Analisis kegagalan bateri UPS di pusat data internet

Kuasa tapak telekom dianggap sebagai darah rangkaian telekom, sementara bateri dianggap sebagai takungan darahnya, melindungi operasi rangkaian yang lancar. Walau bagaimanapun, penyelenggaraan bateri sentiasa menjadi aspek yang mencabar. Dengan pengeluar terus menurunkan harga selepas perolehan berpusat, kualiti bateri telah menurun dengan ketara. Setiap tahun, lebih daripada 70% kegagalan sistem kuasa telekomunikasi disebabkan oleh masalah bateri, menjadikan penyelenggaraan bateri sakit kepala untuk kakitangan penyelenggaraan. Artikel ini menawarkan analisis punca utama kegagalan bateri, yang mungkin berfungsi sebagai rujukan berguna untuk orang lain.

1. Gambaran keseluruhan peralatan kuasa di lokasi

Peralatan kuasa di tapak terdiri daripada dua unit UPS 40kVA dari jenama antarabangsa yang terkenal. Bateri dipasang pada tahun 2016. Di bawah adalah maklumat terperinci:

Maklumat UPS	Maklumat bateri
Jenama & Model: Jenama Antarabangsa UPS UL33	Jenama & Model: 12V 100Ah
Konfigurasi: 40 kva, 2 unit dalam sistem selari, masing -masing dengan beban kira -kira 5 kW	Bilangan bateri: 30 sel setiap kumpulan, 2 kumpulan, berjumlah 60 sel
Tarikh pentauliahan: 2006 (10 tahun perkhidmatan)	Tarikh pentauliahan: 2016 (5 tahun perkhidmatan)

Pada 6 Jun, pengeluar UPS melakukan penyelenggaraan rutin, menggantikan kapasitor AC dan DC (5 tahun perkhidmatan) dan peminat. Semasa ujian pelepasan bateri (20 minit), didapati prestasi pelepasan bateri adalah kurang. Arus pelepasan adalah 16A, dan selepas 10 minit pelepasan, voltan beberapa sel menurun kepada 11.6V, tetapi tidak ada bateri bateri yang diperhatikan.

Telah didapati bahawa kedua -dua kumpulan bateri UPS mempunyai masalah membonjol semasa pemeriksaan. Menggunakan multimeter, mereka mengukur voltan riak pengecasan bateri (diukur menggunakan tetapan AC), yang setinggi 7V (jauh melebihi standard penyelenggaraan). Akibatnya, mereka pada mulanya mengesyaki bahawa kapasitor penapis DC digantikan oleh jurutera pengeluar UPS adalah rosak, menyebabkan voltan riak yang berlebihan pada bas DC UPS, yang membawa kepada penonjolan bateri.

2. Keadaan kegagalan di tapak

Pada 22 Julai, pasukan dari Institut Penyelidikan menjalankan pemeriksaan keselamatan di pejabat cawangan. Mereka mendapati bahawa bateri sistem UPS di tingkat 5 bangunan sangat menonjol. Sekiranya terdapat gangguan kuasa dari grid, ia dikhuatiri bahawa bateri mungkin tidak dilepaskan dengan betul, berpotensi membawa kepada kemalangan. Akibatnya, mereka segera mengesyorkan bahawa kakitangan penyelenggaraan cawangan menghubungi jurutera pengilang untuk mengatur sesi penyiasatan dan penyelesaian masalah bersama dengan ketiga-tiga pihak pada petang berikutnya.

Membonjol bateri 12V

Pada petang 23 Julai, ketiga-tiga pihak tiba di tempat. Selepas pemeriksaan, kedua -dua unit UPS didapati berfungsi secara normal, dengan voltan terapung kira -kira 404V untuk bateri (sejajar dengan parameter set). Jurutera pengilang menggunakan multimeter 287C (ketepatan tinggi) untuk mengukur voltan riak yang mengecas bateri, iaitu kira -kira 0.439V. Meter pengapit 376 (ketepatan yang lebih rendah) yang diukur sekitar 0.4V. Hasil dari kedua -dua instrumen adalah sama dan jatuh dalam julat voltan riak biasa untuk peralatan (umumnya kurang daripada 1% daripada voltan bas). Ini menunjukkan bahawa kapasitor DC yang diganti patuh dan berfungsi secara normal. Oleh itu, teori yang disyaki sebelum ini bahawa penggantian kapasitor menyebabkan voltan riak yang berlebihan dan penonjolan bateri dikesampingkan.

