باتری یکی از مهم‌ترین و در عین حال حساس‌ترین بخش‌های سیستم یو پی اس یا منبع تغذیه بدون وقفه است. این باتری‌ها وظیفه دارند هنگام قطع برق، انرژی مورد نیاز تجهیزات را تأمین کنند. با وجود اینکه باتری‌های مورد استفاده در UPS، به‌خصوص باتری‌های سرب‌اسیدی، برای کارکرد ایمن طراحی شده‌اند، خرابی باتری، شارژ نامناسب، افزایش دما، اتصال کوتاه و تهویه نامناسب می‌تواند در شرایط خاص به داغ شدن، نشت، آتش‌سوزی یا حتی انفجار باتری منجر شود.
درک علت انفجار و آتش گرفتن باتری یو پی اس به شناسایی خطرات و پیشگیری از حوادث کمک می‌کند که در ادامه این پست از بهین صنعت به بررسی آن و همچنین روش های جلوگیزی می پردازیم.
برای اطلاع از قیمت یو پی اس نیز با ما در ما در تماس باشید:
دفتر مرکزی : تهران ، خیابان جانبازان شرقی، پلاک 19, طبقه ۲
2005 44 77 – 021 – 2 74 75 779 – 021
تلفن همراه:
09123064586 – 09135445006 – 09199015006 – 09195445002
دفتر اصفهان: کاشان – نبش بلوار دانش – بالاتر از شیرینی یاس – تقاطع بهفرد (رودخانه)
031-55470990 – 031-55470900
دفتر مشهد: مشهد – بلوار جانباز- جانباز ١٣ – نبش شهيد عجمی ١١
٣٧٦٢٨٩٥٠-051
دفتر سمنان: شاهرود – بلوار دانشجو
09124732658
مهم‌ترین دلایل انفجار و آتش گرفتن باتری یو پی اس
مهم‌ترین عوامل را می‌توان در چند گروه اصلی بررسی کرد:
- شارژ بیش از حد باتری
- افزایش دمای محیط یا خود باتری
- پدیده فرار حرارتی یا Thermal Runaway
- تجمع گاز هیدروژن
- اتصال کوتاه و جرقه الکتریکی
- خرابی، فرسودگی یا آسیب فیزیکی باتری
- نصب و کابل‌کشی نامناسب
- تهویه ناکافی محل نصب
- استفاده از شارژر یا تنظیمات نامناسب
- نگهداری و سرویس نکردن باتری‌ها
۱. شارژ بیش از حد؛ یکی از عوامل اصلی خطر
یکی از مهم‌ترین دلایل ایجاد شرایط خطرناک در باتری UPS، Overcharging یا شارژ بیش از حد است.
باتری‌های سرب‌اسیدی در هنگام شارژ، به‌ویژه زمانی که به شارژ کامل نزدیک می‌شوند، می‌توانند گاز هیدروژن و اکسیژن تولید کنند. در شرایط شارژ بیش از حد، تولید این گازها افزایش پیدا می‌کند. اگر سیستم شارژر یا UPS نتواند ولتاژ و جریان را به‌درستی کنترل کند، فشار و دمای داخل باتری افزایش می‌یابد.
در باتری‌های VRLA، بخشی از این گازها در حالت عادی دوباره ترکیب می‌شوند؛ اما در شرایطی مانند شارژ بیش از حد یا افزایش شدید دما، شیرهای اطمینان ممکن است گاز را به بیرون تخلیه کنند. سازندگان UPS نیز تأکید می‌کنند که شارژ بیش از حد و ولتاژ شناور نامناسب می‌تواند در ایجاد فرار حرارتی نقش داشته باشد.
بنابراین، تنظیم نادرست شارژر یا خرابی مدار شارژ UPS می‌تواند زمینه‌ساز یک حادثه جدی باشد.
۲. افزایش دمای باتری
دما تأثیر مستقیمی بر عملکرد و عمر باتری UPS دارد.
افزایش دما باعث سریع‌تر شدن واکنش‌های شیمیایی داخل باتری می‌شود و می‌تواند روند فرسودگی باتری را سرعت ببخشد. شرکت Riello UPS نیز اشاره می‌کند که افزایش مداوم دمای محیط، عمر باتری‌های VRLA را کاهش می‌دهد و افزایش دما می‌تواند احتمال خرابی زودرس را بیشتر کند.
عوامل مختلفی می‌توانند باعث افزایش دمای باتری شوند، از جمله:
- دمای بالای اتاق UPS
- قرار گرفتن باتری در کنار تجهیزات گرمازا
- تهویه ضعیف
- خرابی فن‌ها
- شارژ بیش از حد
- مقاومت بالای اتصالات
- اتصال کوتاه داخلی
- فرسودگی باتری
افزایش دما می‌تواند خود به افزایش جریان شارژ و تولید حرارت بیشتر منجر شود و در شرایط خاص یک چرخه خطرناک ایجاد کند.
