Kuasa tapak telekomunikasi dianggap sebagai darah rangkaian telekom, manakala bateri dianggap sebagai takungan darahnya, melindungi kelancaran operasi rangkaian. 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 telekom disebabkan oleh isu bateri, menjadikan penyelenggaraan bateri menyusahkan kakitangan penyelenggaraan. Artikel ini menawarkan analisis tentang punca utama kegagalan bateri, yang mungkin berfungsi sebagai rujukan berguna untuk orang lain.
1. Gambaran Keseluruhan Peralatan Kuasa Di Tapak
Peralatan kuasa di tapak terdiri daripada dua unit UPS 40kVA daripada jenama antarabangsa yang terkenal. Bateri telah 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, setiap satu 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, pengilang UPS melakukan penyelenggaraan rutin, menggantikan kapasitor AC dan DC (5 tahun perkhidmatan) dan kipas. Semasa ujian nyahcas bateri (20 minit), didapati prestasi nyahcas bateri adalah lemah. Arus nyahcas ialah 16A, dan selepas 10 minit nyahcas, voltan beberapa sel menurun kepada 11.6V, tetapi tiada pembonjolan bateri diperhatikan.
Didapati bahawa kedua-dua kumpulan bateri UPS mengalami 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 yang digantikan oleh jurutera pengeluar UPS rosak, menyebabkan voltan riak yang berlebihan pada bas DC UPS, yang membawa kepada pembonjolan bateri.
2. Situasi 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 sebuah bangunan membonjol teruk. Jika terdapat gangguan bekalan elektrik dari grid, bateri dikhuatiri tidak dinyahcas dengan betul, berpotensi membawa kepada kemalangan. Akibatnya, mereka segera mengesyorkan supaya kakitangan penyelenggaraan cawangan menghubungi jurutera pengilang untuk mengatur penyiasatan di tapak dan sesi penyelesaian masalah bersama ketiga-tiga pihak pada petang berikutnya.
Membonjol Bateri 12V
Pada petang 23 Julai, ketiga-tiga pihak tiba di lokasi. Setelah diperiksa, kedua-dua unit UPS didapati berfungsi seperti biasa, dengan voltan apungan lebih kurang 404V untuk bateri (selaras dengan parameter yang ditetapkan). Jurutera pengeluar menggunakan multimeter Fluke 287C (ketepatan tinggi) untuk mengukur voltan riak pengecasan bateri, iaitu lebih kurang 0.439V. Meter pengapit Fluke 376 (ketepatan lebih rendah) diukur sekitar 0.4V. Keputusan daripada kedua-dua instrumen adalah serupa dan berada dalam julat voltan riak biasa untuk peralatan (biasanya kurang daripada 1% voltan bas). Ini menunjukkan bahawa kapasitor DC yang diganti adalah mematuhi dan berfungsi secara normal. Oleh itu, teori yang disyaki sebelum ini bahawa penggantian kapasitor menyebabkan voltan riak yang berlebihan dan bateri membonjol telah diketepikan.
Meter berbilang: 0.439V
Meter pengapit: kira-kira 0.4V
Semakan rekod sejarah sistem UPS menunjukkan bahawa, pada 6 Jun, kedua-dua unit UPS telah menjalani ujian nyahcas bateri selama 15 minit. Selepas memulihkan suis kuasa utama, pengecasan penyamaan selama 6 minit dilakukan, diikuti dengan ujian nyahcas bateri selama 14 minit oleh jurutera pengeluar. Selepas ujian, sistem UPS secara automatik memulakan empat caj disamakan 12 jam berturut-turut, dengan setiap fasa dipisahkan dengan selang 1 minit, berakhir pada 5:32 pagi pada 9 Jun. Sejak itu, bateri kekal dalam mod caj apungan.
