Массив батарей — существенная, если не сказать ключевая, часть системы бесперебойного питания ЦОДа. И по важности — очевидно, что без него ИБП в принципе не может выполнять своих функций. И по стоимости — он может занимать больше половины всей цены ИБП.
При этом батарейки имеют более короткий срок службы по сравнению с самим ИБП. По сути, это расходный материал. Однако, учитывая их стоимость, хотелось бы максимально продлить им жизнь и тратиться на замену как можно реже. Как этого добиться?
Заявляемый производителями срок службы батарей составляет 5-7, иногда 10 лет. На практике он обычно оказывается меньше. Так происходит потому, что расчетные показатели основаны на идеальных эксплуатационных параметрах, а в реальности на срок службы влияет множество факторов. По факту одни и те же устройства при разных условиях могут проработать как 7 лет, так и 3 года.
Терять полцены ИБП каждые несколько лет — явно не в интересах владельцев ЦОД. Поэтому на всех этапах жизненного цикла батарей к ним требуется внимание и контроль, чтобы приблизиться к максимальной продолжительности службы.
Оговоримся, что речь идет только о кислотно-свинцовых батареях. На сегодняшний день 90% батарей, которые ставятся в России, относятся к этому типу. Что касается литий-ионных устройств, это пока еще новая для нашего рынка технология. Можно ожидать, что через несколько лет она отвоюет часть рынка. По мере распространения будет интересно поговорить и о них.
А вот в обслуживании “классических” батарей мы уже накопили огромный опыт. И собрали его в своеобразный “чек-лист”, который поможет владельцам ЦОД и сервисным службам не упустить из внимания важные моменты.
Итак, можно выделить 5 периодов в жизненном цикле батарей, каждый из которых имеет свои особенности, влияющие на срок службы.
- Проектирование
Часто проектные решения изначально имеют нюансы, которые не позволят батарее работать долго. Например, из опыта мы поняли, что если проектировать на батарейный массив больше 7 веток, это неизбежно приведет к сокращению срока службы.
Поэтому уже на этапе проектирования нужно учитывать эти вопросы и искать максимально выгодные решения: поставить меньшее количество батарей с большей емкостью, отказаться от модульных батарей и т.д.
- Поставка
Условия, в которых происходит поставка батарей, определяют их стартовый уровень. Отследить это сложно, но есть моменты, на которые нужно обратить внимание.
- Температурный режим доставки
Проконтролировать его в большинстве случаев нельзя. Но если такая возможность есть, это стоит сделать.
- Срок хранения и доставки
Когда батареи не эксплуатируются, их необходимо подзаряжать каждые 6 месяцев. Вероятность того, что это требование выполняли на складе и в дороге, невелика. Поэтому обратите внимание на дату выпуска, указанную на маркировке: чем меньше “возраст” батарей, тем лучше. Если им уже около года, это вызывает вопросы к качеству, которые стоит обсудить с поставщиком.
- Внешний осмотр
При транспортировке батареи могут уронить, ударить. Убедитесь, что на них нет повреждений. Если есть — нужно составить акт и договориться с поставщиком о замене.
Но здесь есть нюанс. В устройстве используется 30 и более батареек, которые соединяются последовательно. Они должны иметь примерно одинаковые параметры, иначе вся линейка может выйти из строя. Если одна-две из них пришли разбитыми, нужно менять их на другие, имеющие близкую дату выпуска (плюс-минус месяц).
- Монтаж
- Очень важно — моменты затяжки клемм
Если батарейки не дотянуть — при работе ИБП в режиме разряда потекут большие токи, это приведет к нагреву перемычек, клеммы будут плавиться. В результате не только резко уменьшится срок эксплуатации, но и возникнет опасность возгорания кабеля, задымления и пожара.
Перетягивать тоже нельзя: есть риск свернуть клеммы, что вызовет микроразгерметизацию. Вокруг клеммы начнет выходить электролит, постепенно образуются соляные наросты и через несколько лет батарейка выйдет из строя.
- Аккуратность монтажа
Батарейки нельзя ронять, ударять, ставить их нужно аккуратно и плавно. Если они тяжелые, лучше работать как минимум вдвоем для подстраховки.
Необходимо точно соблюдать последовательность соединения батарей, чтобы на клеммах сохранялось невысокое напряжение. Это позволит избежать повреждения клемм, которое приведет к разбалансировке массива и его быстрому выходу из строя.
- Эксплуатация
- Ключевой параметр — температурный режим
Максимальная допустимая температура — 25 °C. Если она выше, батарея теряет емкость и стареет гораздо быстрее. Расчеты показывают, что превышение температуры на 10 °C уменьшает срок службы в 2 раза, т.е. каждый “лишний” градус забирает 10% срока службы.
Многие устройства ИБП оснащены функцией температурной компенсации заряда батарей. Чтобы она работала, нужно снабдить массив температурными датчиками. На этих опциях не стоит экономить — они окупаются долгой жизнью батарей.
Имеет смысл эксплуатировать ИБП при температуре 20 °C, чтобы создать запас в 5 °C. При этом батарея будет отдавать меньшую емкость, но зато срок ее службы окажется выше.
- Безопасность
Батарейные комнаты должны быть оснащены вентиляцией. Это не влияет на их срок службы, но важно для безопасности.
По этой же причине все шкафы для батарей необходимо проектировать так, чтобы аппараты защиты, коммутационные аппараты находились или в отдельном корпусе, или ниже массива. Газ, который выделяется во время разряда, поднимается и скапливается наверху: если расположить аппаратуру выше, то в случае короткого замыкания искра приведет к воспламенению.