۳. فرار حرارتی یا Thermal Runaway چیست؟
Thermal Runaway یا «فرار حرارتی» یکی از مهم‌ترین پدیده‌هایی است که می‌تواند در خرابی شدید باتری‌های UPS نقش داشته باشد.
در این وضعیت، میزان گرمای تولیدشده در باتری از توانایی باتری و محیط برای دفع گرما بیشتر می‌شود. افزایش دما باعث تغییر شرایط الکتروشیمیایی باتری و افزایش بیشتر گرما می‌شود و این روند می‌تواند به شکل یک چرخه خودتقویت‌شونده ادامه پیدا کند.
به‌صورت ساده:
افزایش دما ← افزایش جریان/واکنش‌های داخلی ← تولید گرمای بیشتر ← افزایش مجدد دما
اگر این چرخه متوقف نشود، ممکن است باتری متورم شود، پوسته آن آسیب ببیند، گاز و الکترولیت آزاد شود و در شرایط شدید، آتش‌سوزی یا انفجار اتفاق بیفتد. منابع فنی مربوط به باتری‌های UPS، عواملی مانند دمای محیط، عمر باتری، ولتاژ شناور بیش از حد و شارژ بیش از حد را از عوامل مؤثر در فرار حرارتی معرفی می‌کنند.
۴. تجمع گاز هیدروژن؛ چرا باتری می‌تواند منفجر شود؟
یکی از نکات مهم درباره باتری‌های سرب‌اسیدی این است که در فرآیند شارژ می‌توانند هیدروژن تولید کنند.
هیدروژن گازی بسیار قابل اشتعال است. اگر این گاز در فضای بسته جمع شود و به منبع جرقه یا شعله برسد، احتمال آتش‌سوزی و انفجار وجود دارد.
مطابق اطلاعات ایمنی دانشگاه Cornell، باتری‌های سرب‌اسیدی هنگام شارژ هیدروژن تولید می‌کنند و برای جلوگیری از ایجاد غلظت خطرناک، محل شارژ باید تهویه مناسب داشته باشد و منابع ایجاد جرقه از آن دور نگه داشته شوند.
در راهنمای نصب یو پی اس شرکت Fuji Electric نیز تأکید شده است که در شرایطی مانند شارژ بیش از حد، هیدروژن می‌تواند از باتری خارج شود و در صورت تجمع، محیط را مستعد احتراق کند.
بنابراین ممکن است انفجار باتری صرفاً به دلیل «ترکیدن خود باتری» اتفاق نیفتد؛ بلکه تجمع گاز قابل اشتعال و سپس ایجاد یک جرقه نیز می‌تواند عامل حادثه باشد.
۵. جرقه الکتریکی و اتصال کوتاه
باتری‌های UPS می‌توانند جریان بسیار بالایی ایجاد کنند. بنابراین یک اتصال کوتاه کوچک نیز ممکن است جریان شدیدی ایجاد کرده و باعث گرم شدن کابل، ذوب شدن اتصالات یا ایجاد جرقه شود.
اتصالات شل یا خورده‌شده، کابل‌های آسیب‌دیده، نصب اشتباه و اتصال کوتاه داخلی باتری از جمله عواملی هستند که باید جدی گرفته شوند.
همچنین هنگام کار با باتری‌های سرب‌اسیدی، یک جرقه در محیطی که گاز هیدروژن تجمع کرده است می‌تواند بسیار خطرناک باشد. منابع ایمنی باتری نیز بر دور نگه داشتن منابع جرقه و استفاده از تجهیزات مناسب هنگام کار با باتری تأکید می‌کنند.
۶. فرسودگی و پایان عمر باتری
باتری UPS یک قطعه مصرفی است و عمر محدودی دارد.
با گذشت زمان، ظرفیت باتری کاهش پیدا می‌کند و فرایندهایی مانند خوردگی، سولفاته شدن و خشک شدن الکترولیت می‌توانند عملکرد آن را تحت تأثیر قرار دهند. APC نیز فرسودگی باتری‌های VRLA و سولفاته شدن را از عوامل مرتبط با افزایش زمان شارژ، افزایش حرارت و کاهش عمر باتری معرفی کرده است.
