāvas filtra kondensatori ir bojāti, izraisot pārmērīgu pulsācijas spriegumu UPS līdzstrāvas kopnē, kā rezultātā akumulators ir izspiedies.
2. Kļūmes situācija uz vietas
22. jūlijā Pētniecības institūta komanda veica drošības pārbaudi filiālē. Viņi atklāja, ka ēkas 5. stāvā UPS sistēmu akumulatori ir stipri izspiedušies. Ja elektrotīklā būtu padeves pārtraukumi, pastāvēja bažas, ka akumulatori varētu neizlādēties pareizi, kas var izraisīt avāriju. Rezultātā viņi nekavējoties ieteica filiāles apkopes personālam sazināties ar ražotāja inženieriem, lai nākamajā pēcpusdienā ar visām trim pusēm vienotos par kopīgu izmeklēšanu un problēmu novēršanas sesiju uz vietas.
12V akumulatoru uzpūšanās
23. jūlija pēcpusdienā trīs puses ieradās uz vietas. Pārbaudot, tika konstatēts, ka abi UPS bloki darbojas normāli, un akumulatoru peldošais spriegums bija aptuveni 404 V (atbilstoši iestatītajiem parametriem). Ražotāja inženieri izmantoja Fluke 287C multimetru (augsta precizitāte), lai izmērītu akumulatora uzlādes pulsācijas spriegumu, kas bija aptuveni 0,439 V. Fluke 376 skavas mērītājs (zemāka precizitāte), kas mērīts aptuveni 0,4 V. Rezultāti no abiem instrumentiem bija līdzīgi un ietilpa tipiskā aprīkojuma pulsācijas sprieguma diapazonā (parasti mazāk nekā 1% no kopnes sprieguma). Tas norādīja, ka nomainītie līdzstrāvas kondensatori bija saderīgi un darbojas normāli. Tāpēc tika izslēgta iepriekš aizdomīgā teorija, ka kondensatora nomaiņa izraisīja pārmērīgu pulsācijas spriegumu un akumulatora izspiedumu.
Multimetrs: 0,439V
Skavas mērītājs: aptuveni 0,4 V
Pārskatot UPS sistēmas vēsturiskos ierakstus, tika atklāts, ka 6. jūnijā abām UPS ierīcēm tika veikta 15 minūšu ilga akumulatora izlādes pārbaude. Pēc galvenā strāvas slēdža atjaunošanas tika veikta 6 minūšu izlīdzinātā uzlāde, kam sekoja 14 minūšu akumulatora izlādes tests, ko veica ražotāja inženieri. Pēc testa UPS sistēma automātiski uzsāka četras secīgas 12 stundu izlīdzinātās uzlādes, katru fāzi atdalot ar 1 minūtes intervālu, un tā noslēdzās 9. jūnijā pulksten 5:32. Kopš tā laika akumulatori ir palikuši peldošā uzlādes režīmā.
Turpmāka sākotnējo UPS akumulatora iestatījumu pārbaude atklāja sekojošo:
Akumulatora darbības laiks tika iestatīts uz 48 mēnešiem (4 gadiem), lai gan faktiskajam 12 V akumulatora paredzamajam kalpošanas laikam vajadzētu būt 5 gadiem.
Izlīdzinātā uzlāde tika iestatīta uz 'iespējota'.
Uzlādes strāvas ierobežojums tika iestatīts uz 10A.
Sprūda pārslēgšanai uz izlīdzināto uzlādi tika iestatīta uz 1A (sistēma automātiski pārslēgtos uz izlīdzināto uzlādi, ja peldošā uzlādes strāva pārsniedz 1A, lai gan šī modeļa noklusējuma vērtība ir 0,03C10~0,05C10, kas nozīmē, ka izlīdzinātā uzlāde tiek iedarbināta, kad peldošā uzlādes strāva sasniedz 3-5A. Tomēr ražotājam nezināmu iemeslu dēļ tika veikta apkope. 0,01C10, kas nozīmē, ka izlīdzinātā uzlāde tiks aktivizēta, kad peldošā uzlādes strāva sasniedz 1A).
Izlīdzinātās uzlādes aizsardzības laiks tika iestatīts uz 720 minūtēm (izlīdzinātā uzlāde tiks automātiski pārtraukta pēc 12 stundām).
3. Neveiksmju cēloņu analīze
Pamatojoties uz iepriekš minētajiem apstākļiem, atteices procesu var analizēt šādi:
Šīs UPS sistēmas divas akumulatoru grupas tika izmantotas 4 gadus (12V akumulatoru kalpošanas laiks ir 5 gadi), un akumulatoru kapacitāte bija ievērojami samazinājusies. Tomēr pirms kļūmes akumulatora ārējais izskats bija normāls, bez izspieduma pazīmēm. Turpmāka UPS vēsturisko ierakstu pārskatīšana no 2019. gada 30. janvāra (ieraksti pirms šī datuma tika dzēsti) līdz 2020. gada 6. jūnijam parādīja, ka UPS sistēma ir veikusi 12 izlīdzinātas uzlādes reizes, un ilgākais ilgums nepārsniedz 15 minūtes. Tas norāda, ka UPS sistēmā iestatītais izlīdzinātās uzlādes ilgums pirms apkopes bija salīdzinoši īss, tikai 15 minūtes, un UPS sistēmas īslaicīgā izlīdzinātā uzlāde neizraisīs akumulatoru izliekšanos.