- Обслуживание
Все меры, принятые на предыдущих этапах, не будут достаточными без регулярного качественного обслуживания батарейного массива.
- Циклы заряда-разряда
Для батарей существуют ограничения по количеству циклов зарядов-разрядов, но до максимального предела, как правило, они не доходят. Чаще наоборот: батарея находится в постоянном подзаряде, разряда не происходит, и это сказывается на сроке службы. Поэтому периодически батарею нужно разряжать хотя бы до 25%.
Многие устройства оснащены опцией, которая позволяет делать это в автоматическом режиме: раз в месяц ИБП самостоятельно проводит тестирование и разряжает массив. Но даже если такая функция есть, нужно периодически проводить разряд в ручном режиме, чтобы в батарейках проходили необходимые химические процессы.
- Дефектовка
В процессе разряда производится дефектовка батарей. Если обнаруживаются неисправные батареи, их нужно исключить или заменить.
Сколько батарей в массиве можно заменить? Если фактический срок службы — менее 50% от заявленного, допускается замена до 30% батарей. При этом желательно менять на батареи похожей серии. Если же прошло больше 50% срока — их нужно исключить, если это возможно, или менять весь массив.
Если продолжать эксплуатацию с неисправной батарейкой, она может внезапно выйти из строя “на разрыв”. В этом случае ИБП потеряет весь массив, что приведет к его полному отключению. Кроме того, неисправные ячейки батареи будут сильно нагреваться во время разряда. Это может вызвать разгерметизацию и выход электролита с риском возгорания.
- Контроль батарей
Современные ИБП имеют встроенные системы диагностики, которые оценивают состояние батарей. Однако они контролируют только всю систему целиком, а выход из строя отдельных батарей обнаружить не могут. Поэтому мы рекомендуем не полагаться только на показания ИБП, а проводить инструментальное обследование.
Минимальный контроль может проводить дежурная бригада во время регулярных обходов объекта (обычно 1-2 раза в месяц). При простом визуальном осмотре можно заметить вздувшиеся батареи. Также с помощью дистанционного ИК-термометра нужно тестировать клеммы на перегрев.
Не реже 1-2 раз в год необходимо выполнять полноценное тестирование, в рамках которого особенно важны два момента.
- Тестирование режима работы батарей, когда они подключены и заряжены.
Нужно убедиться, что зарядное устройство работает и напряжение на массиве не понижено. Пониженное напряжение уменьшает срок службы батарей, поэтому, если оно выявлено, это необходимо немедленно исправить.
- Тестирование батарей на разрядку.
Его можно выполнить несколькими способами.
Первый — отключить массив от устройства и протестировать каждую батарейку с помощью тестера (например, “Кулон”). Однако тестер дает только ориентировочные значения: необходимо иметь замеры, проведенные на новом массиве в момент установки, и сравнивать показания с ними. С помощью тестера можно определить только явно неисправные батареи — их параметры будут сильно отличаться.
Другая методика — измерение напряжения на каждом батарейном устройстве во время разряда. При этом нужно понимать, что тест будет правильным только в том случае, если нагрузка составляет не менее 20% от мощности массива. Во время такого контрольного разряда можно будет точно сказать, какая батарейка потеряла емкость, оценить уровень потери и отсеять неисправные батарейки.
Также во время разряда можно измерить температуру каждой батареи и понять, какая скоро выйдет из строя. И проверить температуру соединений, чтобы выявить перегрев клемм.
Кроме того, просто по запаху можно понять, что массив имеет разгерметизированные батареи. Если чувствуется специфический запах — необходимо обратить повышенное внимание, еще раз проверить все батареи. И если есть неисправные — исключить их или заменить.
- Контроль конденсаторов
Батарея подключается к ИБП на шину постоянного тока. На ней находятся DC-конденсаторы, цель которых — сгладить пульсации.
У некоторых производителей эти конденсаторы имеют ограниченный срок службы: предполагается их замена вместе с батареями. Если заменить батареи, но оставить потерявшие емкость конденсаторы, то новая батарея прослужит недолго. Причина в том, что пульсации воспринимаются батареей как микрозаряды-разряды, и это оказывает на них негативное влияние.
Часто заказчики этого не знают. Батареи меняют, потратив половину стоимости ИБП, но не убедившись, что конденсаторы в рабочем состоянии. И через пару лет новые батареи оказываются неисправными.
Однако есть ИБП, в которых конденсаторы рассчитаны на весь срок службы. Этот момент нужно выяснить.
Как избежать ошибок?
Сложность обслуживания ИБП в том, что от его работы зависит питание критически важного оборудования, перерывы в работе которого недопустимы. И сам по себе ИБП — дорогое и технологически сложное устройство.
Поэтому, если с остальным оснащением ЦОД успешно справляется собственная служба эксплуатации, то для обслуживания ИБП и батарейного массива чаще привлекают специалистов. Знание специфики устройства, опыт работы именно с ним повышает надежность процедур, позволяет не допустить ошибок и перерывов в питании.
Стоит иметь в виду, что разделять обслуживание батарей и ИБП рискованно. Это единый механизм, процессы в котором взаимосвязаны. Правильнее обслуживать их комплексно: если не уделять внимание ИБП в целом, можно быстро потерять батарею.
Наши специалисты проходят обучение у производителей и много лет выполняют эти работы. Мы готовы помочь с обслуживанием ИБП на любых этапах: при инсталляции — проконтролировать все особенности процесса; при обслуживании — выполнить все процедуры или проследить за соблюдением требований, которые обеспечат надежную и долгую службу батарей.
