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UPS電源系統雷電防護措施
作者:重慶ups電源 ? 時間:2014-12-04
目前,市場上的UPS電源按其工作方式主要可以分為3大類:在線式,(2)在線互動式,(3)后備式。其中在線式UPS的特點是具有獨立的整流、逆變、充電、旁路和維修旁路系統,在工作過程中用戶一直處于逆變器工作狀態,所有的供電都是“再生的”,可獲得高質量的純凈的正弦波電源,價格相對昂貴。后備式的特點是轉換效率高,當市電供電正常時,逆變器不工作,負載上得到的是經過簡易穩壓處理的市電,只有在市電供應不正常時,逆變器啟動,向負載供電,價格比較低廉,在重要應用場合一般不予選用。在線互動式產品屬UPS的中間型產品,既具有后備式轉換率高、可靠性高的優點,又具有在線式供電質量高、切換時間短的優點,且價格適中。近年來,UPS電源的智能化程度提高很快,大部分UPS電源具有微處理器,故障自檢功能以及標準通信端口。2.2UPS電源的基本工作原理
如下圖所示,為一典型的小型在線式UPS電源的原理框圖,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*,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。
3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。根據我們對有關事故的統計表明,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。原因有3。
(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,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。
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就頻繁出現在開機運行一段時間后,莫名奇妙地出現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,而且基本上都有UPS電源。所以一定要對UPS電源及其監控系統的雷電防護引起足夠的重視。
4UPS電源的雷電防護
對UPS電源系統及通信端口的雷電防護,應根據國家規定的有關規范,并根據應用環境的具體情況,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。針對UPS系統的特點,其雷電防護應重點把握以下幾點:
4.1要完善外部防雷設施,做好機房接地,根據《電子計算機房設計規范》,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結器。不管采用怎樣的接地系統,等電位連接都是非常重要的。UPS保護的往往都是大型的數據系統,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。
4.2要采取多級雷電防護措施。《建筑物防雷設計規范》、IEC61312-1都有明確的防雷分區的概念,將需要雷電防護的區域分為:
LPZOA(OA區),該區內的各物體都可能遭受直接雷擊,同時在該區內雷電產生的電磁場能自由傳播,沒有衰減。
LPZOB(OB區),該區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),該區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區更小,本區內的雷電電磁場根據屏蔽措施的不同而有不同衰減。
LPZ2(2區),當需要進一步減小雷電和電磁場時,應引入后續防雷區,并按照需要保護系統所要求的環境選擇后續防雷區的要求條件。
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。
4.3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,為使用單位節省了費用。
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