Новость

Скрытая опасность аккумуляторов в источниках бесперебойного питания

16.08.2022 <<Назад

Системы бесперебойного питания (ИБП) прошли долгий путь со времен оригинальных разработок 20-го века. Многие из этих улучшений делают системы более надежными, более быстрыми в ремонте и более безопасными для обслуживающего персонала. Производители приложили немало усилий, чтобы уменьшить вес, размер и стоимость систем, предоставив конечным пользователям дополнительное пространство для ИТ-оборудования. Одним из способов достижения этого является удаление входных и выходных изолирующих трансформаторов. Преимущества и недостатки обсуждались в многочисленных статьях и технических документах. В этой статье специально рассматривается, как удаление входного трансформатора повлияло на аккумуляторные батареи и возможность их безопасного обслуживания.

Азбука ИБП

Рассмотрение основных строительных блоков системы ИБП может помочь нам понять, как удаление входного трансформатора повлияет на работу системы ИБП и аккумуляторной системы.

Первоначальная система ИБП с двойным преобразованием состояла из следующих элементов:

• Входной трансформатор

• Выпрямитель

• Инвертор

• Выходной трансформатор

• Статический переключатель

• Батареи

Первым компонентом является входной трансформатор, который выполняет несколько функций, в том числе изоляцию системы ИБП от системы электроснабжения, позволяет использовать 12-импульсный выпрямитель и уменьшает искажения входного тока. Конечно, его также можно использовать для изменения входного напряжения с одного уровня на другой. Например, источник 480 В может быть понижен до 208 В.

Следующим важным компонентом в системе такого типа является выпрямитель. Основная функция выпрямителя заключается в преобразовании входящей мощности переменного тока в мощность постоянного тока, которую затем можно использовать для поддержки входа инвертора и зарядки аккумуляторов.

Инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное и подает питание на выходной изолированный трансформатор. Выходной трансформатор подает стабилизированную мощность на критическую нагрузку.

Статический переключатель используется для переключения критической нагрузки с инвертора на линию байпаса в случае отказа системы ИБП или необходимости технического обслуживания.

Последним компонентом в системе такого типа являются аккумуляторы для ибп. Если входная мощность пропадает — обычно из-за отключения электроэнергии — тогда батареи обеспечивают питание инвертора.

Рискованное удаление

Одним из преимуществ входного трансформатора является то, что он изолирует батареи от заземления. Входной трансформатор в этих системах предотвращает возникновение потенциала напряжения между шиной постоянного тока, включая батареи, и землей. Если бы между ними произошло короткое замыкание, для тока не было бы обратного пути, и он не мог бы течь. Если батарея закоротит на землю, то в большинстве систем есть цепь, которая подаст сигнал тревоги. Система часто продолжала работать до тех пор, пока ее нельзя было отключить и опасность не была устранена.

После удаления входного трансформатора шина постоянного тока больше не изолирована от земли. Между батареями и землей, включая стойки и шкафы, существует как потенциал переменного, так и постоянного тока. Из-за этого потенциала, если какой-либо проводящий материал (включая людей) подключен, через элемент может протекать ток. Это может привести к повреждению инструментов, аккумуляторов, стеллажей или, что еще хуже, к травмам или гибели персонала.

Рекомендации по техническому обслуживанию

Обычной практикой для исходных систем ИБП с двойным преобразованием является выполнение как можно большего объема обслуживания батарей, пока система ИБП находится в режиме онлайн, поддерживая нагрузку. Это позволяет обеспечить защиту критической нагрузки во время обслуживания батареи.

Вентилируемые батареи часто проходят четыре профилактических обслуживания (PM) в год, в то время как система ИБП — два. Два дополнительных визита для обслуживания батареи могут быть выполнены с очень небольшим риском для критической нагрузки, что позволяет выполнять работу в обычное рабочее время.

Свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием (VRLA) обычно посещают два раза в год в связи с системой ИБП. Обслуживание батареи завершается, пока система ИБП находится в режиме онлайн. Или, если это не серьезная проверка системы ИБП, требующая перевода на байпас, батареи вообще не нужно отключать.

За последние 10 лет несколько производителей начали поставлять батареи VRLA внутри контейнера, который часто называют «аккумуляторным блоком» или «батарейным модулем».

Модульные аккумуляторные системы имеют те же электрические опасности, что и открытые стеллажи или аккумуляторные шкафы. Однако, поскольку батареи заключены в герметичную коробку, они не могут соприкоснуться с персоналом или землей. Это обеспечивает встроенную функцию безопасности во время обслуживания, поскольку все соединения батареи закрыты и не могут соприкасаться с инструментами или персоналом.

Хотя модульные батареи требуют периодического обслуживания, оно не так агрессивно, как традиционные VRLA или вентилируемые батареи. Вместо использования специализированного тестового оборудования для проверки напряжения, внутреннего сопротивления и удельного веса каждой банки, если применимо, система ИБП проводит тест батареи в заранее запрограммированные даты. При обнаружении проблемы генерируется сигнал тревоги и уведомляется соответствующий персонал. Это практически исключает риск для обслуживающего персонала, поскольку нет контакта с батареями, пока система находится в режиме онлайн.

Всё получится с аккумулятором?

За последние несколько лет и в обозримом будущем использование литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов для поддержки систем ИБП продолжает расти. Опять же, электрическая опасность удаления входного трансформатора будет такой же, как и у свинцово-кислотных аккумуляторов. Однако, как и в случае с модульными аккумуляторными системами, опасность снижается за счет типа установки и требуемого обслуживания. Персонал не будет подвергаться воздействию шины постоянного тока, и это снижает риск.

Пример связанных с этим опасностей можно увидеть в недавнем событии, которое произошло, когда в современной системе ИБП без входного трансформатора ежегодно проводилось профилактическое обслуживание батарей. Во время процедуры ПТО были завершены работы по повторной затяжке болтов. Для изолированного динамометрического ключа не хватило зазора, поэтому техник использовал свой неизолированный динамометрический ключ. После завершения примерно половины установки ключ техника коснулся скобы, удерживающей батарею, но все еще касался клеммного болта. Это вызвало замыкание болтами между шиной постоянного тока и землей, что привело к повреждению штыря батареи, стойки батареи и динамометрического ключа. К счастью, рабочий не пострадал.

Сокращение рисков

Использование литий-ионных или модульных аккумуляторов предотвратило бы этот инцидент. Однако не все установки являются литий-ионными или модульными. Что можно сделать, чтобы снизить риск для персонала в этих системах?

Прежде всего, проинформируйте всех, кто будет работать с системами ИБП или рядом с ними, о связанных с этим опасностях. Кроме того, используйте изолированные инструменты и по возможности предусмотрите барьеры для предотвращения контакта кого-либо с неизолированными клеммами аккумуляторной батареи.

По возможности все работы по техническому обслуживанию должны выполняться при отключенных батареях от зарядной цепи ИБП. Это предотвратит обратный путь тока, если между любым соединением батареи и землей будет контакт.

Как и при любых работах по обслуживанию в области электротехники, важно понимать все опасности, прежде чем работать с оборудованием или рядом с ним. По возможности уменьшите или устраните опасность до начала работы. Это не только защищает оборудование, но и, что более важно, защищает вас.

<<Назад