Pēc apkopes un kondensatora nomaiņas UPS sistēma tika restartēta. Vadības loģika identificēja akumulatoru kā tikko pievienotu, tāpēc tas uzsāka 6 minūšu izlīdzinātu uzlādi un pēc tam pārslēdzās uz peldošo uzlādi. Tomēr pēc 14 minūšu ilgas izlādes pārbaudes UPS sistēma automātiski sāka izlīdzināto uzlādi, lai pilnībā uzlādētu akumulatorus. Tā kā akumulatori tika lietoti 4 gadus, to iekšējā uzlādes saglabāšanas spēja bija pasliktinājusies, izraisot peldošās uzlādes strāvu, kas pārsniedza 1A, izraisot UPS sistēmā iestatīto 1A izlīdzinātās uzlādes slieksni (šim modelim noklusējuma vērtība ir 3–5 A peldošās uzlādes strāva, lai aktivizētu izlīdzināto uzlādi, taču kāda iemesla dēļ apkopes personāls1 bija pārveidojis A). Tā rezultātā UPS sistēma atkārtoti uzsāka izlīdzināto uzlādi, līdz iekšējā akumulatora atvērtā ķēde to beidzot apturēja (pretējā gadījumā UPS sistēma būtu turpinājusi atkārtotu izlīdzinātu uzlādi, kas varētu izraisīt akumulatoru grupas aizdegšanos). Šajā periodā akumulatoriem tika veikti četri nepārtraukti izlīdzināti uzlādes cikli 48 stundu laikā (katrs cikls tika apturēts tikai uz 1 minūti ik pēc 12 stundām, pirms tika atsākta izlīdzinātā uzlāde). Pēc šādas ilgstošas izlīdzinātas uzlādes akumulatori galu galā izspiedās, un pat ventilācijas vārsti deformējās.
4. Secinājums
Pamatojoties uz iepriekš minētajiem novērojumiem un analīzi, šīs UPS sistēmas akumulatora atteices cēloņi ir šādi:
Tiešais iemesls bija nepareiza UPS sistēmas uzlādes parametru iestatīšana, kas izraisīja nepārtrauktu izlīdzinātu uzlādi 48 stundas ar tikai 1 minūtes intervālu starp katru ciklu. Pat jauni akumulatori neizturētu tik ilgstošu un intensīvu izlīdzinātu uzlādi, kas šajā gadījumā noved pie akumulatora izspieduma kļūmes.
UPS sistēmas modelis ir agrīna konstrukcija ar funkcionāliem ierobežojumiem. Šim vecākajam UPS modelim (izstrādāts pirms 20 gadiem) nebija iestatījuma 'izlīdzināts uzlādes intervāla aizsardzības laiks' (citi zīmoli parasti iestatīja šo intervālu uz 7 dienām), kā rezultātā tika veikti nepārtraukti vairāki izlīdzināti uzlādes cikli.
Bateriju veiktspēja bija pasliktinājusies vecuma dēļ (4 gadi ekspluatācijā), ar samazinātu izlādes jaudu un sliktu uzlādes saglabāšanu. Pirms 6. jūnija tika noteikts nepamatoti zems strāvas slieksnis no izlīdzinātās uz peldošo lādiņu pārveides (tikai 1A 100Ah akumulatoriem). UPS sistēmas noklusējuma vērtība ir 3 ~ 5 A, taču apkopes personāls to neizskaidrojami mainīja uz 1 A.
UPS sistēma bija darbojusies 14 gadus, ievērojami pārsniedzot tās ekspluatācijas pārtraukšanas vecumu, tāpēc mērījumu kļūdas bija neizbēgamas. Šīs kļūdas, iespējams, izraisīja sistēmas atkārtotu izlīdzināšanas uzsākšanu neprecīzas strāvas noteikšanas dēļ.
Par laimi, atvērta ķēde vienā no akumulatora elementiem neļāva UPS sistēmai turpināt atkārtotos izlīdzinātās uzlādes ciklus pēc ceturtās izlīdzinātās uzlādes, tādējādi izvairoties no iespējamības, ka akumulatori varētu aizdegties.
5. Korektīvie pasākumi neveiksmes gadījumā
Korektīvie pasākumi ietver divus aspektus:
Vispirms īslaicīgi mainiet UPS akumulatora uzlādes parametrus:
Atspējojiet izlīdzinātās uzlādes iestatījumu UPS sistēmā.
Noregulējiet sprūda strāvu, lai pārslēgtos no peldošās uzlādes uz izlīdzināto uzlādi uz 3A (lai gan 3A joprojām ir nedaudz zems, jo noklusējuma minimums ir 3A, bet iepriekš tas bija iestatīts uz 1A).
Noregulējiet izlīdzinātās uzlādes aizsardzības laiku uz 1 stundu (iepriekš iestatīts uz 12 stundām).
Otrkārt, filiāle nomainīja abas akumulatoru grupas pret rezerves akumulatoriem, taču rezerves akumulatoru jauda ir tikai 50 Ah, tāpēc tos var izmantot tikai īslaicīgiem ārkārtas gadījumiem. Nākotnē plānots pārcelt slodzi no UPS sistēmas uz citiem barošanas avotiem, lai rūpīgi atrisinātu elektroapgādes drošības jautājumus.
Operators ik gadu tērē ievērojamu summu UPS sistēmas uzturēšanas pakalpojumiem, taču apkopes personāla nolaidības un neuzmanības dēļ viņi pat kļūdaini mainīja UPS sistēmas noklusējuma vērtības, kas ir patiesi neticami. Ieteicams UPS ražotājam nopietni uztvert savu produktu apkopi un turpmāk nepieļaut šādas elementāras kļūdas, uzlabojot savu apkopes pakalpojumu kvalitāti. Tikmēr operatoram tiek ieteikts pievērst lielāku uzmanību arī turpmākajiem UPS ražotāja sniegtajiem apkopes pakalpojumiem un izveidot novērtēšanas sistēmu, lai nepārtraukti uzlabotu UPS sistēmas drošu un uzticamu darbību.