Multimeter: 0.439V

Meter pengapit: kira -kira 0.4V

Kajian semula rekod sejarah sistem UPS menunjukkan bahawa, pada 6 Jun, kedua-dua unit UPS telah menjalani ujian pelepasan bateri selama 15 minit. Selepas memulihkan suis kuasa utama, pengisian yang disamakan selama 6 minit dilakukan, diikuti dengan ujian pelepasan bateri selama 14 minit oleh jurutera pengilang. Selepas ujian, sistem UPS secara automatik memulakan empat caj yang disamakan selama 12 jam berturut-turut, dengan setiap fasa dipisahkan oleh selang 1 minit, berakhir pada 5:32 pagi pada 9 Jun. Sejak itu, bateri tetap berada dalam mod caj terapung.

Pemeriksaan lanjut mengenai tetapan bateri UPS asal mendedahkan perkara berikut:

• Hayat bateri ditetapkan kepada 48 bulan (4 tahun), walaupun jangka hayat sebenar bateri 12V harus 5 tahun.

• Pengisian yang disamakan telah ditetapkan kepada 'didayakan. '

• Had semasa caj ditetapkan kepada 10A.

• Pencetus untuk beralih kepada pengecasan yang disamakan telah ditetapkan kepada 1a (sistem secara automatik akan beralih kepada pengecasan yang disamakan jika caj float melebihi 1a, walaupun nilai lalai untuk model ini adalah 0.03c10 ~ 0.05c10, yang bermaksud bahawa pengecasan yang disamakan dicetuskan apabila arus caj terapung mencapai 1a).

• Masa perlindungan pengecasan menyamakan kedudukan ditetapkan kepada 720 minit (pengecasan yang disamakan akan berhenti secara automatik selepas 12 jam).

3. Analisis kegagalan menyebabkan

Berdasarkan keadaan di atas, proses kegagalan boleh dianalisis seperti berikut:

• Kedua -dua kumpulan bateri sistem UPS ini telah digunakan selama 4 tahun (hayat perkhidmatan bateri 12V adalah 5 tahun), dan kapasiti bateri telah menurun dengan ketara. Walau bagaimanapun, sebelum kegagalan, penampilan luaran bateri adalah normal, tanpa tanda -tanda menonjol. Kajian lanjut mengenai rekod bersejarah UPS dari 30 Januari 2019 (rekod sebelum tarikh ini dibersihkan) hingga 6 Jun, 2020, menunjukkan bahawa sistem UPS telah melakukan 12 pengecasan yang disamakan, dengan tempoh terpanjang tidak lebih dari 15 minit. Ini menunjukkan bahawa tempoh pengecasan yang disamakan dalam sistem UPS sebelum penyelenggaraan agak pendek, hanya 15 minit, dan pengisian jangka pendek sistem UPS tidak akan menyebabkan bateri menjadi bonjol.

• Selepas penggantian penyelenggaraan dan kapasitor, sistem UPS telah dimulakan semula. Logik kawalan mengenal pasti bateri yang baru disambungkan, jadi ia memulakan pengecasan yang disamakan selama 6 minit dan kemudian bertukar kepada caj terapung. Walau bagaimanapun, selepas ujian pelepasan 14 minit berikutnya, sistem UPS secara automatik memulakan pengecasan menyamakan kedudukan untuk mengisi semula bateri sepenuhnya. Oleh kerana bateri yang sedang digunakan selama 4 tahun, keupayaan pengekalan caj dalaman mereka telah merosot, menyebabkan arus caj terapung melebihi 1A, yang mencetuskan 1A menyamakan kedudukan yang ditetapkan dalam sistem UPS (nilai lalai untuk model ini adalah 3 ~ 5A float caj semasa untuk mencetuskan pengecasan yang disamakan, tetapi untuk beberapa sebab, Personel telah diubahsuai ini diubahsuai. Ini mengakibatkan sistem UPS berulang kali memulakan pengecasan yang disamakan sehingga litar terbuka bateri dalaman akhirnya menghentikannya (jika tidak, sistem UPS akan terus mengulangi pengecasan yang disamakan, yang boleh menyebabkan kumpulan bateri menangkap api). Dalam tempoh ini, bateri menjalani empat kitaran pengecasan menyamakan kedudukan selama 48 jam (setiap kitaran dijeda hanya 1 minit setiap 12 jam sebelum menyambung semula pengecasan yang disamakan). Selepas pengisian yang disamakan dengan berpanjangan, bateri akhirnya berkembang, dan bahkan injap pembuangan menjadi cacat.

