Kraften hos telekomsajter anses vara blodet i ett telekomnätverk, medan batteriet betraktas som dess blodreservoar, vilket säkerställer en smidig drift av nätverket. Batteriunderhåll har dock alltid varit en utmanande aspekt. Med tillverkare som kontinuerligt sänker priserna efter centraliserad upphandling har kvaliteten på batterier försämrats avsevärt. Varje år hänförs mer än 70 % av felen i telekomkraftsystemet till batteriproblem, vilket gör batteriunderhållet till en huvudvärk för underhållspersonal. Den här artikeln ger en analys av de främsta orsakerna till batterifel, som kan fungera som en användbar referens för andra.
1. Översikt över kraftutrustning på plats
Kraftutrustningen på plats består av två 40kVA UPS-enheter från ett välkänt internationellt varumärke. Batterierna installerades 2016. Nedan finns detaljerad information:
UPS-information |
Batteriinformation |
Märke och modell: International Brand UPS UL33 |
Märke och modell: 12V 100Ah |
Konfiguration: 40 kVA, 2 enheter i ett parallellt system, var och en med en belastning på cirka 5 kW |
Antal batterier: 30 celler per grupp, 2 grupper, totalt 60 celler |
Driftsättningsdatum: 2006 (10 års tjänst) |
Driftsättningsdatum: 2016 (5 års tjänst) |
Den 6 juni utförde UPS-tillverkaren rutinunderhåll och bytte AC- och DC-kondensatorer (5 års tjänst) och fläktarna. Under batteriurladdningstestningen (20 minuter) visade det sig att batteriets urladdningsprestanda var dålig. Urladdningsströmmen var 16A, och efter 10 minuters urladdning sjönk spänningen i flera celler till 11,6V, men ingen utbuktning av batterierna observerades.
Det visade sig att båda UPS-batterigrupperna hade problem med utbuktningar under inspektionen. Med hjälp av en multimeter mätte de batteriladdningens rippelspänning (mätt med AC-inställningen), som var så hög som 7V (vida överstigande underhållsstandarden). Som ett resultat misstänkte de till en början att DC-filterkondensatorerna som ersattes av UPS-tillverkarens ingenjörer var felaktiga, vilket orsakade för hög rippelspänning på UPS:ens DC-buss, vilket ledde till att batteriet buktade ut.
2. Felsituation på plats
Den 22 juli genomförde teamet från Forskningsinstitutet en säkerhetsinspektion på ett filialkontor. De upptäckte att batterierna i UPS-systemen på 5:e våningen i en byggnad var kraftigt utbuktande. Om det skulle bli strömavbrott från nätet befarades det att batterierna inte skulle laddas ur ordentligt, vilket skulle kunna leda till en olycka. Som ett resultat av detta rekommenderade de omedelbart att filialens underhållspersonal kontaktar tillverkarens ingenjörer för att ordna en gemensam utredning och felsökning på plats med alla tre parter följande eftermiddag.
Utbuktning av 12V batterier
På eftermiddagen den 23 juli anlände de tre parterna till platsen. Vid inspektion visade sig båda UPS-enheterna fungera normalt, med en flytspänning på cirka 404V för batterierna (i linje med de inställda parametrarna). Tillverkarens ingenjörer använde en Fluke 287C multimeter (hög noggrannhet) för att mäta batteriladdningens pulsspänning, som var ungefär 0,439V. En Fluke 376-tångmätare (lägre noggrannhet) mätte runt 0,4V. Resultaten från båda instrumenten var likartade och föll inom det typiska rippelspänningsintervallet för utrustningen (i allmänhet mindre än 1 % av bussspänningen). Detta indikerade att de utbytta DC-kondensatorerna var kompatibla och fungerade normalt. Därför uteslöts den tidigare misstänkta teorin om att kondensatorbytet orsakade överdriven rippelspänning och batteriets utbuktning.
Multimeter: 0,439V
Spännmätare: cirka 0,4V
En genomgång av UPS-systemets historiska register visade att den 6 juni hade båda UPS-enheterna genomgått ett 15-minuters batteriurladdningstest. Efter återställning av huvudströmbrytaren utfördes en 6-minuters utjämnad laddning, följt av ett 14-minuters batteriurladdningstest av tillverkarens ingenjörer. Efter testet initierade UPS-systemet automatiskt fyra på varandra följande 12-timmars utjämnade laddningar, med varje fas separerad med ett intervall på 1 minut, och avslutades kl. 05:32 den 9 juni. Sedan dess har batterierna förblivit i flytladdningsläge.
Ytterligare undersökning av de ursprungliga UPS-batteriinställningarna visade följande:
Batteriets livslängd var inställd på 48 månader (4 år), även om den faktiska livslängden för ett 12V-batteri bör vara 5 år.
Utjämnad laddning var inställd på 'aktiverad.'
Laddningsströmgränsen var inställd på 10A.
Utlösaren för att byta till utjämnad laddning sattes till 1A (systemet skulle automatiskt gå över till utjämnad laddning om flytladdningsströmmen översteg 1A, även om standardvärdet för denna modell är 0,03C10~0,05C10, vilket betyder att den utjämnade laddningen utlöses när flytladdningsströmmen når 3-5A. 0.01C10, vilket innebär att utjämnad laddning skulle utlösas när flytladdningsströmmen når 1A).
Den utjämnade laddningsskyddstiden var inställd på 720 minuter (utjämnad laddning stoppades automatiskt efter 12 timmar).
