Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2024-10-17 Origen:Sitio
La energía del sitio de telecomunicaciones se considera la sangre de una red de telecomunicaciones, mientras que la batería se considera su reserva de sangre, salvaguardando el buen funcionamiento de la red. Sin embargo, el mantenimiento de la batería siempre ha sido un aspecto desafiante. Dado que los fabricantes reducen continuamente los precios después de la adquisición centralizada, la calidad de las baterías ha disminuido significativamente. Cada año, más del 70% de las fallas en los sistemas de energía de telecomunicaciones se atribuyen a problemas con la batería, lo que hace que el mantenimiento de la batería sea un dolor de cabeza para el personal de mantenimiento. Este artículo ofrece un análisis de las principales causas de fallo de la batería, que puede servir como referencia útil para otros.
1. Descripción general del equipo eléctrico en el sitio
El equipo de energía del sitio consta de dos unidades UPS de 40 kVA de una reconocida marca internacional. Las baterías se instalaron en 2016. A continuación se muestra información detallada:
Información de UPS | Información de la batería |
Marca y modelo: Marca internacional UPS UL33 | Marca y modelo: 12V 100Ah |
Configuración: 40 kVA, 2 unidades en sistema paralelo, cada una con una carga de aproximadamente 5 kW | Número de baterías: 30 celdas por grupo, 2 grupos, con un total de 60 celdas |
Fecha de puesta en servicio: 2006 (10 años de servicio) | Fecha de Puesta en Servicio: 2016 (5 años de servicio) |
El 6 de junio, el fabricante del UPS realizó un mantenimiento de rutina, reemplazando los capacitores AC y DC (5 años de servicio) y los ventiladores. Durante la prueba de descarga de la batería (20 minutos), se descubrió que el rendimiento de descarga de la batería era deficiente. La corriente de descarga fue de 16 A y, después de 10 minutos de descarga, el voltaje de varias celdas cayó a 11,6 V, pero no se observó ningún abombamiento de las baterías.
Se descubrió que ambos grupos de baterías de UPS tenían problemas de abultamiento durante la inspección. Usando un multímetro, midieron el voltaje de ondulación de carga de la batería (medido usando la configuración de CA), que llegaba a 7 V (superando con creces el estándar de mantenimiento). Como resultado, inicialmente sospecharon que los condensadores del filtro de CC reemplazados por los ingenieros del fabricante del UPS estaban defectuosos, causando una ondulación excesiva en el bus de CC del UPS, lo que provocó que la batería se hinchara.
2. Situación de falla en el sitio
El 22 de julio, el equipo del Instituto de Investigación realizó una inspección de seguridad en una sucursal. Descubrieron que las baterías de los sistemas UPS del quinto piso de un edificio estaban muy abultadas. Si había cortes de energía en la red, se temía que las baterías no se descargaran correctamente, lo que podría provocar un accidente. Como resultado, recomendaron inmediatamente que el personal de mantenimiento de la sucursal se pusiera en contacto con los ingenieros del fabricante para concertar una investigación conjunta en el sitio y una sesión de solución de problemas con las tres partes la tarde siguiente.
Abultamiento de baterías de 12V
En la tarde del 23 de julio, las tres partes llegaron al lugar. Tras la inspección, se encontró que ambas unidades UPS estaban funcionando normalmente, con un voltaje de flotación de aproximadamente 404 V para las baterías (en línea con los parámetros establecidos). Los ingenieros del fabricante utilizaron un multímetro Fluke 287C (alta precisión) para medir el voltaje de ondulación de carga de la batería, que era de aproximadamente 0,439 V. Una pinza amperimétrica Fluke 376 (menor precisión) midió alrededor de 0,4 V. Los resultados de ambos instrumentos fueron similares y estuvieron dentro del rango de voltaje de ondulación típico para el equipo (generalmente menos del 1% del voltaje del bus). Esto indicó que los condensadores de CC reemplazados cumplían con las normas y funcionaban normalmente. Por lo tanto, se descartó la teoría previamente sospechada de que el reemplazo del capacitor causó una ondulación excesiva y el abultamiento de la batería.