باتری فرسوده ممکن است علائمی مانند موارد زیر داشته باشد:
- کاهش زمان پشتیبانی UPS
- افزایش غیرعادی دمای باتری
- تورم بدنه
- تغییر شکل پوسته
- بوی غیرعادی
- خوردگی ترمینال‌ها
- نشت الکترولیت
- کاهش شدید ظرفیت
وجود چنین نشانه‌هایی به معنی آن است که باتری باید توسط فرد متخصص بررسی شود.
۷. اتصال یا کابل‌کشی نامناسب
یکی دیگر از دلایل آتش‌سوزی در سیستم باتری UPS، وجود مقاومت بالا در اتصالات است.
اگر اتصال بین باتری‌ها، ترمینال‌ها یا کابل‌ها به‌درستی انجام نشده باشد، جریان بالا می‌تواند در محل اتصال حرارت ایجاد کند. در سیستم‌های UPS که جریان‌های DC قابل توجهی دارند، این مسئله می‌تواند به داغ شدن اتصال، آسیب عایق کابل و در شرایط نامناسب ایجاد آتش منجر شود.
به همین دلیل بررسی دوره‌ای ترمینال‌ها، کابل‌ها و اتصالات یکی از بخش‌های مهم نگهداری سیستم UPS است. منابع ایمنی باتری نیز مقاومت بالای اتصالات را به‌عنوان یکی از عوامل بالقوه ایجاد گرمای شدید و آتش‌سوزی مطرح کرده‌اند.
۸. تهویه نامناسب اتاق باتری
محل نصب باتری باید به گونه‌ای طراحی شود که گرمای تولیدشده و گازهای احتمالی بتوانند به‌درستی مدیریت شوند.
در صورت تهویه ناکافی، دو خطر مهم افزایش پیدا می‌کند:
اول: دمای باتری افزایش پیدا می‌کند.
دوم: گازهای قابل اشتعال مانند هیدروژن می‌توانند در محیط تجمع پیدا کنند.
به همین دلیل استانداردها و راهنماهای نصب باتری، تهویه مناسب محل نصب را یکی از الزامات ایمنی می‌دانند. Fuji Electric نیز تأکید می‌کند که تهویه محل باتری برای جلوگیری از تجمع هیدروژن اهمیت اساسی دارد.
۹. خرابی داخلی باتری
گاهی مشکل از شارژر یا محیط نیست، بلکه خود باتری دچار خرابی داخلی شده است.
اتصال کوتاه داخلی، آسیب صفحات، نقص ساختاری، آسیب مکانیکی یا خرابی اجزای داخلی می‌تواند باعث ایجاد گرمای غیرعادی شود.
در یک گزارش ایمنی درباره حادثه مربوط به باتری سرب‌اسیدی، مواردی مانند عمر باتری، شارژ بیش از حد، آسیب فیزیکی داخلی، اتصال کوتاه داخلی و محیط گرم به‌عنوان عوامل بالقوه آتش‌سوزی یا انفجار معرفی شده‌اند.
به همین دلیل نباید باتری متورم، ترک‌خورده یا آسیب‌دیده را همچنان در سرویس نگه داشت.
آیا همه باتری‌های UPS احتمال انفجار دارند؟
خطر به نوع باتری، طراحی سیستم، شرایط نصب، نحوه شارژ و وضعیت نگهداری بستگی دارد.
بسیاری از UPSها از باتری‌های VRLA/AGM سرب‌اسیدی استفاده می‌کنند. این باتری‌ها برای کاهش نیاز به نگهداری و کنترل انتشار گاز طراحی شده‌اند، اما «بدون خطر» نیستند.
در UPSهای مجهز به باتری لیتیوم‌یون نیز خطرات متفاوتی وجود دارد. در صورت خرابی شدید، باتری‌های لیتیوم‌یون می‌توانند وارد فرایند Thermal Runaway شوند و آتش و دود ایجاد کنند. منابع فنی مربوط به UPSهای لیتیوم‌یون نیز تأکید می‌کنند که طراحی، انتخاب شیمی باتری، نصب، سیستم مدیریت باتری و حفاظت مناسب برای ایمنی اهمیت دارند.
بنابراین نمی‌توان برای همه انواع باتری UPS یک علت واحد برای آتش‌سوزی یا انفجار در نظر گرفت.
نشانه‌های هشداردهنده قبل از خرابی باتری UPS
در بسیاری از موارد، باتری پیش از خرابی شدید علائمی نشان می‌دهد. برخی از مهم‌ترین نشانه‌ها عبارت‌اند از:
- افزایش غیرعادی دمای باتری
- بادکردگی یا تغییر شکل بدنه
- بوی غیرمعمول، به‌خصوص بوی شبیه تخم‌مرغ گندیده در باتری‌های سرب‌اسیدی
- نشتی الکترولیت
- خوردگی شدید ترمینال‌ها
- کاهش محسوس زمان پشتیبانی UPS
- شارژ نشدن طبیعی باتری
- خاموش شدن UPS هنگام قطع برق
- گرم شدن بیش از حد کابل یا ترمینال
- صدای غیرعادی از باتری یا تجهیزات شارژ
برخی از این نشانه‌ها می‌توانند با فرار حرارتی یا خرابی جدی باتری مرتبط باشند. برای مثال، منابع فنی Mitsubishi Electric بوی هیدروژن سولفید و افزایش شدید دما را از نشانه‌های مهم مشکلات باتری VRLA می‌دانند.
