Потужність телекомунікаційного сайту вважається кров’ю телекомунікаційної мережі, тоді як акумулятор розглядається як її резервуар крові, що забезпечує безперебійну роботу мережі. Проте обслуговування акумулятора завжди було складним аспектом. Оскільки виробники постійно знижують ціни після централізованих закупівель, якість акумуляторів значно впала. Щороку понад 70% збоїв у телекомунікаційних системах живлення пов’язані з проблемами акумулятора, що робить обслуговування акумулятора головним болем для обслуговуючого персоналу. У цій статті пропонується аналіз основних причин виходу з ладу акумулятора, який може стати корисною довідкою для інших.
1. Огляд енергетичного обладнання на місці
Електрообладнання на місці складається з двох ДБЖ потужністю 40 кВА від відомого міжнародного бренду. Акумулятори встановлені в 2016 році. Нижче детальна інформація:
Інформація про UPS |
Інформація про акумулятор |
Бренд і модель: Міжнародний бренд UPS UL33 |
Бренд і модель: 12V 100Ah |
Конфігурація: 40 кВА, 2 блоки в паралельній системі, кожен з навантаженням приблизно 5 кВт |
Кількість батарейок: 30 елементів на групу, 2 групи, всього 60 елементів |
Дата введення в експлуатацію: 2006 (10 років служби) |
Дата введення в експлуатацію: 2016 (5 років служби) |
6 червня виробник ДБЖ провів планове технічне обслуговування, замінивши конденсатори змінного та постійного струму (5 років служби) та вентилятори. Під час перевірки розряду батареї (20 хвилин) виявилося, що розряд батареї був поганим. Струм розряду становив 16А, а через 10 хвилин розряду напруга кількох елементів впала до 11,6В, але вибухання батарей не спостерігалося.
Було виявлено, що під час перевірки обидві групи батарей ДБЖ мали проблеми з опуклістю. За допомогою мультиметра вони виміряли пульсаційну напругу заряджання батареї (виміряну за допомогою налаштування змінного струму), яка досягла 7 В (набагато перевищуючи стандарт обслуговування). У результаті вони спочатку підозрювали, що конденсатори фільтра постійного струму, замінені інженерами виробника ДБЖ, були несправними, що спричиняло надмірні пульсації напруги на шині постійного струму ДБЖ, що призводило до вибухання батареї.
2. Ситуація збою на місці
22 липня бригада НДІ провела перевірку безпеки філії. Вони виявили, що батареї систем безперебійного живлення на 5-му поверсі будівлі сильно вибухнули. У разі перебоїв з електромережею, існували побоювання, що батареї можуть не розряджатися належним чином, що потенційно може призвести до аварії. У результаті вони негайно рекомендували обслуговуючому персоналу філії зв’язатися з інженерами виробника, щоб організувати спільне розслідування на місці та сеанс усунення несправностей з усіма трьома сторонами наступного дня.
Здуття батарей 12 В
Удень 23 липня три сторони прибули на місце. Після перевірки виявилося, що обидва блоки ДБЖ функціонують нормально, з плаваючою напругою приблизно 404 В для батарей (відповідає встановленим параметрам). Інженери виробника за допомогою мультиметра Fluke 287C (висока точність) виміряли пульсаційну напругу зарядки акумулятора, яка склала приблизно 0,439 В. Кліщі Fluke 376 (нижча точність) виміряли близько 0,4 В. Результати обох приладів були подібними та потрапляли в типовий діапазон пульсацій напруги для обладнання (зазвичай менше 1% напруги шини). Це свідчить про те, що замінені конденсатори постійного струму відповідають вимогам і функціонують нормально. Таким чином, підозрювана раніше теорія про те, що заміна конденсатора спричинила надмірні пульсації напруги та вибухання батареї, була виключена.
Мультиметр: 0,439 В
Стрічкові кліщі: приблизно 0,4 В
Перегляд історичних записів системи ДБЖ показав, що 6 червня обидва блоки ДБЖ пройшли 15-хвилинний тест на розряд акумулятора. Після відновлення основного вимикача живлення було проведено 6-хвилинну вирівняну зарядку, а потім 14-хвилинний тест на розряд акумулятора інженерами виробника. Після тесту система ДБЖ автоматично ініціювала чотири послідовні 12-годинні вирівняні зарядки з інтервалом у 1 хвилину, що завершується о 5:32 ранку 9 червня. Відтоді батареї залишаються в режимі плаваючої зарядки.
Подальше дослідження оригінальних параметрів батареї ДБЖ виявило наступне:
Термін служби батареї було встановлено на 48 місяців (4 роки), хоча фактичний очікуваний термін служби батареї 12 В має складати 5 років.
Вирівняльну зарядку було встановлено як 'увімкнено'
Обмеження струму заряду було встановлено на 10А.
Тригер для перемикання на вирівняну зарядку було встановлено на 1 А (система автоматично перемикатиметься на вирівняну зарядку, якщо струм плаваючої зарядки перевищить 1 А, навіть якщо значення за замовчуванням для цієї моделі становить 0,03C10~0,05C10, що означає, що вирівняна зарядка запускається, коли струм плаваючої зарядки досягає 3-5 А. Однак з невідомих причин обслуговуючий персонал виробника налаштував це на 0,01C10, що означає, що вирівняний заряд буде запущений, коли струм плаваючого заряду досягне 1A).
Час захисту від вирівняної зарядки було встановлено на 720 хвилин (зрівняльна зарядка припинялася автоматично через 12 годин).
