Telekomünikasyon sitesinin gücü, telekomünikasyon ağının kanı olarak kabul edilirken pil, ağın düzgün çalışmasını güvence altına alan kan deposu olarak kabul edilir. Ancak akü bakımı her zaman zorlu bir konu olmuştur. Üreticilerin merkezi tedarik sonrasında fiyatları sürekli düşürmesi nedeniyle pillerin kalitesi önemli ölçüde düştü. Her yıl telekomünikasyon güç sistemi arızalarının %70'inden fazlası akü sorunlarına atfediliyor ve bu da akü bakımını bakım personeli için baş ağrısı haline getiriyor. Bu makale, başkaları için faydalı bir referans olabilecek pil arızasının ana nedenlerinin bir analizini sunmaktadır.
1. Sahadaki Güç Ekipmanlarına Genel Bakış
Tesisin güç ekipmanı, tanınmış bir uluslararası markanın iki adet 40kVA UPS ünitesinden oluşmaktadır. Aküler 2016 yılında takılmıştır. Detaylı bilgiler aşağıdadır:
UPS Bilgileri |
Pil Bilgileri |
Marka ve Model: Uluslararası Marka UPS UL33 |
Marka & Model: 12V 100Ah |
Konfigürasyon: 40 kVA, paralel sistemde 2 ünite, her biri yaklaşık 5 kW yüke sahip |
Pil sayısı: Grup başına 30 hücre, 2 grup, toplam 60 hücre |
İşletmeye Alma Tarihi: 2006 (10 yıllık hizmet) |
İşletmeye Alma Tarihi: 2016 (5 yıllık hizmet) |
6 Haziran'da UPS üreticisi, AC ve DC kapasitörlerini (5 yıllık hizmet) ve fanları değiştirerek rutin bakım gerçekleştirdi. Akü deşarj testi sırasında (20 dakika), akünün deşarj performansının zayıf olduğu tespit edildi. Deşarj akımı 16A idi ve 10 dakikalık deşarjdan sonra birkaç hücrenin voltajı 11,6V'a düştü, ancak pillerde herhangi bir şişme gözlenmedi.
Denetim sırasında her iki UPS akü grubunun da şişkinlik sorunları yaşadığı tespit edildi. Bir multimetre kullanarak, 7V kadar yüksek (bakım standardını çok aşan) akü şarj dalgalanma voltajını (AC ayarı kullanılarak ölçüldü) ölçtüler. Sonuç olarak, başlangıçta UPS üreticisinin mühendisleri tarafından değiştirilen DC filtre kapasitörlerinin arızalı olduğundan, UPS'in DC barasında aşırı dalgalanma voltajına neden olduğundan ve bunun da akünün şişmesine yol açtığından şüphelendiler.
2. Sahada Arıza Durumu
22 Temmuz'da Araştırma Enstitüsü ekibi bir şubede güvenlik denetimi gerçekleştirdi. Bir binanın 5. katındaki UPS sistemlerinin akülerinin ciddi şekilde şişkin olduğunu keşfettiler. Şebekede elektrik kesintisi olması durumunda, pillerin gerektiği gibi deşarj olmayacağından ve potansiyel olarak bir kazaya yol açabileceğinden korkuluyordu. Sonuç olarak, şubenin bakım personelinin, ertesi öğleden sonra üç tarafın tamamıyla ortak bir yerinde inceleme ve sorun giderme oturumu düzenlemek için derhal üreticinin mühendisleriyle iletişime geçmesini önerdiler.
12V Pillerin Şişmesi
23 Temmuz öğleden sonra üç parti olay yerine geldi. İnceleme sonrasında, her iki UPS ünitesinin de normal şekilde çalıştığı ve aküler için yaklaşık 404 V'lik bir sabit voltajla (ayarlanan parametrelere uygun olarak) tespit edildi. Üreticinin mühendisleri, yaklaşık 0,439 V olan akü şarj dalgalanma voltajını ölçmek için bir Fluke 287C multimetre (yüksek doğruluk) kullandı. Fluke 376 pens ampermetre (düşük doğruluk) 0,4V civarında ölçülmüştür. Her iki cihazdan elde edilen sonuçlar benzerdi ve ekipmanın tipik dalgalı voltaj aralığı dahilindeydi (genellikle veri yolu voltajının %1'inden az). Bu, değiştirilen DC kapasitörlerinin uyumlu olduğunu ve normal şekilde çalıştığını gösterdi. Bu nedenle, kapasitör değişiminin aşırı dalgalanma voltajına neden olduğu ve pilin şişmesine neden olduğu yönündeki önceden şüphelenilen teori reddedildi.
