45°C、粉塵、および 72 時間の MTTR:​​ アフリカの現場向けに保守可能なバッテリーを設計する

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2022 年 3 月 9 日

周囲温度 45°C では、容量を下げる必要があり、ほこりが冷却を妨げて端子を腐食させます。また、マリのトンブクトゥとガオからニジェール、チャド、スーダン北部のアガデスまで、1 回の現場訪問に 2 日かかることもあります。保守性はアドオンではありません。これが最初の選択制約です。

45℃での定格容量の残り

マリのトンブクトゥとガオ、ニジェールのアガデス、チャド、スーダン北部、モーリタニア周辺の内陸部では、夏の周囲温度が 45°C 以上に保たれ、キャビネット内部はさらに高温になります。銘板の容量の数値は歪められており、それはほとんどの人が予想している以上に大きく歪んでいます。鉛蓄電池の容量は温度が低下すると低下し、温度が上昇すると上昇するため、特定のバッテリーは 45°C では 25°C よりも実際にはより多くの容量を供給しますが、この点はよく誤解されています。本当の問題は容量が少ないことではなく、寿命が短いことです。45°C でのフロートの寿命は 25°C での寿命の約 4 分の 1 です。したがって、高温の現場では、容量は制約ではなく、寿命が制約となります。逆に、25°C で 4 時間のサイズのストリングは、45°C で最初の 2 年間は約 4 時間半サイトを走行しますが、3 年目からは老化が進むにつれて 3 時間を下回ります。このオーバーシュートから不足に至る曲線は、典型的な高温バックアップ障害モードです。

粉塵がダメージを与える 3 つの原因

ほこりは、3 つの具体的な経路に沿って、ゆっくりと、しかし累積的にバッテリー システムに影響を与えます。まず、冷却の妨げです。粉塵の季節には、キャビネットの吸気フィルターとバッテリー筐体のルーバーが数週間以内に詰まり、内部の温度がさらに 5 ～ 8 ℃上昇します。10 ℃ごとに寿命が半減するため、それだけでもさらにカットがかかります。第二に、端子腐食: 塵自体は導電性ではありませんが、湿ると端子やストラップに付着して生理食塩水電解質膜を形成します。昼夜の温度変動によって引き起こされる結露サイクルの下では、後腐食が著しく加速し、接触抵抗が上昇し、高率放電下で端子が発熱します。第三に、トラッキングとショート: プラス端子とマイナス端子の間に蓄積した導電性粉塵は、湿気の多い天候下でトラッキング経路を形成し、ひどい場合には表面漏電や火災を引き起こします。それぞれの対応は、フィルタを毎月定期的に洗える金網に交換する、絶縁端子カバーを取り付けて防錆グリスを塗布する、水洗いではなく乾燥した圧縮空気でブローダウンする、となっている。

フロントターミナルが労働時間を節約する理由

到着までに 2 日かかる現場では、労働時間にコストがかかり、バッテリーの建設がその時間を直接決定します。従来のバッテリーには上部端子があります。キャビネットに設置すると、端子はシェルフまたはケーブル トレイの後ろで上向きになるため、1 つの端子をチェックするにはシェルフを取り外してケーブルを移動する必要があり、4 つのユニットのストリングを検査するには 40 分以上かかります。前面端子設計 (6-FMX シリーズ、50 ～ 200Ah、9 モデル) は両方の端子を前面に配置しているため、バッテリーをキャビネットの壁に並べて設置でき、検査では何も取り外す必要がありません。同じ 4 つのユニットの検査は 10 分以内に短縮されます。交換方法はさらに異なります。上部の端子ユニットは配線前に持ち上げて取り外す必要がありますが、前面の端子ユニットではストラップを取り外して所定の位置に再度取り付けることができます。また、前面端子によりキャビネットの奥行きが節約され、対流ギャップがさらに大きくなり、温度の問題に戻ります。アフリカの高コストのメンテナンス環境では、この構造の違いによる年間の省力化は通常、バッテリー間の価格差を上回ります。