Pemeriksaan lanjut terhadap tetapan bateri UPS asal mendedahkan perkara berikut:
Hayat bateri ditetapkan kepada 48 bulan (4 tahun), walaupun jangka hayat sebenar bateri 12V hendaklah 5 tahun.
Pengecasan yang disamakan telah ditetapkan kepada 'didayakan.'
Had semasa caj ditetapkan kepada 10A.
Pencetus untuk menukar kepada pengecasan yang disamakan telah ditetapkan kepada 1A (sistem akan bertukar secara automatik kepada pengecasan yang disamakan jika arus cas apungan melebihi 1A, walaupun nilai lalai untuk model ini ialah 0.03C10~0.05C10, bermakna pengecasan yang disamakan dicetuskan apabila arus cas apungan mencecah 3-5A, Walau bagaimanapun, atas sebab-sebab yang tidak diketahui kakitangan telah melaraskan penyenggaraan ini. 0.01C10, bermakna pengecasan yang disamakan akan dicetuskan apabila arus cas apungan mencapai 1A).
Masa perlindungan pengecasan yang disamakan telah ditetapkan kepada 720 minit (pengecasan yang disamakan akan berhenti secara automatik selepas 12 jam).
3. Analisis Punca Kegagalan
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 ialah 5 tahun), dan kapasiti bateri telah berkurangan dengan ketara. Walau bagaimanapun, sebelum kegagalan, penampilan luaran bateri adalah normal, tanpa tanda-tanda membonjol. Semakan lanjut rekod sejarah UPS dari 30 Januari 2019 (rekod sebelum tarikh ini telah dibersihkan) hingga 6 Jun 2020, menunjukkan bahawa sistem UPS telah melakukan 12 pengecasan yang disamakan, dengan tempoh paling lama tidak melebihi 15 minit. Ini menunjukkan bahawa tempoh pengecasan disamakan yang ditetapkan dalam sistem UPS sebelum penyelenggaraan adalah agak singkat, hanya 15 minit, dan pengecasan penyamaan jangka pendek sistem UPS tidak akan menyebabkan bateri membonjol.
Selepas penyelenggaraan dan penggantian kapasitor, sistem UPS dimulakan semula. Logik kawalan mengenal pasti bateri sebagai baru disambungkan, jadi ia memulakan pengecasan yang disamakan selama 6 minit dan kemudian bertukar kepada pengecasan apungan. Walau bagaimanapun, selepas ujian nyahcas 14 minit berikutnya, sistem UPS secara automatik memulakan pengecasan yang disamakan untuk mengecas semula bateri sepenuhnya. Disebabkan bateri telah digunakan selama 4 tahun, keupayaan pengekalan cas dalaman mereka telah merosot, menyebabkan arus cas apungan melebihi 1A, mencetuskan ambang pengecasan yang disamakan 1A yang ditetapkan dalam sistem UPS (nilai lalai untuk model ini ialah arus cas apungan 3~5A untuk mencetuskan pengecasan yang disamakan, tetapi atas sebab tertentu, kakitangan penyelenggaraan telah mengubah suai ini). Ini mengakibatkan sistem UPS berulang kali memulakan pengecasan disamakan sehingga litar terbuka bateri dalaman akhirnya menghentikannya (Jika tidak, sistem UPS akan meneruskan pengecasan disamakan berulang, yang boleh menyebabkan kumpulan bateri terbakar). Dalam tempoh ini, bateri menjalani empat kitaran pengecasan disamakan berterusan selama 48 jam (setiap kitaran dijeda selama 1 minit sahaja setiap 12 jam sebelum menyambung semula pengecasan yang disamakan). Selepas pengecasan penyamaan yang berpanjangan, bateri akhirnya menjadi membonjol, malah injap pengudaraan menjadi cacat.
