数据中心UPS系统的主要作用是确保数据网络系统设备的供电不中断,确保信息通信网络的畅通。近年来,数据中心因电气短路造成UPS系统供电中断甚至机房起火事故并不少见。其中,UPS系统中的铅酸蓄电池组漏液导致的电气短路事故占了很大一部分,是引发供电故障最不可忽视的致命隐患。
①案例报告一
某日23时50分动环监控系统发现某局站一组-48V阀控密封铅酸蓄电池(2008年投入使用)标示高温告警(365℃),次日0时40分抢修人员到达现场后,发现蓄电池室和相邻的电力室已经充斥大量有毒烟雾,抢修人员无法进入机房,机房温度持续升高。为防止故障进一步升级,经风险评估并报告主管领导后,1时50分切断了该局电源系统的交流输入。故障最终导致该局几千个宽带接入用户和语音业务用户及17条大客户通信中断。事后经分析论证,基本确定故障原因是蓄电池单体内部短路或壳体渗液与电池架短路而引发。
②案例报告二
2005年某省通信网络业务轴承系统接入网机房发生火灾事故,烧毁蓄电池组及其附近的电缆、入户木门、空调等物品,造成通信中断时间长达17小时35分。原因为蓄电池的漏液导致电气短路,引起高温,长时间的持续高温引燃蓄电池ABS塑料外壳,导致火灾发生。
图1是蓄电池电气短路引发火灾的情况。
(2)蓄电池组漏液短路的危害性
①蓄电池组属于直流电源,其电路故障危害性比交流电源要大
一般情况下,发现电气短路起火时,首先要切断电源。对于交流电源而言,由于电能自上而下地来源于市电电网或柴油发电机组,当发生电气短路故障时,总会有一级保护器件产生动作,及时切断短路的电气电路。而当蓄电池组位于电源供电系统的末端,电能是自下而上提供的,只要越过了直流总配电屏的保护熔丝或蓄电池组的保护断路器,则不会再有其它的保护。发生短路故障时,往往无法有效地切断短路的电气电路。加上直流电流不像交流正弦波,它没有过零点时的瞬间电动势为零的过程,一旦发生电气短路极易引起蔓延。而发生短路后的阻抗仅取决于导线线阻和蓄电池组的内阻,短路电流近似为无穷大。因此,蓄电池组直流电气短路的危害程度远大于交流电气短路。
②导致网络中断事故
数据中心的供电保障系统是保证网络设备供电不中断的核心系统,后备蓄电池组是网络的应急供电能源之所在。在直流240V供电系统中,蓄电池组是直接并联在整流器输出端的直流供电回路中,正是由于有后备蓄电池组的存在,市电停电或交流侧发生电气短路中断时,并不会直接导致通信网络的供电中断。同样,在交流UPS系统中,只要逆变器及后续电路正常工作,后备蓄电池组就能够发挥作用。然而,若蓄电池组发生电气短路,必然造成电源系统的输出电压瞬间跌落,引起负载设备掉电,导致网络中断故障,严重影响信息通信的畅通。
③引发机房火灾
发生蓄电池组电气短路后,若不能及时发现和切断回路,则必然引起火灾。蓄电池组的电量越足,危害性也越大。
(3)蓄电池电气短路的原因
常见的蓄电池电气短路甚至起火的原因一般有以下几点:
①蓄电池本身质量有问题,桩头与极板连接有隐患;
②蓄电池在运输或安装时,壳体出现裂纹而没有及时发现,安装后蓄电池内部酸液析出通过电池架电气短路;
③蓄电池与电缆连接不牢,造成接触电阻过大,温度升高后接触面氧化严重,进而造成接触电阻继续变大,相继引起电气打火甚至拉弧,最终引燃附近可燃物造成起火;