چگونه از انفجار و آتش گرفتن باتری UPS جلوگیری کنیم؟
| ردیف | اقدام پیشگیرانه | توضیحات |
|---|---|---|
| ۱ | کنترل دمای محیط | باتری را در محیط بسیار گرم قرار ندهید و برای اتاق یا کابینت باتری، تهویه مناسب در نظر بگیرید. |
| ۲ | بررسی شارژر UPS | ولتاژ شارژ باید متناسب با نوع و مشخصات باتری باشد. تنظیم نادرست شارژر می‌تواند به‌مرور باعث آسیب جدی به باتری شود. |
| ۳ | بازرسی دوره‌ای باتری‌ها | ظاهر باتری، ترمینال‌ها، کابل‌ها، دما و وضعیت کلی سیستم را به‌صورت منظم بررسی کنید. |
| ۴ | تعویض به‌موقع باتری‌های فرسوده | نگهداری باتری قدیمی، حتی در صورت حفظ بخشی از ظرفیت، می‌تواند احتمال خرابی و بروز مشکل را افزایش دهد. |
| ۵ | فراهم کردن تهویه مناسب | محل نصب باتری باید امکان دفع گرما و جلوگیری از تجمع گازهای قابل اشتعال را فراهم کند. |
| ۶ | جلوگیری از ایجاد جرقه | هنگام کار روی باتری، از ابزار نامناسب، تجهیزات فلزی و هر منبع احتمالی ایجاد جرقه دوری کنید. |
| ۷ | استفاده از سیستم مانیتورینگ باتری | در سیستم‌های حساس، پایش دما، ولتاژ، جریان و وضعیت باتری به شناسایی زودهنگام مشکلات و پیشگیری از فرار حرارتی کمک می‌کند. |
اگر باتری UPS داغ، متورم یا بدبو شد چه کنیم؟
اگر باتری UPS بیش از حد گرم شده، متورم شده، نشتی دارد یا بوی غیرعادی ایجاد می‌کند، آن را یک باتری معمولی و قابل استفاده در نظر نگیرید.
در چنین شرایطی:
- از دستکاری غیرضروری باتری خودداری کنید.
- از ایجاد جرقه و شعله در اطراف آن جلوگیری کنید.
- افراد غیرمتخصص را از محل دور کنید.
- سیستم را مطابق دستورالعمل سازنده و رویه ایمنی محل از مدار خارج کنید.
- برای بررسی و تعویض باتری از تکنسین متخصص کمک بگیرید.
در صورت وجود دود، آتش یا احتمال انفجار، تخلیه محل و تماس با خدمات اضطراری باید در اولویت قرار گیرد.
جمع‌بندی
انفجار و آتش گرفتن باتری یو پی اس معمولاً نتیجه یک عامل منفرد نیست و می‌تواند حاصل ترکیبی از شارژ بیش از حد، افزایش دما، فرار حرارتی، تجمع گاز هیدروژن، اتصال کوتاه، خرابی داخلی، فرسودگی باتری، اتصالات نامناسب و تهویه ضعیف باشد.
در باتری‌های سرب‌اسیدی، تولید گاز هیدروژن هنگام شارژ اهمیت ویژه‌ای دارد؛ زیرا تجمع این گاز در حضور یک منبع جرقه می‌تواند شرایط انفجاری ایجاد کند. از سوی دیگر، افزایش دما و شارژ نامناسب می‌تواند زمینه‌ساز فرار حرارتی و خرابی شدید باتری شود.
شرکت بهین صنعت با ارائه انواع یو پی اس (یو پی اس صنعتی ، یوپی اس خانگی ، یو پی اس اداری)، استابلایزر و انواع باتری یو پی اس در خدمت جامعه و ادارات و سازمان ها می باشد. برای اطلاع بیشتر در ارتباط با مزایای یو پی اس صنعتی و همچنین خرید یو پی اس، نگهداری از یو پی اس و همین طور نگهداری از باطری یو پی اس و مشاوره می توانید از صفحات مربوطه بازدید نمایید یا با شماره 77442005 در تهران تماس حاصل فرمایید.