Puterea site-ului de telecomunicații este considerată sângele unei rețele de telecomunicații, în timp ce bateria este privită drept rezervor de sânge, garantând buna funcționare a rețelei. Cu toate acestea, întreținerea bateriei a fost întotdeauna un aspect provocator. Cu producătorii care scad constant prețurile după achizițiile centralizate, calitatea bateriilor a scăzut semnificativ. În fiecare an, mai mult de 70% din defecțiunile sistemului de alimentare de telecomunicații sunt atribuite problemelor bateriei, ceea ce face ca întreținerea bateriei să fie o bătaie de cap pentru personalul de întreținere. Acest articol oferă o analiză a principalelor cauze ale defecțiunii bateriei, care poate servi drept referință utilă pentru alții.
1. Prezentare generală a echipamentelor de alimentare la fața locului
Echipamentul de alimentare la fața locului constă din două unități UPS de 40 kVA de la un brand internațional binecunoscut. Bateriile au fost instalate în 2016. Mai jos sunt informații detaliate:
Informații UPS |
Informații despre baterie |
Marca & Model: International Brand UPS UL33 |
Marca & Model: 12V 100Ah |
Configuratie: 40 kVA, 2 unitati in sistem paralel, fiecare cu o sarcina de aproximativ 5 kW |
Număr de baterii: 30 de celule per grup, 2 grupuri, însumând 60 de celule |
Data punerii în funcțiune: 2006 (10 ani de serviciu) |
Data punerii în funcțiune: 2016 (5 ani de serviciu) |
Pe 6 iunie, producătorul UPS-ului a efectuat întreținerea de rutină, înlocuind condensatoarele AC și DC (5 ani de funcționare) și ventilatoarele. În timpul testării de descărcare a bateriei (20 de minute), s-a constatat că performanța de descărcare a bateriei a fost slabă. Curentul de descărcare a fost de 16A, iar după 10 minute de descărcare, tensiunea mai multor celule a scăzut la 11,6V, dar nu s-a observat nicio bombare a bateriilor.
S-a constatat că ambele grupuri de baterii UPS au avut probleme bombate în timpul inspecției. Folosind un multimetru, au măsurat tensiunea ondulată de încărcare a bateriei (măsurată folosind setarea AC), care a fost de până la 7V (depășind cu mult standardul de întreținere). Drept urmare, ei au suspectat inițial că condensatorii de filtru DC înlocuiți de inginerii producătorului UPS-ului erau defecte, provocând o tensiune excesivă de ondulare pe magistrala DC a UPS-ului, ducând la bombarea bateriei.
2. Situație de eșec la fața locului
Pe 22 iulie, echipa de la Institutul de Cercetare a efectuat o inspecție de siguranță la o filială. Ei au descoperit că bateriile sistemelor UPS de la etajul 5 al unei clădiri erau puternic bombate. Dacă au existat întreruperi de curent din rețea, s-a temut că bateriile s-ar putea să nu se descarce corect, ceea ce ar putea duce la un accident. Drept urmare, ei au recomandat imediat personalului de întreținere al filialei să contacteze inginerii producătorului pentru a aranja o sesiune comună de investigare la fața locului și de depanare cu toate cele trei părți în după-amiaza următoare.
Bombarea bateriilor de 12V
În după-amiaza zilei de 23 iulie, cele trei părți au ajuns la fața locului. La inspecție, s-a constatat că ambele UPS funcționează normal, cu o tensiune de flotare de aproximativ 404V pentru baterii (în conformitate cu parametrii setați). Inginerii producătorului au folosit un multimetru Fluke 287C (de înaltă precizie) pentru a măsura tensiunea ondulată de încărcare a bateriei, care a fost de aproximativ 0,439 V. O clemă multimetru Fluke 376 (precizie mai mică) a măsurat aproximativ 0,4 V. Rezultatele de la ambele instrumente au fost similare și s-au încadrat în intervalul tipic de tensiune de ondulare pentru echipament (în general, mai puțin de 1% din tensiunea magistralei). Acest lucru a indicat că condensatoarele de curent continuu înlocuite erau conforme și funcționau normal. Prin urmare, teoria suspectată anterior că înlocuirea condensatorului a cauzat o tensiune excesivă de ondulare și bombarea bateriei a fost exclusă.