メンテナンスフリーは点検フリーではない

「メンテナンス不要のバッテリー」というフレーズは、アフリカの文脈では非常に誤解を招きます。これは、検査を行わないのではなく、蒸留水を補充しないことを意味します。電解液をチェックするためにセルを開けることができないため、外部インジケーターがより重要になります。高コストのサイトへのアクセスに適した検査リストには 5 つの項目があります。1 つはポータブル テスターで測定されたモノブロックの内部抵抗で、文字列平均から 20% を超えるものにはフラグを付けます。 2 番目、静止時のモノブロック電圧。平均値から 0.05V を超えるものをフラグします。第三に、放電直後に赤外線銃で測定した端子温度。5℃の差は異常な接触抵抗を示します。第四に、ケースの膨張、端子の腐食、および流体の痕跡に焦点を当てた視覚的な状態。 5番目、環境、録音キャビネットのピーク温度とフィルターの詰まり。 5 つの作業はすべて現場で 15 分以内に完了しますが、突然の弦全体の故障の可能性は大幅に減少します。重要なのは、検査間隔とアクセスコストを結び付けることです。訪問に 2 日かかる場合は、四半期ごとのサイクルを設定せず、5 項目すべてが必須の 6 か月ごとのサイクルを設定します。より低い周波数も許容されます。スキップされた項目はそうではありません。

MTTR の運転時間を 72 時間から 24 時間に短縮

サヘル地域では MTTR が 72 時間であるのが普通で、24 時間に達するには一度に 4 つのレバーを操作する必要があります。まず、スペアの場所です。車で 6 時間以内の地域の倉庫に、サイト数の 3% ～ 5% で、完全なモデル範囲を備えた完全なストリングを事前に配置します。第二に、交換可能性: 2 人で扱える重量以内のモノブロックを選択します。フロント ターミナルの 12V ユニットは、ほとんどが 30 ～ 65kg です。また、吊り上げ装置や 4 人で運ぶ必要のある大型の 2V セルは避けてください。溶接ではなくボルトで接続します。 3 番目に、事前構成: ウェアハウス内の完全な文字列の照合、チャージ、およびラベル付けを行うため、フィールド スワップは、現場での照合や初期チャージを必要とせずに直接置換されます。 4 番目は、遠隔早期警告です。モノブロックの電圧と内部抵抗を監視し、故障の 2 ～ 4 週間前に警報を発します。これにより、修正コ​​ールが計画された作業に変換されます。これは、ほとんどのコールが緊急事態でなくなるため、MTTR の最大の改善となります。 4 つすべてが 24 時間配達します。通常、最初の 3 つだけでも 48 にしか達しません。

ホットサイト向けのキャビネット改修チェックリスト

適切なバッテリーを選択し、キャビネットを放っておくと、メリットの半分が消えてしまいます。ホット サイトに対する直接実行可能なチェックリストには 6 つの項目があります。まず、断熱天蓋または二重屋根を追加して直接日射をブロックします。これはサヘル地域で最大の気温低下であり、最も安価な対策です。次に、空気取り入れ口を日陰の面に移動し、部分的に遮断された場合でも空気の流れを維持する必要があるため、元の設計よりも広い面積で洗える金属ダスト メッシュを取り付けます。 3 番目に、40°C で開始し 35°C で停止するように設定されたサーモスタット ファンを取り付けます。差動は 5°C です。そうしないと、ファンのサイクルが短くなり、寿命が短くなります。 4 番目に、バッテリーバンクをキャビネットの床から少なくとも 300 mm 持ち上げて、熱ポケットやモンスーンの滞留水から逃れます。 5 番目に、キャビネットの内側に明るい色の反射コーティングを適用して、太陽光の吸収を減らします。特に金属製の筐体に効果的です。 6番目に、ファンがセルに直接風を当てて局所的な温度差が生じないように、バッテリーバンクの上にバッフルを取り付けます。これは見落とされがちですが、差動により、ストリング全体が最も弱いユニットによって制限されるまで、モノブロックが異なる速度で老化します。これら 6 つを組み合わせると通常、キャビネットの温度が 8°C から 12°C 低下し、寿命が 2 倍になります。コストは 1 つの文字列交換をはるかに下回っており、ホット サイトではオプションではなく標準的な慣行となるはずです。 View Telecom Backup Power Selection