Multímetro: 0.439V
Pinza amperimétrica: aproximadamente 0,4 V
Una revisión de los registros históricos del sistema UPS mostró que, el 6 de junio, ambas unidades UPS se habían sometido a una prueba de descarga de batería de 15 minutos. Después de restaurar el interruptor de alimentación principal, los ingenieros del fabricante realizaron una carga ecualizada de 6 minutos, seguida de una prueba de descarga de la batería de 14 minutos. Después de la prueba, el sistema UPS inició automáticamente cuatro cargas ecualizadas consecutivas de 12 horas, con cada fase separada por un intervalo de 1 minuto, y concluyó a las 5:32 am del 9 de junio. Desde entonces, las baterías han permanecido en modo de carga flotante.
Un examen más detenido de la configuración original de la batería del UPS reveló lo siguiente:
La duración de la batería se fijó en 48 meses (4 años), aunque la esperanza de vida real de una batería de 12 V debería ser de 5 años.
La carga ecualizada se configuró en 'habilitada'.
El límite de corriente de carga se estableció en 10A.
El disparador para cambiar a carga ecualizada se configuró en 1A (el sistema cambiaría automáticamente a carga ecualizada si la corriente de carga flotante excediera 1A, aunque el valor predeterminado para este modelo es 0.03C10~0.05C10, lo que significa que se activa la carga ecualizada cuando la corriente de carga de flotación alcanza 3-5 A. Sin embargo, por razones desconocidas, el personal de mantenimiento del fabricante lo ajustó a 0,01 C10, lo que significa que la carga ecualizada se activaría cuando la corriente de carga de flotación alcance 1 A).
El tiempo de protección de carga ecualizada se estableció en 720 minutos (la carga ecualizada se detendría automáticamente después de 12 horas).
3. Análisis de las causas de las fallas
Con base en las circunstancias anteriores, el proceso de falla se puede analizar de la siguiente manera:
Los dos grupos de baterías de este sistema UPS habían estado en uso durante 4 años (la vida útil de las baterías de 12 V es de 5 años) y la capacidad de la batería había disminuido significativamente. Sin embargo, antes del fallo, el aspecto externo de la batería era normal, sin signos de abultamiento. Una revisión adicional de los registros históricos de UPS desde el 30 de enero de 2019 (los registros anteriores a esta fecha se borraron) hasta el 6 de junio de 2020 mostró que el sistema UPS había realizado 12 cargas ecualizadas, siendo la duración más larga de no más de 15 minutos. Esto indica que la duración de carga ecualizada establecida en el sistema UPS antes del mantenimiento fue relativamente corta, solo 15 minutos, y la carga ecualizada a corto plazo del sistema UPS no hará que las baterías se abulten.
Después del mantenimiento y reemplazo de capacitores, se reinició el sistema UPS. La lógica de control identificó la batería como recién conectada, por lo que inició una carga ecualizada de 6 minutos y luego cambió a una carga flotante. Sin embargo, después de una prueba de descarga posterior de 14 minutos, el sistema UPS inició automáticamente la carga ecualizada para recargar completamente las baterías. Debido a que las baterías estuvieron en uso durante 4 años, su capacidad de retención de carga interna se había deteriorado, lo que provocó que la corriente de carga flotante exceda 1 A, lo que activa el umbral de carga ecualizado de 1 A establecido en el sistema UPS (el valor predeterminado para este modelo es 3 ~ 5 A). corriente de carga flotante para activar la carga ecualizada, pero por alguna razón, el personal de mantenimiento había modificado esto a 1A). Esto dio como resultado que el sistema UPS iniciara repetidamente la carga ecualizada hasta que un circuito abierto de la batería interna finalmente la detuviera (de lo contrario, el sistema UPS habría continuado con la carga ecualizada repetida, lo que podría haber provocado que el grupo de baterías se incendiara). Durante este período, las baterías se sometieron a cuatro ciclos continuos de carga ecualizada durante 48 horas (cada ciclo se detuvo durante solo 1 minuto cada 12 horas antes de reanudar la carga ecualizada). Después de una carga ecualizada tan prolongada, las baterías eventualmente se abultaron e incluso las válvulas de ventilación se deformaron.
