Обслуживание аккумуляторных батарей ЦОД: поучительный пример
Бесперебойная работа необходима для ЦОД, которые обеспечивают коммуникации, управление транзакциями, производственными процессами, информационными ресурсами и т. д. Способность функционировать в случае отключения центрального энергоснабжения обязательна для всех ЦОД уровня Tier IV. Такие ЦОД часто являются элементами критической инфраструктуры и имеют резервирование ключевых систем, а также источники бесперебойного питания (ИБП), объединенные в единую систему.
Сегодня ИБП устанавливаются в ЦОД разного уровня, так как компании пытаются предотвратить убытки из-за нарушения важных бизнес-процессов. В одном из случаев компания столкнулась с остановкой ЦОД, несмотря на использование ИБП с современными аккумуляторами.
Правильная эксплуатация и ошибочное решение
Предприятие использовало для своего центра обработки данных свинцово-кислотные аккумуляторы VRLA. Это современные источники питания с клапанным регулированием, предотвращающим взрыв аккумуляторов из-за скачка давления в случае перезаряда.
Пример аккумуляторов VRLA и стойки для их установки
Компания закупила аккумуляторы VRLA емкостью 800 А*ч в 2011 г. и создала батарею 200 кВА из одного ряда последовательно соединенных аккумуляторов. Такую конфигурацию выбирают часто, поскольку один ряд больших емких батарей стоит дешевле, чем несколько параллельно соединенных рядов менее емких аккумуляторов. В то же время, один ряд с последовательным соединением менее надежен, поскольку неисправность одного из аккумуляторов может вывести из строя весь ИБП.
Поэтому батарея, рассматриваемая в нашем случае, требовала строгого соблюдения регламента проверки исправности. В большинстве случаев проблемы с аккумуляторами VRLA невозможно проверить визуально, поэтому приходится полагаться только на тестирование параметров.
Существует два основных измеряемых параметра для определения неисправности батареи VRLA: напряжение и внутреннее сопротивление. Проблема в аккумуляторе есть, если напряжение ниже определенного значения или внутреннее сопротивление выше. В большинстве случаев отклонение сопротивления на 30-50% от требуемого значения означает, что дальнейшую проверку проводить нет смысла, и аккумулятор надо как можно скорее заменить.
Для проверки сопротивления и напряжения аккумуляторных ячеек использовались специализированные тестеры. Такие приборы — наиболее удобный инструмент для регулярных проверок сравнительно небольших аккумуляторных сборок. Примером является тестер Kongter BT-301, который можно применять для проверки батарей VRLA. Важным преимуществом таких приборов является возможность экспорта данных через разъем USB. Это существенно облегчает анализ показаний и позволяет своевременно обнаружить неисправный аккумулятор.
Тестер BT-301
Обычно батареи VRLA рекомендуют менять каждые пять лет, но срок службы сильно зависит от условий эксплуатации и характера химических процессов в каждой отдельно взятой ячейке. Стандарт IEEE 1188-2005 рекомендует проводить проверку емкости аккумулятора не реже раза в год. Если емкость упала ниже 80% от номинальной, аккумулятор необходимо заменить. В отдельных случаях необходимо получение точных параметров нагрузки, чтобы определить, какую работу может выполнить аккумулятор. Для этого используются специальные блоки нагрузки, такие как Kongter K-900.
В сочетании с беспроводными модулями сбора информации (регисттратор CDL) такие блоки помогают точно оценить доступную емкость аккумулятора и его способность справляться с заданными нагрузками.
Тестирование аккумуляторов ИБП компания проводила регулярно, замеряя напряжение и сопротивление каждые полгода в соответствии с требованиями производителя и международных стандартов. В 2016 г. компания получила рекомендацию заменить батарею в связи с ее возрастом. В марте 2017 г. тестирование показало значительное увеличение внутреннего сопротивления, и компания получила настоятельную рекомендацию полной замены ИБП.
Замеры показали отклонение показателей от нормы примерно на 25%
Замена батареи стоила около $40 тыс. и, вероятно, не была произведена по причине экономии, которая в итоге вылилась в намного большие расходы. В августе 2017 г. в районе расположения ЦОД произошла гроза, которая привела к отключению центрального энергоснабжения. ИБП не справился с этим отключением, и ЦОД прекратил работу. Техник, отправленный для проверки батареи, обнаружил, что ИБП работает в режиме байпаса. Замеры показали, что некоторые банки вышли из строя или сильно ухудшили характеристики
Аккумуляторы с номерами 8 и 12 полностью вышли из строя, номера 16 и 20 имеют высокое внутреннее сопротивление и не могут выдержать большую нагрузку
Более того, визуальный осмотр показал, что несколько аккумуляторных ячеек деформировались, причем так, что их нельзя было извлечь из стоек и пришлось резать шкаф.
Деформация аккумулятора
Поскольку ИБП был спроектирован под этот ЦОД, аналогичных стандартных шкафов не было, а поставку новых аккумуляторов выбранной модели надо было ждать 90 дней. Пришлось брать в аренду другие аккумуляторы, быстро собирать новый ИБП в соседнем помещении, привлекать дополнительную рабочую силу. В итоге общие расходы достигли $70 тыс. (без учета ущерба от простоя ЦОД) — это гораздо больше, чем потребовала бы своевременная замена аккумуляторов.
Профилактика
Очевидна ошибка, связанная с несвоевременной заменой аккумуляторов. В то же время, регулярная проверка состояния аккумуляторов хорошо себя зарекомендовала и позволила своевременно выявить проблему с надежностью ИБП.
Существенно сократить издержки могло применение модульной структуры ИБП. Она дает возможность быстро заменить ячейку с ухудшившимися показателями. Например, один техник за два часа может заменить батарею 80 кВт с автономностью 10 минут, причем без отключения ИБП. Однако модульная конструкция примерно в полтора раза дороже обычной. Еще более дорогостоящим вариантом является установка параллельных линий.
Последовательный подход к тестированию и замене аккумуляторов обеспечит автономную работу ЦОД при любой конфигурации батареи, а правильное подобранное оборудование для диагностики батарей позволит обеспечить быструю и надежную эксплуатацию.
Если вам нужна профессиональная консультация по аккумуляторным батареям, просто отправьте нам сообщение!
Смотрите также:
 на электрической подстанции_thumb.png)
