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UPS電源系統(tǒng)的防雷措施
摘要: UPS電源的主要工作過程是濾波整流逆變,另外還包括許多輔助的單元,如:充電器及蓄電池、微處理器、通信接口等。由于UPS電源是安裝在設備與市電之間的,可以濾除電網中的電磁干擾,因此,給人造成一種假象,UPS電源可以阻擋包括雷電在內的所有的電磁脈沖的侵入,事實上并非如此。本文介紹雷電對UPS電源的危害及UPS電源的雷電防護措施。
Abstract:
Key words :

中心議題:

  • 雷電對于UPS電源的危害
  • UPS電源的雷電防護
  • 避雷器的選擇與安裝

解決方案:

  • 完善外部防雷設施,做好機房接地
  • 采取多級雷電防護措施
  • 安裝適當規(guī)格的避雷器


UPS電源的主要工作過程是濾波整流逆變,另外還包括許多輔助的單元,如:充電器及蓄電池、微處理器、通信接口等。由于UPS電源是安裝在設備與市電之間的,可以濾除電網中的電磁干擾,因此,給人造成一種假象,UPS電源可以阻擋包括雷電在內的所有的電磁脈沖的侵入,事實上并非如此。

雷電對于UPS電源的危害

關于雷電對于微電子設備的危害早已為工程技術人員所熟悉。對于微電子設備來講,危害最大的是雷電電磁脈沖,它無孔不入,隱含殺機。根據(jù)我們對有關事故的統(tǒng)計表明,70%以上的雷擊事故是從電源線侵入的,而UPS電源不能阻擋雷電流的侵入。

(1)從2中的討論可知,UPS電源的市電輸入端口是濾波單元,一般包括MEI濾波器與RFI濾波器,而根據(jù)雷電流的頻譜特點,其90%以上的能量集中于1MHz以下,直流成分占60%以上。當雷電來臨,UPS位于電源線路的最前端,首當其中受到攻擊。

(2)現(xiàn)在不少UPS增加了避雷功能,其原理是在UPS的輸入端增加一個MOV避雷模塊,有些部分進口名牌UPS及幾家國內著名UPS生產廠家在其UPS內部,根據(jù)國際IEC801-5的標準加裝了避雷模塊,抑制吸收電源供電線路輸入端的雷電電壓及電流的強浪涌,其沖擊電流為20KA,沖擊電壓為6kV,波形為8/20。然而統(tǒng)計資料表明,直擊雷電在一般低壓架空線路產生的過壓幅值高達100kV,電信線路高達40~60kV。感應雷電過壓幅值在無屏蔽架空線上最高標準達20kV,無屏蔽地下電纜可達10kV,如果沒有按照規(guī)范設計的完整的防雷體系,即是這樣的UPS也無法保護用電設備不受雷電侵害的。

(3)UPS電源,特別是智能化的UPS電源,本身含有大量的集成電路。而且越來越多的UPS帶有智能管理系統(tǒng),信號線也成為雷電電磁脈沖侵入的通道。正因為此,關于UPS電源遭受雷電侵害的案例屢見不鮮,特別是在雷暴日比較多的雷擊區(qū)。

如一臺安裝在海南某單位的UPS電源,自安裝后運行半年均很正常,但是在遇到一次雷擊以后,UPS就頻繁出現(xiàn)在開機運行一段時間后,莫名奇妙地出現(xiàn)從逆變器供電自動轉換到交流旁路電源供電的故障。

從雷電災害損失事例類型來看,90%以上涉及電腦網絡及通訊系統(tǒng),而且基本上都有UPS電源。所以一定要對UPS電源及其監(jiān)控系統(tǒng)的雷電防護引起足夠的重視。

UPS電源的雷電防護

對UPS電源系統(tǒng)及通信端口的雷電防護,應根據(jù)國家規(guī)定的有關規(guī)范,并根據(jù)應用環(huán)境的具體情況,因地制宜制定出切實可行的解決方案,建立有效的、科學的、經濟的防雷系統(tǒng)。針對UPS系統(tǒng)的特點,其雷電防護應重點把握以下幾點:

要完善外部防雷設施,做好機房接地,根據(jù)《電子計算機房設計規(guī)范》,交流、直流工作地、保護地、防雷接地宜共用一組接地裝置,其接地電阻按其中最小值要求確定,如必須分設接地,則必須于兩地之間加裝等電位共地聯(lián)結器。不管采用怎樣的接地系統(tǒng),等電位連接都是非常重要的。UPS保護的往往都是大型的數(shù)據(jù)系統(tǒng),對雷電反擊更為敏感,即使很小的電位反擊,也往往造成不必要的損失。

要采取多級雷電防護措施。《建筑物防雷設計規(guī)范》、IEC61312-1都有明確的防雷分區(qū)的概念,將需要雷電防護的區(qū)域分為:

LPZOA(OA區(qū)),該區(qū)內的各物體都可能遭受直接雷擊,同時在該區(qū)內雷電產生的電磁場能自由傳播,沒有衰減。
LPZOB(OB區(qū)),該區(qū)內的各物體在接閃器的保護范圍內,不會遭受直接雷擊,但該區(qū)內的雷電電磁場因沒有屏蔽裝置,雷電產生的電磁場也能自由傳播,沒有衰減。
LPZ1(1區(qū)),該區(qū)內的各個物體因在建筑內,不會遭受直接雷擊,流經各導體的電流比LPZOB區(qū)更小,本區(qū)內的雷電電磁場根據(jù)屏蔽措施的不同而有不同衰減。
LPZ2(2區(qū)),當需要進一步減小雷電和電磁場時,應引入后續(xù)防雷區(qū),并按照需要保護系統(tǒng)所要求的環(huán)境選擇后續(xù)防雷區(qū)的要求條件。

安裝適當規(guī)格的避雷器。雷電防護的中心內容是泄放和均衡,泄放將雷電流盡可能多的、盡可能遠的是泄放于地,而拒之于通信系統(tǒng)之外。所謂多級防護就是按照電磁兼容的原理,分層次地對雷電流進行削弱,在動力線進戶配電柜、樓層配電柜以及機房進戶配電盒,安裝適當規(guī)格的避雷器。對于有信號或通信接口的UPS,為防止雷電波從信號或通信線引入,必須在信號或通信線接口處加裝相應的信號避雷器。

避雷器的選擇與安裝

避雷器產品市場目前比較豐富,應盡量選擇有信譽、質量可靠的避雷器,避雷器的接地線應不少于6mm2,以最直最短的引線連接,在接線方式上最好采用凱文接線方式,最大限度地減少引線上的感應電壓。

UPS電源專用防雷箱和UPS電源必須進行接地,接地電阻一般應不大于4歐姆,防雷器和UPS電源要進行等電位連接,UPS輸出線路要有地線。接地系統(tǒng)最好采用高質量的接地模塊,這些可以保證接地電阻的可靠性和抗腐蝕性,也避免了每間隔1-2年改造地網,為使用單位節(jié)省了費用。

結束語

隨著UPS電源智能化程度的提高,UPS電源往往已經不僅僅是一臺電網停電后可以繼續(xù)為負載供電的整機產品,而是一個局部的高度可靠,性能齊全、高智能化的供電中心,對于保證信息網絡的數(shù)據(jù)安全與暢通有著重要作用。分析UPS電源雷電防護的重要性與必要性,是本文的目的所在,希望引起大家對此問題的重視。對UPS電源系統(tǒng)的雷電防護,是一專業(yè)性很強的工作,最好在專業(yè)人員的指導下進行。要注意系統(tǒng)化的考慮問題。接閃、屏蔽、接地、等電位、分區(qū)防雷等各項因素綜合考慮,作好接地系統(tǒng)是防雷系統(tǒng)的基礎與關鍵,特別是在一些新建校區(qū)中是不容忽視的重要因素。

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