4. Kesimpulan
Berdasarkan pemerhatian dan analisis di atas, punca kegagalan bateri dalam sistem UPS ini adalah seperti berikut:
Punca langsung ialah penetapan parameter pengecasan sistem UPS yang tidak betul, yang membawa kepada pengecasan penyamaan berterusan selama 48 jam dengan hanya selang 1 minit antara setiap kitaran. Bateri baharu pun tidak akan menahan pengecasan setara yang berpanjangan dan sengit, yang membawa kepada kegagalan membonjol bateri dalam kes ini.
Model sistem UPS ialah reka bentuk awal dengan batasan fungsi. Model UPS yang lebih lama ini (reka bentuk 20 tahun yang lalu) tidak mempunyai tetapan ' masa perlindungan selang pengecasan yang disamakan' (jenama lain lazimnya menetapkan selang ini kepada 7 hari), menyebabkan kitaran pengecasan yang disamakan berganda berterusan.
Prestasi bateri telah merosot disebabkan oleh umur (4 tahun dalam perkhidmatan), dengan kapasiti nyahcas yang berkurangan dan pengekalan cas yang lemah. Sebelum 6 Jun, ambang semasa penukaran disamakan-ke-apung-apung ditetapkan pada tahap rendah yang tidak munasabah (hanya 1A untuk bateri 100Ah). Nilai lalai sistem UPS ialah 3~5A, namun kakitangan penyelenggaraan telah mengubah suainya secara tidak jelas kepada 1A.
Sistem UPS telah beroperasi selama 14 tahun, jauh melebihi umur penyahtauliahannya, menjadikan ralat pengukuran tidak dapat dielakkan. Ralat ini mungkin telah menyebabkan sistem berulang kali memulakan pengecasan yang disamakan kerana pengesanan arus yang tidak tepat.
Nasib baik, litar terbuka dalam salah satu sel bateri menghalang sistem UPS daripada meneruskan kitaran pengecasan penyamaan berulang selepas pengecasan penyamaan keempat, sekali gus mengelakkan potensi bateri terbakar.
5. Langkah-langkah Membaiki Kegagalan
Langkah-langkah pemulihan merangkumi dua aspek:
Mula-mula, ubah suai sementara parameter pengecasan bateri UPS:
Lumpuhkan tetapan pengecasan yang disamakan dalam sistem UPS.
Laraskan arus pencetus untuk menukar daripada pengecasan apungan kepada pengecasan yang disamakan kepada 3A (walaupun 3A masih agak rendah, kerana minimum lalai ialah 3A, tetapi sebelum ini ditetapkan kepada 1A).
Laraskan masa perlindungan pengecasan yang disamakan kepada 1 jam (sebelum ini ditetapkan kepada 12 jam).
Kedua, pejabat cawangan menggantikan dua kumpulan bateri dengan bateri sandaran, tetapi bateri sandaran mempunyai kapasiti hanya 50 Ah, jadi ia hanya boleh digunakan untuk tujuan kecemasan sementara. Terdapat rancangan untuk memindahkan beban daripada sistem UPS ke sumber kuasa lain pada masa hadapan, untuk menyelesaikan isu keselamatan bekalan kuasa secara menyeluruh.
Pengendali membelanjakan sejumlah besar setiap tahun untuk perkhidmatan penyelenggaraan untuk sistem UPS, namun disebabkan kecuaian dan kecuaian kakitangan penyelenggaraan, mereka juga tersilap mengubah suai nilai lalai sistem UPS, yang benar-benar sukar dipercayai. Adalah disyorkan bahawa pengilang UPS mengambil serius penyelenggaraan produk mereka dan mengelak daripada membuat kesilapan asas sedemikian pada masa hadapan, meningkatkan kualiti perkhidmatan penyelenggaraan mereka. Sementara itu, adalah dicadangkan agar pengendali juga memberi perhatian yang lebih kepada perkhidmatan penyelenggaraan seterusnya yang disediakan oleh pengilang UPS dan mewujudkan sistem penilaian untuk terus menambah baik operasi sistem UPS yang selamat dan boleh dipercayai.