3. Analys av felorsakerna
Baserat på ovanstående omständigheter kan felprocessen analyseras enligt följande:
De två batterigrupperna i detta UPS-system hade använts i 4 år (livslängden för 12V-batterier är 5 år), och batterikapaciteten hade minskat avsevärt. Men innan felet var batteriets yttre utseende normalt, utan några tecken på utbuktning. En ytterligare granskning av UPS historiska poster från den 30 januari 2019 (posterna före detta datum raderades) till den 6 juni 2020 visade att UPS-systemet hade utfört 12 utjämnade laddningar, med den längsta varaktigheten som inte var mer än 15 minuter. Detta indikerar att den utjämnade laddningstiden som ställdes in i UPS-systemet före underhåll var relativt kort, endast 15 minuter, och UPS-systemets kortvariga utjämnade laddning kommer inte att få batterierna att bukta.
Efter underhåll och kondensatorbyte startade UPS-systemet om. Styrlogiken identifierade batteriet som nyanslutet, så det initierade en 6-minuters utjämnad laddning och bytte sedan till en flytladdning. Men efter ett efterföljande 14-minuters urladdningstest startade UPS-systemet automatiskt utjämnad laddning för att ladda batterierna helt. På grund av att batterierna har använts i 4 år, hade deras interna laddningshållningsförmåga försämrats, vilket gjorde att flytladdningsströmmen översteg 1A, vilket utlöste den utjämnade laddningströskeln på 1A som ställts in i UPS-systemet (standardvärdet för denna modell är 3~5A flytladdningsström för att utlösa utjämnad laddning, men av någon anledning hade denna underhållspersonal ändrat till 1A). Detta resulterade i att UPS-systemet upprepade gånger initierade den utjämnade laddningen tills en intern batteriöppen krets slutligen stoppade den (annars skulle UPS-systemet ha fortsatt upprepad utjämnad laddning, vilket kunde ha lett till att batterigruppen fattade eld). Under denna period genomgick batterierna fyra kontinuerliga utjämnade laddningscykler under 48 timmar (varje cykel pausades endast 1 minut var 12:e timme innan den återupptog den utjämnade laddningen). Efter en sådan långvarig utjämnad laddning utvecklade batterierna så småningom utbuktning, och även avluftningsventilerna blev deformerade.
4. Slutsats
Baserat på ovanstående observationer och analys är orsakerna till batterifelet i detta UPS-system följande:
Den direkta orsaken var den felaktiga inställningen av UPS-systemets laddningsparametrar, vilket ledde till kontinuerlig utjämnad laddning i 48 timmar med endast 1 minuts intervall mellan varje cykel. Inte ens nya batterier skulle klara en sådan långvarig och intensiv utjämnad laddning, vilket leder till att batteriet buktar ut i detta fall.
UPS-systemmodellen är en tidig design med funktionella begränsningar. Denna äldre UPS-modell (designad för 20 år sedan) saknade inställningen 'utjämnade laddningsintervallskyddstid' (andra märken ställer vanligtvis in detta intervall på 7 dagar), vilket resulterar i kontinuerliga flera utjämnade laddningscykler.
Batteriernas prestanda hade försämrats på grund av ålder (4 år i drift), med minskad urladdningskapacitet och dålig laddningsbevarande. Före den 6 juni var tröskelvärdet för omvandlingsström för utjämnad till flytande laddning satt orimligt lågt (endast 1A för 100Ah-batterier). UPS-systemets standardvärde är 3~5A, men underhållspersonalen modifierade det på ett oförklarligt sätt till 1A.
UPS-systemet hade varit i drift i 14 år, långt över sin avvecklingsålder, vilket gjorde mätfel oundvikliga. Dessa fel kan ha gjort att systemet upprepade gånger initierat utjämnad laddning på grund av felaktig strömdetektering.
Lyckligtvis hindrade en öppen krets i en av battericellerna UPS-systemet från att fortsätta de upprepade utjämnade laddningscyklerna efter den fjärde utjämnade laddningen, vilket undviker risken för att batterierna skulle fatta eld.
5. Avhjälpande åtgärder för misslyckandet
Åtgärderna omfattar två aspekter:
Ändra först temporärt UPS-batteriets laddningsparametrar:
Inaktivera den utjämnade laddningsinställningen i UPS-systemet.
Justera triggerströmmen för att byta från flytladdning till utjämnad laddning till 3A (även om 3A fortfarande är något låg, eftersom standardminimum är 3A, men det var tidigare inställt på 1A).
Justera den utjämnade laddningsskyddstiden till 1 timme (tidigare inställd på 12 timmar).
För det andra ersatte filialkontoret de två batterigrupperna med reservbatterier, men reservbatterierna har en kapacitet på endast 50 Ah, så de kan endast användas för tillfälliga nödsituationer. Det finns planer på att överföra belastningen från UPS-systemet till andra strömkällor i framtiden för att grundligt lösa säkerhetsproblemen med strömförsörjningen.
Operatören spenderar en ansenlig summa årligen på underhållstjänster för UPS-systemet, men på grund av underhållspersonalens slarv och slarv ändrade de till och med av misstag standardvärdena för UPS-systemet, vilket verkligen är otroligt. Det rekommenderas att UPS-tillverkaren tar underhållet av sina produkter på allvar och undviker att göra sådana grundläggande misstag i framtiden, vilket förbättrar kvaliteten på deras underhållstjänster. Samtidigt föreslås det att operatören också uppmärksammar de efterföljande underhållstjänsterna som tillhandahålls av UPS-tillverkaren och upprättar ett utvärderingssystem för att kontinuerligt förbättra den säkra och tillförlitliga driften av UPS-systemet.