4. Kesimpulan

Berdasarkan pemerhatian dan analisis di atas, punca kegagalan bateri dalam sistem UPS ini adalah seperti berikut:

• Penyebab langsung adalah penetapan yang tidak wajar bagi parameter pengecasan sistem UPS, yang membawa kepada pengecasan menyamakan kedudukan selama 48 jam dengan hanya selang 1 minit antara setiap kitaran. Malah bateri baru tidak akan menahan pengecasan yang berpanjangan dan sengit yang menyamakan kedudukan, yang membawa kepada kegagalan bateri dalam kes ini.

• Model sistem UPS adalah reka bentuk awal dengan batasan fungsional. Model UPS yang lebih tua ini (direka 20 tahun yang lalu) tidak mempunyai masa perlindungan selang pengisian yang menyamakan '(jenama lain biasanya menetapkan selang ini hingga 7 hari), mengakibatkan kitaran pengecasan yang sama secara berterusan.

• Prestasi bateri telah terdegradasi akibat umur (4 tahun dalam perkhidmatan), dengan kapasiti pelepasan yang dikurangkan dan pengekalan caj yang lemah. Sebelum 6 Jun, ambang semasa penukaran yang disamakan-ke-float telah ditetapkan tidak munasabah (hanya 1A untuk bateri 100Ah). Nilai lalai sistem UPS adalah 3 ~ 5a, namun kakitangan penyelenggaraan secara mendalam diubahsuai kepada 1a.

• Sistem UPS telah beroperasi selama 14 tahun, jauh melebihi usia penolakannya, membuat kesilapan pengukuran tidak dapat dielakkan. Kesalahan ini mungkin menyebabkan sistem berulang kali memulakan pengisian yang disamakan kerana pengesanan semasa yang tidak tepat.

• Mujurlah, litar terbuka di salah satu sel bateri menghalang sistem UPS daripada meneruskan kitaran pengecasan yang disamakan berulang selepas pengecasan menyamakan kedudukan keempat, dengan itu mengelakkan potensi bateri untuk menangkap api.

5. Langkah pemulihan untuk kegagalan

Langkah pemulihan termasuk dua aspek:

Pertama, sementara mengubahsuai parameter pengecasan bateri UPS:

• Lumpuhkan tetapan pengecasan yang disamakan dalam sistem UPS.

• Laraskan arus pencetus untuk beralih dari caj terapung untuk menyamakan pengecasan kepada 3A (walaupun 3A masih agak rendah, kerana minimum lalai adalah 3A, tetapi sebelum ini ditetapkan kepada 1A).

• Laraskan masa perlindungan pengecasan yang disamakan hingga 1 jam (sebelum ini ditetapkan hingga 12 jam).

Kedua, pejabat cawangan menggantikan dua kumpulan bateri dengan bateri sandaran, tetapi bateri sandaran mempunyai kapasiti hanya 50 ek, jadi mereka hanya boleh digunakan untuk tujuan kecemasan sementara. Terdapat rancangan untuk memindahkan beban dari sistem UPS ke sumber kuasa lain pada masa akan datang, untuk menyelesaikan masalah keselamatan bekalan kuasa.

Pengendali membelanjakan jumlah yang banyak setiap tahun untuk perkhidmatan penyelenggaraan untuk sistem UPS, namun disebabkan oleh kecuaian dan kecerobohan kakitangan penyelenggaraan, mereka juga tersilap mengubahsuai nilai lalai sistem UPS, yang benar -benar tidak dapat dipercaya. Adalah disyorkan bahawa pengeluar UPS mengambil penyelenggaraan produk mereka dengan serius dan mengelakkan membuat kesilapan asas pada masa akan datang, meningkatkan kualiti perkhidmatan penyelenggaraan mereka. Sementara itu, dicadangkan bahawa pengendali juga memberi perhatian yang lebih dekat kepada perkhidmatan penyelenggaraan berikutnya yang disediakan oleh pengilang UPS dan menubuhkan sistem penilaian untuk terus meningkatkan operasi yang selamat dan boleh dipercayai dari sistem UPS.