В целом пожаров в различных ЦОД было значительно больше. Они происходят по разным причинам. Это электротехнические и эксплуатационные причины, а также аварии в системах бесперебойного питания, чаще всего связанные с литиевыми аккумуляторами.
В статье рассматриваем именно аварии в системах бесперебойного питания.
Система бесперебойного питания, построенная на литиевых аккумуляторах, представляет собой многокомпонентную систему с большим количеством подсистем и элементов контроля. Каждый модуль системы состоит из литиевых элементов и BMS (Battery Management System), контролирующей состояние элементов. Существует и общая система контроля батареи в целом.
Всем известно, что чем больше в системе компонентов, тем выше вероятность отказа системы.
Литиевый элемент состоит из медного анода и алюминиевого катода. При глубоком разряде в элементе образуется электрохимическая пара металлов, идет активная коррозия и элемент восстановлению не подлежит. При снижении напряжения аккумулятора ниже допустимых значений при последующих зарядах значительно повышается вероятность формирования дендритов между полюсами аккумулятора, ведущих к проколу сепаратора и внутреннему короткому замыканию. Внутри элемента находится жидкий органический электролит с растворённой солью лития - горючее вещество.
Микропроцессоры, управляющие BMS, не требуют высокой вычислительной мощности и зачастую изготавливаются с применением недорогих комплектующих, не всегда обладающих высокой надёжностью.
В Китайской Народной Республике ограниченное число заводов, производящих литиевые элементы и BMS высокого качества и неограниченное число компаний по сборке литиевых аккумуляторных батарей. Огромное количество таких сборочных производств литиевых аккумуляторов появилось практически во всех промышленных странах мира. Сборочное производство это по большей части ручная сборка. Потребитель, желая удешевить проект, может получить аккумуляторы с ухудшенными свойствами (ненадежная сварка, утонченные перемычки, вторичные литиевые элементы, «облегченная» BMS).
BMS требует регулярного обслуживания примерно каждые три года, что не всегда технически возможно. Необходимо проверять точность измеряемых BMS параметров, так как даже небольшие искажения точности измерений способны привести к отказу в работе системы. Несоблюдение этого требования может привести к деградации BMS.
Отсутствует визуальный контроль состояния аккумуляторов. Возможно вздутие литиевого элемента и необнаружение этой проблемы BMS на первоначальном этапе появления отказа.
Непосредственно сам источник бесперебойного питания может стать причиной возгорания. Это тоже часть общей системы.
Литиевый аккумулятор подвержен тепловому разгону. ГОСТ Р МЭК 62619 определяет тепловой разгон как аварийный самоподдерживающийся процесс роста температуры аккумулятора вследствие экзотермических реакций внутри элемента.
Причинами могут быть внутреннее короткое замыкание в элементе, перегрев, перезаряд, отказ в работе BMS или системы контроля и управления литиевой батареей в целом. Термический разгон развивается без участия внешнего кислорода воздуха, сопровождается значительным интенсивным тепловыделением и выбросом горючих паров электролита. Встроенная в аккумуляторные модули и в аккумуляторную стойку автоматическая система пожаротушения не всегда способна купировать возникший пожар, а зачастую может сама стать источником пожара.
Возникший пожар литиевой батареи практически невозможно потушить.
Система питания ЦОД, построенная на свинцово-кислотных аккумуляторах, лишена этих опасностей.
Свинцово-кислотные аккумуляторы десятилетиями проверены на надежность работы. Аккумуляторы напряжением 12В сроком службы более 12 лет (Long Life) проверенно работают 10лет до замены, а напряжением 2В работают до 14 лет.
Американские компании по строительству ЦОД с 2026 года начали активно размещать заказы на свинцово-кислотные аккумуляторы напряжением 2В и 12В на аккумуляторных заводах в Юго-Восточной Азии.
Причин несколько:
- меньшая пожарная опасность и, соответственно, надежность системы питания;
- меньшая зависимость от китайских литиевых аккумуляторов;
- сложность прогнозирования реального срока службы аккумуляторной системы на базе литиевых аккумуляторов.
- безопасность от информационных ловушек в BMS (возможности стороннего ограничения работы или отключения батареи);
- рост цены на литиевые аккумуляторы в перспективе из-за ограниченности доступных запасов лития;
- отсутствие надежной системы утилизации литиевых аккумуляторов.
Свинцово-кислотные аккумуляторы более надежны и предсказуемы в процессе эксплуатации.