Multimetru: 0,439V
Clampmetru: aproximativ 0,4 V
O analiză a înregistrărilor istorice ale sistemului UPS a arătat că, pe 6 iunie, ambele UPS au fost supuse unui test de descărcare a bateriei de 15 minute. După restabilirea comutatorului principal de alimentare, a fost efectuată o încărcare egalizată de 6 minute, urmată de un test de descărcare a bateriei de 14 minute de către inginerii producătorului. După testare, sistemul UPS a inițiat automat patru încărcări egalizate consecutive de 12 ore, fiecare fază fiind separată la un interval de 1 minut, încheindu-se la ora 5:32 am pe 9 iunie. De atunci, bateriile au rămas în modul de încărcare flotant.
O examinare ulterioară a setărilor originale ale bateriei UPS-ului a relevat următoarele:
Durata de viață a bateriei a fost setată la 48 de luni (4 ani), deși speranța de viață reală a unei baterii de 12 V ar trebui să fie de 5 ani.
Încărcarea egalizată a fost setată la „activată”.
Limita curentului de încărcare a fost setată la 10A.
Declanșatorul pentru trecerea la încărcare egalizată a fost setat la 1A (sistemul ar trece automat la încărcare egalizată dacă curentul de încărcare flotant depășește 1A, chiar dacă valoarea implicită pentru acest model este 0,03C10~0,05C10, ceea ce înseamnă că încărcarea egalizată este declanșată atunci când curentul de încărcare flotant ajunge la 3-5A. Cu toate acestea, personalul a ajustat acest lucru din motive necunoscute ale producătorului. 0,01C10, ceea ce înseamnă că încărcarea egalizată va fi declanșată atunci când curentul de încărcare flotant atinge 1A).
Timpul de protecție pentru încărcare egalizată a fost setat la 720 de minute (încărcarea egalizată s-ar opri automat după 12 ore).
3. Analiza cauzelor eșecului
Pe baza circumstanțelor de mai sus, procesul de eșec poate fi analizat după cum urmează:
Cele două grupuri de baterii ale acestui sistem UPS au fost în uz de 4 ani (durata de viață a bateriilor de 12V este de 5 ani), iar capacitatea bateriei a scăzut semnificativ. Cu toate acestea, înainte de defecțiune, aspectul exterior al bateriei era normal, fără semne de bombare. O analiză suplimentară a înregistrărilor istorice UPS din 30 ianuarie 2019 (înregistrările anterioare acestei date au fost șterse) până la 6 iunie 2020, a arătat că sistemul UPS a efectuat 12 încărcări egalizate, cea mai lungă durată fiind de cel mult 15 minute. Acest lucru indică faptul că durata de încărcare egalizată setată în sistemul UPS înainte de întreținere a fost relativ scurtă, de doar 15 minute, iar încărcarea egalizată pe termen scurt a sistemului UPS nu va cauza umflarea bateriilor.
După întreținere și înlocuire a condensatorului, sistemul UPS a fost repornit. Logica de control a identificat bateria ca fiind nou conectată, așa că a inițiat o încărcare egalizată de 6 minute și apoi a trecut la o încărcare flotantă. Cu toate acestea, după un test ulterior de descărcare de 14 minute, sistemul UPS a început automat încărcarea egalizată pentru a reîncărca complet bateriile. Datorită utilizării bateriilor timp de 4 ani, capacitatea lor internă de reținere a încărcăturii s-a deteriorat, determinând curentul de încărcare flotant să depășească 1A, declanșând pragul de încărcare egalizat de 1A setat în sistemul UPS (valoarea implicită pentru acest model este 3~5A curent de încărcare flotant pentru a declanșa încărcarea egalizată, dar din anumite motive, personalul de întreținere a modificat acest lucru pentru 1A). Acest lucru a condus la sistemul UPS inițiind în mod repetat încărcarea egalizată până când un circuit intern deschis al bateriei a oprit-o în cele din urmă (în caz contrar, sistemul UPS ar fi continuat încărcarea egalizată repetată, ceea ce ar fi putut duce la incendierea grupului de baterii). În această perioadă, bateriile au suferit patru cicluri continue de încărcare egalizată timp de 48 de ore (fiecare ciclu a fost întrerupt doar 1 minut la fiecare 12 ore înainte de a relua încărcarea egalizată). După o astfel de încărcare egalizată prelungită, bateriile au dezvoltat în cele din urmă bombari și chiar și supapele de aerisire s-au deformat.
