Акб для ибп: обзор нормативных документов

 

Обзор отечественных, международных и американских нормативных документов, регламентирующих применение, выбор, монтаж, эксплуатацию, тестирование и замену VRLA АКБ для источников бесперебойного питания

 

В этой статье мы перечислим и кратко рассмотрим основные нормативные документы, регламентирующие весь жизненный цикл наиболее часто применяемых для работы с источниками бесперебойного питания (ИБП) или в их составе герметизированных свинцово-кислотных (lead-acid) аккумуляторных батарей (АКБ) с регулируемым клапаном (VRLA/SLA).

 

 

 

1. Согласно таблице 2  ГОСТ Р МЭК 62485-1—2020 «Батареи аккумуляторные и установки батарейные»,  аккумуляторные батареи для ИБП относятся к стационарным.

2. Согласно ГОСТ Р МЭК 60896-22-2015 «Батареи свинцово-кислотные стационарные. Часть 22. Типы с регулирующим клапаном аккумулятор с регулирующим клапаном (valve regulated cell)»: 

Аккумулятор, закрытый в нормальных условиях работы, но имеющий устройство, позволяющее выпускать газ при превышении внутренним давлением заданного значения. В такой аккумулятор в обычных условиях невозможно добавить электролит.

 

Примечание - У таких аккумуляторов электролит находится в связанном состоянии, что предотвращает его потерю и допускает рекомбинацию кислорода на отрицательном электроде.

 

 

 

Если в составе ИБП поставляются VRLA АКБ, рекомендованные производителем ИБП или полнокомплектные батарейные шкафы, то в первую очередь необходимо руководствоваться конфигураторами и техническими каталогами производителя.

Для всех остальных случаев рекомендуем пользоваться методиками, приведенными в IEEE 1189-2007 - IEEE Guide for Selection of Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) Batteries for Stationary Applications (IEEE Руководство по выбору стационарных VRLA аккумуляторных батарей) и IEEE 1184-2006 - IEEE Guide for Batteries for Uninterruptible Power Supply Systems (IEEE Руководство по аккумуляторным батареям для ИБП).

Эти руководства содержат наряду с методиками, таблицы поправочных температурных и токовых коэффициентов, необходимых для точных расчетов. Стандарты IEEE не являются в нашей стране нормативными документами, но, за неимением других, пользуемся этими стандартами, тем более, что производители ИБП придерживаются их.

При планировании размещения АКБ или банков батарей, полагаем необходимым руководствоваться положениями ГОСТ IEC 62040-1-2018 «Системы бесперебойного энергоснабжения (UPS) Часть 1 Общие положения и требования безопасности к UPS».

Несколько  «особо полезных» по теме обзора пунктов из этого нормативного документа:

п. 5.5.3.3 Номинальные параметры устройств защиты

[..]

Для UPS. использующихся с отдельными (внешними) батареями питания, номинальные параметры устройства защиты от перегрузок по току должны быть указаны в инструкции по эксплуатации и должны учитывать номинальные параметры тока проводов, подключаемых между UPS и батареей питания[..].

Примечание — Если клеммы батарейного блока не заземлены напрямую, устройство должно защищать обе клеммы.

 

п. 7.6 Размещение батарей

7.6.1 Размещение и установка батарей

Батареи, предназначенные для использования с UPS. должны быть установлены с учетом требований, изложенных в 7.6.2—7.6.8.

Батареи должны быть размещены:

- в отдельных аккумуляторных помещениях или строениях;

- отдельных стойках или шкафах, для размещения внутри или вне помещений;

- батарейных отсеках или шкафах внутри UPS.

Исключение составляют батареи с регулируемым клапаном и другие виды герметичных аккумуляторных батарей, которые не требуют установки в отдельном помещении или шкафу.

7.6.2 Доступность и ремонтопригодность

При необходимости полюсные выводы и соединители батареи должны быть доступны для обеспечения возможности подтягивания (затягивания) соединений с применением подходящих инструментов. [Батареи с жидким электролитом должны быть размещены таким образом, чтобы колпачки аккумуляторов батареи были доступны для проверки электролита и корректировки его уровня.]

 

(!!!): Об этом очень часто забывают поставщики ИБП с внешними аккумуляторными шкафами или стеллажами. В результате эксплуатирующие организации лишены возможности без отключения и разборки батарейных шкафов/стеллажей произвести не только протяжку контактов, но и измерения состояния АКБ

 

Соответствие проверяют внешним осмотром и применением инструментов и измерительного оборудования, поставляемого изготовителем батареи или рекомендованного в соответствии с его условиями.