4. Conclusión
Según las observaciones y análisis anteriores, las causas de la falla de la batería en este sistema UPS son las siguientes:
La causa directa fue la configuración incorrecta de los parámetros de carga del sistema UPS, lo que llevó a una carga ecualizada continua durante 48 horas con intervalos de solo 1 minuto entre cada ciclo. Incluso las baterías nuevas no soportarían una carga ecualizada tan intensa y prolongada, lo que en este caso provocaría un fallo por abultamiento de la batería.
El modelo del sistema UPS es un diseño inicial con limitaciones funcionales. Este modelo de UPS más antiguo (diseñado hace 20 años) carecía de la configuración de 'tiempo de protección del intervalo de carga ecualizado' (otras marcas generalmente establecen este intervalo en 7 días), lo que resulta en múltiples ciclos de carga ecualizados continuos.
El rendimiento de las baterías se había degradado debido a la antigüedad (4 años en servicio), con capacidad de descarga reducida y mala retención de carga. Antes del 6 de junio, el umbral de corriente de conversión de carga ecualizada a carga flotante se estableció excesivamente bajo (sólo 1 A para baterías de 100 Ah). El valor predeterminado del sistema UPS es 3~5A, sin embargo, el personal de mantenimiento lo modificó inexplicablemente a 1A.
El sistema UPS había estado en funcionamiento durante 14 años, mucho más allá de su fecha de desmantelamiento, lo que hacía inevitables los errores de medición. Estos errores pueden haber provocado que el sistema inicie repetidamente la carga ecualizada debido a una detección de corriente inexacta.
Afortunadamente, un circuito abierto en una de las celdas de la batería impidió que el sistema UPS continuara con los repetidos ciclos de carga ecualizada después de la cuarta carga ecualizada, evitando así la posibilidad de que las baterías se incendiaran.
5. Medidas correctivas para el fallo
Las medidas correctoras incluyen dos aspectos:
Primero, modifique temporalmente los parámetros de carga de la batería del UPS:
Deshabilite la configuración de carga ecualizada en el sistema UPS.
Ajuste la corriente de activación para cambiar de carga flotante a carga ecualizada a 3A (aunque 3A todavía es algo bajo, ya que el mínimo predeterminado es 3A, pero anteriormente se configuró en 1A).
Ajuste el tiempo de protección de carga ecualizada a 1 hora (anteriormente establecido en 12 horas).
En segundo lugar, la sucursal reemplazó los dos grupos de baterías con baterías de respaldo, pero las baterías de respaldo tienen una capacidad de solo 50 Ah, por lo que solo pueden usarse para fines de emergencia temporales. Hay planes para transferir la carga del sistema UPS a otras fuentes de energía en el futuro, para resolver completamente los problemas de seguridad del suministro de energía.
El operador gasta una cantidad considerable anualmente en servicios de mantenimiento del sistema UPS, sin embargo, debido a la negligencia y descuido del personal de mantenimiento, incluso modificaron por error los valores predeterminados del sistema UPS, lo cual es realmente increíble. Se recomienda que el fabricante de UPS se tome en serio el mantenimiento de sus productos y evite cometer errores tan básicos en el futuro, mejorando la calidad de sus servicios de mantenimiento. Mientras tanto, se sugiere que el operador también preste más atención a los servicios de mantenimiento posteriores proporcionados por el fabricante del UPS y establezca un sistema de evaluación para mejorar continuamente la operación segura y confiable del sistema UPS.