4. Concluzie
Pe baza observațiilor și analizei de mai sus, cauzele defecțiunii bateriei în acest sistem UPS sunt următoarele:
Cauza directă a fost setarea necorespunzătoare a parametrilor de încărcare ai sistemului UPS, ceea ce a dus la încărcare egalizată continuă timp de 48 de ore cu intervale de doar 1 minut între fiecare ciclu. Nici măcar bateriile noi nu ar rezista la o încărcare egalizată atât de prelungită și intensă, ceea ce duce la defecțiunea bateriei în acest caz.
Modelul de sistem UPS este un design timpuriu cu limitări funcționale. Acest model mai vechi de UPS (proiectat în urmă cu 20 de ani) nu avea setarea „Timp de protecție a intervalului de încărcare egalizat” (alte mărci setează de obicei acest interval la 7 zile), rezultând în cicluri multiple de încărcare egalizate continue.
Performanța bateriilor s-a degradat din cauza vechimii (4 ani de funcționare), cu o capacitate de descărcare redusă și o reținere slabă a încărcării. Înainte de 6 iunie, pragul de curent de conversie egalizat la încărcare flotantă a fost setat nerezonabil de scăzut (doar 1A pentru bateriile de 100Ah). Valoarea implicită a sistemului UPS este 3~5A, dar personalul de întreținere a modificat-o în mod inexplicabil la 1A.
Sistemul UPS funcționa de 14 ani, cu mult peste vârsta de dezafectare, făcând erorile de măsurare inevitabile. Este posibil ca aceste erori să fi determinat sistemul să inițieze în mod repetat încărcarea egalizată din cauza detectării incorecte a curentului.
Din fericire, un circuit deschis într-una dintre celulele bateriei a împiedicat sistemul UPS să continue ciclurile repetate de încărcare egalizată după a patra încărcare egalizată, evitând astfel potențialul ca bateriile să ia foc.
5. Măsuri de remediere pentru eșec
Măsurile de remediere includ două aspecte:
Mai întâi, modificați temporar parametrii de încărcare a bateriei UPS:
Dezactivați setarea de încărcare egalizată în sistemul UPS.
Reglați curentul de declanșare pentru trecerea de la încărcarea flotantă la încărcarea egalizată la 3A (deși 3A este încă oarecum scăzut, deoarece valoarea minimă implicită este 3A, dar anterior a fost setată la 1A).
Reglați timpul de protecție la încărcare egalizată la 1 oră (setat anterior la 12 ore).
În al doilea rând, filiala a înlocuit cele două grupuri de baterii cu baterii de rezervă, dar bateriile de rezervă au o capacitate de doar 50 Ah, deci pot fi folosite doar în scopuri temporare de urgență. Există planuri de a transfera sarcina de la sistemul UPS la alte surse de alimentare în viitor, pentru a rezolva temeinic problemele de siguranță a sursei de alimentare.
Operatorul cheltuiește o sumă considerabilă anual pentru serviciile de întreținere a sistemului UPS, dar din cauza neglijenței și neglijenței personalului de întreținere chiar a modificat din greșeală valorile implicite ale sistemului UPS, ceea ce este cu adevărat incredibil. Se recomandă ca producătorul UPS-ului să ia în serios întreținerea produselor sale și să evite să facă astfel de greșeli de bază pe viitor, îmbunătățind calitatea serviciilor de întreținere. Între timp, se sugerează ca operatorul să acorde și mai multă atenție serviciilor de întreținere ulterioare furnizate de producătorul UPS și să stabilească un sistem de evaluare pentru a îmbunătăți continuu funcționarea sigură și fiabilă a sistemului UPS.
