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.

Обслуживание аккумуляторных батарей ЦОД

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
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 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.

Пример аккумуляторов VRLA и стойки для их установки
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 PITE-3980.

Пример аккумуляторов VRLA и стойки для их установки
PITE-3980 с модулем сбора информации PITE-3926С

В сочетании с беспроводными модулями сбора информации 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.

Пример аккумуляторов VRLA и стойки для их установки
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 

Пример аккумуляторов VRLA и стойки для их установки
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.

Пример аккумуляторов VRLA и стойки для их установки
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. Но даже более дешевые варианты с одной линией последовательно соединенных аккумуляторов могут быть надежными в случае установки систем мониторинга аккумуляторных батарей. Такие системы обнаруживают аномалии максимально быстро и, в случае правильной эксплуатации, значительно повышают надежность ИБП.

Последовательный подход к тестированию и замене аккумуляторов обеспечит автономную работу ЦОД при любой конфигурации батареи.

Если вам нужна профессиональная консультация по аккумуляторным батареям, просто отправьте нам сообщение!

Примеры оборудования

Мегаомметры (измерители сопротивления) Токовые клещи
   
Тепловизоры Приборы для поиска повреждений силового кабеля

 


Заказать звонок

- Email
- Confirm
Имя *
Телефон *
Комментарий
Согласие на отправку персональных данных *

* - Обязательное для заполнения