3. Аналіз причин відмови
Виходячи з вищезазначених обставин, процес відмови можна проаналізувати наступним чином:
Дві групи акумуляторів цієї системи ДБЖ використовувалися протягом 4 років (термін служби акумуляторів 12 В становить 5 років), і ємність акумулятора значно знизилася. Однак до виходу з ладу зовнішній вигляд батареї був нормальним, без ознак вибухання. Подальший перегляд історичних записів UPS з 30 січня 2019 року (записи до цієї дати було видалено) до 6 червня 2020 року показав, що система UPS виконала 12 вирівняних заряджань, причому найдовша тривалість не перевищувала 15 хвилин. Це вказує на те, що тривалість вирівняного заряджання, встановлена в системі ДБЖ перед техобслуговуванням, була відносно короткою, лише 15 хвилин, і короткочасне вирівняне заряджання системи ДБЖ не призведе до вибухання батарей.
Після технічного обслуговування та заміни конденсатора систему ДБЖ було перезапущено. Логіка керування визначила батарею як щойно підключену, тому вона розпочала 6-хвилинну вирівняну зарядку, а потім переключилася на плаваючу зарядку. Однак після наступного 14-хвилинного тесту на розрядку система ДБЖ автоматично розпочала вирівняну зарядку, щоб повністю зарядити батареї. Через те, що батареї використовувалися протягом 4 років, їх внутрішня здатність утримувати заряд погіршилася, внаслідок чого струм плаваючого заряду перевищив 1 А, викликавши порогове значення вирівняної зарядки 1 А, встановлене в системі ДБЖ (значення за замовчуванням для цієї моделі становить 3~5 А струму плаваючого заряду, щоб ініціювати вирівняну зарядку, але з певних причин обслуговуючий персонал змінив це значення на 1 А). Це призвело до того, що система ДБЖ неодноразово ініціювала вирівняну зарядку, доки розрив внутрішньої ланцюга батареї нарешті не зупинив це (інакше система ДБЖ продовжувала б повторювати вирівняну зарядку, що могло б призвести до займання групи батарей). Протягом цього періоду батареї пройшли чотири цикли безперервної вирівняної зарядки протягом 48 годин (кожен цикл припинявся лише на 1 хвилину кожні 12 годин перед відновленням вирівняної зарядки). Після такої тривалої вирівняної зарядки батареї зрештою вибухнули, і навіть вентиляційні клапани деформувалися.
4. Висновок
Виходячи з наведених вище спостережень і аналізу, причини несправності батареї в цій системі ДБЖ такі:
Безпосередньою причиною було неправильне налаштування параметрів заряджання системи ДБЖ, що призвело до безперервного рівномірного заряджання протягом 48 годин із лише 1-хвилинними інтервалами між кожним циклом. Навіть нові батареї не витримають такої тривалої та інтенсивної вирівняної зарядки, що в цьому випадку призведе до вибухання батареї.
Модель системи ДБЖ є ранньою конструкцією з функціональними обмеженнями. Ця старіша модель ДБЖ (розроблена 20 років тому) не мала налаштування «час захисту вирівняного інтервалу заряджання» (інші бренди зазвичай встановлюють цей інтервал до 7 днів), що призводило до безперервних кількох вирівняних циклів заряджання.
Ефективність акумуляторів погіршилася через вік (4 роки експлуатації), зі зниженою розрядною ємністю та поганим збереженням заряду. До 6 червня поріг струму перетворення вирівняного заряду в плаваючий був встановлений невиправдано низьким (лише 1 А для акумуляторів на 100 Ач). Значення за замовчуванням системи ДБЖ становить 3~5 А, але обслуговуючий персонал незрозумілим чином змінив його на 1 А.
Система ДБЖ працювала протягом 14 років, значно перевищивши термін виведення з експлуатації, що робить помилки вимірювання неминучими. Ці помилки могли призвести до того, що система неодноразово ініціює вирівняну зарядку через неточне визначення струму.
На щастя, розрив ланцюга в одному з елементів батареї не дозволив системі ДБЖ продовжити повторювані цикли вирівняної зарядки після четвертої вирівняної зарядки, таким чином уникнувши ймовірності займання батарей.
5. Заходи щодо усунення несправності
Реабілітаційні заходи включають два аспекти:
Спочатку тимчасово змініть параметри зарядки батареї ДБЖ:
Вимкніть налаштування вирівняної зарядки в системі ДБЖ.
Налаштуйте струм запуску для перемикання з плаваючого заряду на вирівняний заряд до 3 А (хоча 3 А все ще дещо низький, оскільки мінімальний струм за замовчуванням становить 3 А, але раніше він був встановлений на 1 А).
Налаштуйте час захисту від вирівняної зарядки на 1 годину (раніше було встановлено на 12 годин).
По-друге, філія замінила дві групи батарей на резервні, але резервні батареї мають ємність лише 50 А·год, тому їх можна використовувати лише для тимчасових аварійних цілей. У майбутньому планується перевести навантаження від системи ДБЖ на інші джерела живлення, щоб ґрунтовно вирішити питання безпеки електропостачання.
Оператор щорічно витрачає значну суму на обслуговування системи ДБЖ, але через недбалість і неуважність обслуговуючого персоналу вони навіть помилково змінили стандартні значення системи ДБЖ, що справді неймовірно. Рекомендується, щоб виробник ДБЖ серйозно ставився до технічного обслуговування своєї продукції та уникав таких основних помилок у майбутньому, покращуючи якість своїх послуг з технічного обслуговування. Водночас пропонується, щоб оператор також приділяв пильнішу увагу наступним послугам з технічного обслуговування, які надає виробник ДБЖ, і створив систему оцінки для постійного покращення безпечної та надійної роботи системи ДБЖ.