Multimetre: 0,439V
Pens ampermetre: yaklaşık 0,4V
UPS sisteminin geçmiş kayıtlarının incelenmesi, 6 Haziran'da her iki UPS ünitesinin de 15 dakikalık akü deşarj testinden geçtiğini gösterdi. Ana güç anahtarı tekrar açıldıktan sonra, üreticinin mühendisleri tarafından 6 dakikalık bir eşitleme şarjı ve ardından 14 dakikalık bir akü deşarj testi gerçekleştirildi. Testin ardından UPS sistemi, her faz 1 dakikalık aralıklarla ayrılmış şekilde art arda dört adet 12 saatlik eşitlenmiş şarjı otomatik olarak başlattı ve 9 Haziran sabah saat 5:32'de sona erdi. O zamandan beri aküler değişken şarj modunda kaldı.
Orijinal UPS akü ayarlarının daha ayrıntılı incelenmesi aşağıdakileri ortaya çıkardı:
Pil ömrü 48 aya (4 yıl) ayarlandı, ancak 12V pilin gerçek yaşam beklentisi 5 yıl olmalıdır.
Eşitlenmiş şarj 'etkin' olarak ayarlandı.
Şarj akımı sınırı 10A olarak ayarlandı.
Eşitlenmiş şarja geçiş tetikleyicisi 1A olarak ayarlandı (bu model için varsayılan değer 0,03C10~0,05C10 olmasına rağmen, sistem, değişken şarj akımı 1A'yı aşarsa otomatik olarak eşitlenmiş şarja geçiş yapacaktır; bu, eşitlenmiş şarjın, değişken şarj akımı 3-5A'ya ulaştığında tetikleneceği anlamına gelir. Bununla birlikte, bilinmeyen nedenlerle, üreticinin bakım personeli bunu 0,01C10'a ayarlamıştır; bu, değişken şarj olduğunda eşitlenmiş şarjın tetikleneceği anlamına gelir) akım 1A'ya ulaşır).
Eşitlenmiş şarj koruma süresi 720 dakikaya ayarlandı (eşitleştirilmiş şarj 12 saat sonra otomatik olarak duracaktı).
3. Arıza Nedenlerinin Analizi
Yukarıdaki koşullara dayanarak başarısızlık sürecini şu şekilde analiz edebiliriz:
Bu UPS sisteminin iki akü grubu 4 yıldır kullanımdaydı (12V akülerin kullanım ömrü 5 yıl) ve akü kapasitesi ciddi oranda azalmıştı. Ancak arızadan önce pilin dış görünümü normaldi ve herhangi bir şişkinlik belirtisi yoktu. 30 Ocak 2019'dan (bu tarihten önceki kayıtlar temizlendi) 6 Haziran 2020'ye kadar olan UPS geçmiş kayıtlarının daha ayrıntılı bir incelemesi, UPS sisteminin en uzun sürenin 15 dakikadan fazla olmadığı 12 eşitlenmiş şarj gerçekleştirdiğini gösterdi. Bu, bakımdan önce UPS sisteminde ayarlanan eşitlenmiş şarj süresinin yalnızca 15 dakika gibi nispeten kısa olduğunu ve UPS sisteminin kısa süreli eşitlenmiş şarjının akülerin şişmesine neden olmayacağını gösterir.
Bakım ve kondansatör değişiminin ardından UPS sistemi yeniden başlatıldı. Kontrol mantığı pilin yeni bağlandığını tanımladı ve 6 dakikalık eşitlenmiş şarjı başlattı ve ardından sabit şarja geçti. Ancak sonraki 14 dakikalık deşarj testinin ardından UPS sistemi, aküleri tamamen şarj etmek için otomatik olarak eşitlenmiş şarjı başlattı. Akülerin 4 yıldır kullanımda olması nedeniyle dahili şarj tutma kapasiteleri bozulmuş, değişken şarj akımının 1A'yı aşmasına neden olmuş ve UPS sisteminde ayarlanan 1A eşitlenmiş şarj eşiğini tetiklemiştir (bu model için varsayılan değer, eşitlenmiş şarjı tetiklemek için 3~5A değişken şarj akımıdır, ancak bazı nedenlerden dolayı bakım personeli bunu 1A olarak değiştirmiştir). Bu, UPS sisteminin, dahili akü açık devresi sonunda durduruncaya kadar eşitlenmiş şarjı tekrar tekrar başlatmasıyla sonuçlandı (Aksi takdirde, UPS sistemi tekrarlanan eşitlenmiş şarjı sürdürürdü ve bu da akü grubunun alev almasına yol açabilirdi). Bu süre zarfında piller, 48 saat boyunca dört sürekli eşitlenmiş şarj döngüsüne tabi tutuldu (her döngü, eşitlenmiş şarja devam etmeden önce her 12 saatte yalnızca 1 dakika duraklatıldı). Bu kadar uzun süreli eşitlenmiş şarjın ardından pillerde şişme oluştu ve hatta havalandırma valfleri bile deforme oldu.
