技術(shù)分享:不間斷電源系統(tǒng)如何防雷擊?
發(fā)布時間:2014-07-22 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】隨著UPS電源智能化程度的提高,UPS電源往往已經(jīng)不僅僅是一臺電網(wǎng)停電后可以繼續(xù)為負(fù)載供電的整機(jī)產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)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(hù)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。
UPS是不間斷電源(uninterruptible power system)的英文簡稱,是能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應(yīng)的重要外部設(shè)備。 UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類。 UPS顧名思義,它就是一臺這樣的機(jī)器,它在市電停止供應(yīng)的時候,能保持一段供電時間,使人們有時間存盤,再從容地關(guān)閉機(jī)器。
1、雷電對于UPS電源的危害
現(xiàn)如今市面上的UPS主要可分為兩大類:未安裝防雷器件的UPS與內(nèi)部安裝有防雷器件的UPS. 未安裝防雷器件的UPS,這類UPS包括早期生產(chǎn)和目前部份小功率的UPS,其防雷功能可以說“無”,只能對市電網(wǎng)過電壓或很小的雜散電流起著電源凈化的保護(hù)作用。當(dāng)雷擊來臨時,它本身首當(dāng)其沖被擊壞。內(nèi)部安裝有防雷器件的UPS,這里分二種類型:裝有不合標(biāo)準(zhǔn)的防雷器件的UPS,這類UPS生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本,只是象征性裝一組小功率的金屬氧化鋅壓敏電阻MOV,只能對很小的感應(yīng)雷電有一定的防護(hù)作用。部分進(jìn)口名牌UPS及幾家國內(nèi)著名UPS生產(chǎn)廠家在其UPS內(nèi)部安裝有標(biāo)準(zhǔn)的防雷器件,這一類UPS是否可以完善地保護(hù)UPS自身,并通過保護(hù)自身而達(dá)到保護(hù)其它設(shè)備電源的免遭雷電的侵害的目的呢?答案是否定的。
關(guān)于雷電對于微電子設(shè)備的危害早已為工程技術(shù)人員所熟悉。對于微電子設(shè)備來講,危害最大的是雷電電磁脈沖,它無孔不入,隱含殺機(jī)。根據(jù)我們對有關(guān)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(dāng)雷電來臨,UPS位于電源線路的最前端,首當(dāng)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(jìn)口名牌UPS及幾家國內(nèi)著名UPS生產(chǎn)廠家在其UPS內(nèi)部,根據(jù)國際IEC801-5的標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)浪涌,其沖擊電流為20KA,沖擊電壓為6kV,波形為8/20無屏蔽地下電纜可達(dá)10kV,如果沒有按照規(guī)范設(shè)計的完整的防雷體系,即是這樣的UPS也無法保護(hù)用電設(shè)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(guān)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(jī)運行一段時間后,莫名奇妙地出現(xiàn)從逆變器供電自動轉(zhuǎn)換到交流旁路電源供電的故障。
從雷電災(zāi)害損失事例類型來看,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(hù)引起足夠的重視。
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2、UPS電源的雷電防護(hù)
對UPS電源系統(tǒng)及通信端口的雷電防護(hù),應(yīng)根據(jù)國家規(guī)定的有關(guān)規(guī)范,并根據(jù)應(yīng)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(xué)的、經(jīng)濟(jì)的防雷系統(tǒng)。針對UPS系統(tǒng)的特點,其雷電防護(hù)應(yīng)重點把握以下幾點:
要完善外部防雷設(shè)施,做好機(jī)房接地,根據(jù)《電子計算機(jī)房設(shè)計規(guī)范》,交流、直流工作地、保護(hù)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(shè)接地,則必須于兩地之間加裝等電位共地聯(lián)結(jié)器。UPS保護(hù)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(hù)措施。IEC61312-1都有明確的防雷分區(qū)的概念,將需要雷電防護(hù)的區(qū)域分為:
LPZOA(OA區(qū)),該區(qū)內(nèi)的各物體都可能遭受直接雷擊,同時在該區(qū)內(nèi)雷電產(chǎn)生的電磁場能自由傳播,沒有衰減。
LPZOB(OB區(qū)),該區(qū)內(nèi)的各物體在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi),不會遭受直接雷擊,但該區(qū)內(nèi)的雷電電磁場因沒有屏蔽裝置,雷電產(chǎn)生的電磁場也能自由傳播,沒有衰減。
LPZ1(1區(qū)),該區(qū)內(nèi)的各個物體因在建筑內(nèi),不會遭受直接雷擊,流經(jīng)各導(dǎo)體的電流比LPZOB區(qū)更小,本區(qū)內(nèi)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(dāng)需要進(jìn)一步減小雷電和電磁場時,應(yīng)引入后續(xù)防雷區(qū),并按照需要保護(hù)系統(tǒng)所要求的環(huán)境選擇后續(xù)防雷區(qū)的要求條件。
雷電防護(hù)的中心內(nèi)容是泄放和均衡,泄放將雷電流盡可能多的、盡可能遠(yuǎn)的是泄放于地,而拒之于通信系統(tǒng)之外。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(yīng)的信號避雷器。
避雷器的選擇與安裝
避雷器產(chǎn)品市場目前比較豐富,應(yīng)盡量選擇有信譽、質(zhì)量可靠的避雷器,避雷器的接地線應(yīng)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(yīng)電壓。
UPS電源專用防雷箱和UPS電源必須進(jìn)行接地,防雷器和UPS電源要進(jìn)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(zhì)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(wǎng),為使用單位節(jié)省了費用。
結(jié)束語
隨著UPS電源智能化程度的提高,UPS電源往往已經(jīng)不僅僅是一臺電網(wǎng)停電后可以繼續(xù)為負(fù)載供電的整機(jī)產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)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(hù)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(hù),是一專業(yè)性很強(qiáng)的工作,最好在專業(yè)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行。要注意系統(tǒng)化的考慮問題。UPS電源現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于:工業(yè)、通訊、國防、醫(yī)院、廣播電視、計算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備等領(lǐng)域。
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