7.6.3 Удаленность

Элементы батареи должны быть смонтированы на расстоянии друг от друга с целью соответствия

требованиям к вентиляции, температуре батарей и изоляции.

Батареи должны быть размещены и смонтированы таким образом, чтобы в результате перемещения батареи клеммы отдельных элементов не приходили в нежелательный контакт с клеммами соседних элементов либо металлическими частями батарейного шкафа.

Примечание — Допускается, чтобы расстояние между блоками батареи или элементами (аккумуляторами) было нулевым.

Соответствие проверяют осмотром и анализом технических данных изготовителя батареи.

[..]

7.6.5 Монтаж

Контакты, соединители и электропроводка должны быть защищены от воздействия внешней температуры. влажности, газовой среды, паров и механических воздействий согласно разделу 6.

Соответствие проверяют внешним осмотром и проведением испытания.

7.6.6 Утечка электролита

С целью предотвращения утечки электролита из батарей должна быть обеспечена соответствующая защита, такая как стойкое к воздействию электролита покрытие батарейных ящиков и шкафов.

Примечание — Настоящее требование не распространяется на клапанно-регулируемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи.

(!!!) НЕ РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ на VRLA. Поэтому, с претензиями по поводу отсутствия кислотостойкой отделки помещения и батарейных шкафов представителей надзорных органов смело шлём к первоисточнику (ну или к ГОСТ IEC 62040-1-2018).

7.6.7 Вентиляция

Должна быть обеспечена надлежащая вентиляция, чтобы потенциально взрывоопасные смешения водорода и кислорода рассеивались, не достигая критического уровня.

Метод расчета воздушного потока, достаточного для безопасного рассеяния (газов) для батарейных отсеков (отдельных или комбинированных), приведен в приложении М.

 

 

В комбинированной аппаратуре, включающей батареи и электрические компоненты, должно быть уделено внимание предотвращению возгорания локальных концентраций водорода и кислорода, возникающего от прилегающих искрящих рабочих частей, таких как контакторы или переключатели, расположенные вблизи вентиляционных отверстий/клапанов батареи.

Предотвращение возгорания должно быть обеспечено использованием компонентов полностью закрытого типа, разделением батарейных отсеков или соответствующей вентиляцией в зависимости от технической конструкции UPS и батареи.

Изготовитель должен подтвердить достаточность расстояний между вентиляционными отверстиями/клапанами батарей и любыми открытыми искрящими компонентами с приведением технических характеристик конструкции испытуемого оборудования.

Соответствующая информация о требуемом потоке воздуха для батарейных помещений должна быть приведена в инструкциях по установке UPS, если электропитание батарейной установки обеспечивается совместно с UPS.

7.6.8 Зарядные напряжения

Батареи должны быть защищены от перенапряжений, включая условия единичных нарушений. например в результате отказа зарядного устройства, отключения зарядного устройства или прерывания зарядного тока. Пределы значений зарядного напряжения должны быть в пределах, установленных изготовителем.

 

 

 

Ряд приведенных выше нормативных документов содержит отрывочные требования и рекомендации по монтажу банков VRLA АКБ. Они, безусловно, ценны и важны. Например, мы обязаны руководствоваться ГОСТ IEC 62040-1-2018:

 5.6.2.8 [..] Инструкция пользователя или. соответственно, инструкция по эксплуатации должна включать следующие инструкции или аналогичное предупреждение: 

«ВНИМАНИЕ! Батарея несет риск поражения электрическим током и высоким током короткого замыкания. При работе с батареей необходимо соблюдать следующие меры безопасности: 

а) снять часы, кольца и иные металлические предметы; 

b) использовать инструменты с изолированными ручками; 

c) надеть резиновые перчатки и сапоги: 

d) не размещать инструменты и металлические части на крышке батареи: 

e) отключать зарядное устройство перед подключением или отключением клемм батареи; 

f) убедиться, что батарея случайно не заземлена. В случае случайного заземления батареи отсоединить источник от земли. Контакт с любой частью заземленной батареи может привести к поражению электрическим ударом. Вероятность поражения электрическим током может быть снижена, если такие заземления удалены во время установки и обслуживания (применимо к оборудованию и удаленным батареям питания, не имеющим заземленной цепи питания)»

 

Однако, сколько-нибудь комплексный «свежий» документ на тему монтажа АКБ, по сути, один: IEEE 484-2019 - IEEE Recommended Practice for Installation Design and Installation of Vented Lead-Acid Batteries for Stationary Applications (IEEE Свод правил по размещению и монтажу стационарных VRLA батарей). В этом документе приведены простые и четкие требования по взаимному размещению АКБ, выбору типа и сечений перемычек и соединительных кабелей, заземлению и контрольным кабелям.