4. Çözüm
Yukarıdaki gözlem ve analizlere dayanarak, bu UPS sistemindeki akü arızasının nedenleri aşağıdaki gibidir:
Bunun doğrudan nedeni, UPS sisteminin şarj parametrelerinin yanlış ayarlanmasıydı ve bu durum, her döngü arasında yalnızca 1 dakikalık aralıklarla 48 saat boyunca sürekli eşitlenmiş şarj yapılmasına yol açıyordu. Yeni piller bile bu kadar uzun süreli ve yoğun eşitlenmiş şarja dayanamayacaktır ve bu durumda pilin şişme arızasına yol açacaktır.
UPS sistem modeli işlevsel kısıtlamaları olan erken bir tasarımdır. Bu eski UPS modelinde (20 yıl önce tasarlandı), 'eşitlenmiş şarj aralığı koruma süresi' ayarı yoktu (diğer markalar bu aralığı genellikle 7 güne ayarlıyordu), bu da sürekli birden fazla eşitlenmiş şarj döngüsüne neden oluyordu.
Pillerin performansı, eskime (4 yıllık hizmet), azalan deşarj kapasitesi ve zayıf şarj tutma nedeniyle düşmüştü. 6 Haziran'dan önce, dalgalı şarja eşitlenmiş dönüşüm akımı eşiği makul olmayan bir şekilde düşük ayarlanmıştı (100Ah piller için yalnızca 1A). UPS sisteminin varsayılan değeri 3~5A'dır, ancak bakım personeli bunu açıklanamaz bir şekilde 1A'ya değiştirmiştir.
UPS sistemi, kullanımdan kaldırılma süresinin çok ötesinde, 14 yıldır faaliyetteydi ve bu da ölçüm hatalarını kaçınılmaz kılıyordu. Bu hatalar, hatalı akım tespiti nedeniyle sistemin sürekli olarak eşitlenmiş şarjı başlatmasına neden olmuş olabilir.
Neyse ki akü hücrelerinden birindeki açık devre, UPS sisteminin dördüncü eşitleme şarjından sonra tekrarlanan eşitlenmiş şarj döngülerine devam etmesini engelledi ve böylece akülerin alev alma potansiyeli önlendi.
5. Arızayı Giderici Önlemler
Düzeltici önlemler iki hususu içerir:
Öncelikle UPS akü şarj parametrelerini geçici olarak değiştirin:
UPS sistemindeki eşitlenmiş şarj ayarını devre dışı bırakın.
Sabit şarjdan eşitlenmiş şarja geçiş için tetikleme akımını 3A'ya ayarlayın (ancak varsayılan minimum 3A olduğundan 3A hala biraz düşüktür, ancak daha önce 1A'ya ayarlanmıştır).
Eşitlenmiş şarj koruma süresini 1 saate ayarlayın (önceden 12 saate ayarlıydı).
İkincisi, şube iki akü grubunu yedek akülerle değiştirdi, ancak yedek akülerin kapasitesi yalnızca 50 Ah olduğundan yalnızca geçici acil durumlarda kullanılabiliyor. Güç kaynağı güvenliği sorunlarını tamamen çözmek için gelecekte yükü UPS sisteminden diğer güç kaynaklarına aktarma planları vardır.
Operatör, UPS sisteminin bakım hizmetlerine yılda hatırı sayılır miktarda para harcamasına rağmen, bakım personelinin ihmali ve dikkatsizliği nedeniyle, UPS sisteminin varsayılan değerlerini bile yanlışlıkla değiştirmişlerdir ki bu gerçekten inanılmazdır. UPS üreticisinin, ürünlerinin bakımını ciddiye alması ve gelecekte bu tür temel hatalardan kaçınması, bakım hizmetlerinin kalitesini artırması önerilir. Bu arada, operatörün UPS üreticisi tarafından sağlanan sonraki bakım hizmetlerine de daha fazla dikkat etmesi ve UPS sisteminin emniyetli ve güvenilir çalışmasını sürekli iyileştirmek için bir değerlendirme sistemi kurması önerilmektedir.