 

 

 

Формально, в нашей стране при эксплуатации аккумуляторных установок (включая специальные, к которым относятся банки АКБ ИБП), следует руководствоваться положениями ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей в ред. Приказа Минэнерго России от 13.09.2018 № 757). Приведем ряд его положений:

Глава 2.10. Аккумуляторные установки

2.10.2. Аккумуляторные батареи должны устанавливаться и обслуживаться в соответствии с

требованиями правил устройства электроустановок, правил безопасности при эксплуатации

электроустановок, настоящих Правил и инструкций заводов-изготовителей.

Сборку аккумуляторов, монтаж батарей и приведение их в действие должны выполнять

специализированные организации в соответствии с техническими условиями на аккумуляторные

установки и инструкциями заводов-изготовителей.

2.10.3. При эксплуатации аккумуляторных батарей должен обеспечиваться необходимый

уровень напряжения на шинах постоянного тока в нормальном и аварийном режимах.

Для обеспечения надежной работы батареи следует соблюдать требования инструкции завода-изготовителя.

2.10.5. [Стены и потолок помещения аккумуляторной, двери и оконные переплеты,

металлические конструкции, стеллажи и другие части должны быть окрашены кислотостойкой

(щелочестойкой) и не содержащей спирта краской. Вентиляционные короба и вытяжные шкафы

должны окрашиваться с наружной и внутренней сторон.]

Для окон необходимо применять матовое или покрытое белой клеевой краской стекло.

2.10.12. Элементы аккумуляторной батареи должны быть пронумерованы. Крупные цифры

наносятся на лицевую вертикальную стенку банка [кислотостойкой (щелочестойкой) краской].

Первым номером в батарее обозначается элемент, к которому присоединена положительная шина.

2.10.13. При приемке вновь смонтированной или вышедшей из капитального ремонта аккумуляторной батареи должны быть проверены:

-емкость (током 10-часового разряда или в соответствии с указаниями инструкции завода-изготовителя);

[-качество электролита;

-плотность электролита и напряжение на элементах в конце заряда и разряда батареи;

сопротивление изоляции батареи относительно земли;]

-исправность приточно-вытяжной вентиляции.

Батареи должны вводиться в эксплуатацию после достижения ими 100% номинальной емкости.

2.10.16. Мощность и напряжение зарядного устройства должны быть достаточными для заряда

аккумуляторной батареи на 90% номинальной емкости в течение не более 8 ч при предшествующем

30-минутном разряде.

2.10.24. В батарее может быть не более 5% отстающих элементов. Напряжение отстающих

элементов в конце разряда должно отличаться от среднего напряжения остальных элементов не

более чем на 1,5%.

2.10.25. Осмотр аккумуляторных батарей должен проводиться по графику, утвержденному

ответственным за электрохозяйство Потребителя, с учетом следующей периодичности осмотров:

дежурным персоналом - 1 раз в сутки;

специально выделенным работником - 2 раза в месяц;

ответственным за электрохозяйство - 1 раз в месяц.

2.10.26. Во время текущего осмотра проверяется:

[…]

[напряжение и ток подзаряда основных и добавочных аккумуляторов;]

[..]

целостность аккумуляторов, чистота в помещении;

вентиляция и отопление;

[..]

 

Фактически же, самым детально проработанным документом по эксплуатации VRLA АКБ является IEEE 1188-2005 - IEEE Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) Batteries for Stationary Applications (IEEE Свод правил по техническому обслуживанию, тестированию и замене стационарных VRLA батарей) с исправлением IEEE 1188a-2014 – (Редакция 1: IEEE обновленные рекомендации по техническому обслуживанию VRLA).

Обратите внимание: формально, при проведении контрольных измерений АКБ мы можем ссылаться на ГОСТ Р МЭК 60896-21-2013 «Батареи свинцово-кислотные стационарные. Часть 21. Типы с регулирующим клапаном. Методы испытаний». Но при измерениях все равно будем использовать те немногие средства измерений пригодные для измерений стационарных VRLA АКБ, что включены в Госреестр СИ, а именно, Fluke серии BT500, приборы Midtronics, Conbat и т.п., в основу работы которых заложены методики и формы отчетов по IEEE 1188-2005.

Так же для организации эксплуатации АКБ могут быть полезны:

IEEE 1491-2012 «Руководство по выбору и использованию оборудования для мониторинга аккумуляторных батарей в стационарных приложениях»

IEEE 1657-2018  «Рекомендации по квалификации персонала для установки и технического обслуживания стационарных батарей»

 

 

Надеемся, этот краткий разбор нормативной документации и сводов рекомендаций будет полезен для Вас.