如何做好UPS电源防雷保护措施工作
一、UPS电源不能阻挡雷电流的侵害,原因有以下三个方面:
1、UPS安装在重要设备的前端,所以当雷电直击到低压电源线或在电缆上产生感应雷电时,电源导线上的过电流过电压经过配电系统,较先冲击UPS,而UPS稳压范围一般单相在160~260V,三相在320V~460V之间。要防止瞬间10~20kV的雷电冲击波的过电压幅值是不可能的,因此当雷击来临时,它较先受到雷电流的冲击。
2、内部安装有防雷器件的UPS分为两种类型:
1)装有不合标准的防雷器件的UPS。这类是生产厂家为了节省成本,只是象征性地装一组小功率的金属氧化锌压敏电阻MOV,只能对很小的感应雷电有一定的防护作用。
2)部分进口UPS及国内部分UPS,是根据国际IEC801-5的标准(抑制吸收电源供电线路输入端的雷电电压及电流的强浪涌,其冲击电流为20kA,冲击电压为6kV,波形为8/20μs),安装有标准的防雷器件。而这一类的UPS能否完好的保护UPS自身的安全,并达到保护其它后续电源及设备免遭雷电侵害的目的,经长期的监测的统计资料表明,直击雷在一般低压架空线路产生的过电压幅值高达100kV,电信线路高达40~60kV。感应雷电过电压幅值在无屏蔽架空线上较高幅值达到20kV,无屏蔽地下电缆可达10kV,由此可见,即使装有标准防雷器件的UPS,在其电源线路前端(配电室、房、柜及箱)没有加装有效的高能量防雷器件,这类UPS同样会遭到雷击损坏。
3、智能化的UPS本身含有大量的集成电路。而且越来越多的UPS带有智能管理系统,信号线也成为雷电电磁脉冲侵入的通道。信号接口或远程控制用通信线接口,有的没有装浪涌电路,有的仅装有小功率的浪涌抑制电路,均无法防止感应雷击,因此其信号或通信线接口也成为雷电波侵入的主要渠道。关于UPS电源遭受雷电侵害的案例屡见不鲜,特别是在雷暴日比较多的雷击区。
综上分析,未安装防雷器件的UPS是不具备防雷功能,只能对市电网过电压或很小的杂散电流起到电源净化和保护的作用。当雷击来临时,它本身首先被击坏;内装防雷器件的UPS,也不可能完善地保护其自身,并达到保护其它设备的电源免遭雷电侵害;从架空电源线和信号线上侵入的直击雷过电压和感应雷过电压,是造成智能型UPS损害的主要原因。因此,加强对UPS电源的雷电防护措施是十分必要的,同时也具有重要的现实意义。
二、UPS电源的雷电防护
直击雷、感应雷和雷电电磁脉冲等都有可能对UPS电源造成损害,因此要做好UPS的防雷就必须严格遵守《建筑物电子信息系统防雷技术规范》综合防雷系统的要求,做好以下几点:
1、要将外部防雷措施和内部防雷措施统筹兼顾,全面规划,切实做好接地和等电位连接。完善设备所在建筑物外部防雷系统,按照国标《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94(2000年版)),安装接闪器,引下线以及防雷接地网等设施。做好机房接地,根据国标《电子计算机房设计规范》(GB50174-1993),交流工作地、直流工作地、安全保护地、防雷接地宜共用一组接地装置,其接地电阻按其中较小值要求确定;如果必须分设接地,则必须于两地之间加装等电位共地联结器。
2、要采取多级防护措施。所谓多级防护就是按照电磁兼容的原理,分层次地对雷电流进行削弱,在动力线进户配电柜、楼层配电柜以及机房进户配电盒,安装适配的避雷器。对于有信号或通信接口的UPS,为防止雷电波从信号或通信线引入,必须在信号或通信线接口处加装相应的信号避雷器。雷电防护的中心内容是泄放和均衡,泄放将雷电流尽可能多的、尽可能远的是泄放于地,而拒之于通信系统之外。均衡是减小雷电流在诸导电物体上产生的电位差,防止雷电流的反击。
3、UPS电源的安装位置要讲究。依据国际电工**ICE1312一1((雷电电磁脉冲的防护》的建筑物分区方法,UPS电源机房属LPZ1区,在本区内的物体不可能遭受直接雷击,在本区内的电磁场有可能衰减。就是UPS电源应安装在LPZ1区内,同时,为防范雷电流产生的强电磁场干扰,UPS电源放置离墙应有一定的距离,与外墙立柱钢筋引下线的距离≥0.83m,即设备处在雷电流磁场的安全区内。并把机器外壳屏蔽接地,机柜门用导线与地加强连接,机柜内成为LPZ2区。
4、避雷器(SPD)的选型与安装
避雷器应选用质量可靠,性能优良,并经相关部门备案的产品。
1、选择SPD,要满足以下三条基本要求:1)安装SPD之后,在无电涌发生时,SPD不应对电气(电子)系统正常运行产生影响。2)安装SPD之后,在有电涌发生的情况下,SPD能承受预期通过的雷电流而不损坏,并能箝制电涌电压和分走电涌电流。3)在电涌电流通过后,SPD应迅速恢复高阻状态,切断工频续流。
2、一般,将SPD安装在被保护设备以及UPS电源前端,SPD所有连接导线应尽可能短,特别是接地线,其长度不宜大于0.5m。所有连线应规整,平直,线径应符合表4-1的要求:
保护级别 | SPD的类型 | 导线截面(mm2) | |
SPD连接相线铜导线 | SPD接地端连接铜导线 | ||
**级 | 开关型或限压型 | 16 | 25 |
*二级 | 限压型 | 10 | 16 |
*三级 | 限压型 | 6 | 10 |
*四级 | 限压型 | 4 | 6 |
随着UPS电源智能化程度的不断提高,UPS电源已不再单纯是一台电网断电后可以继续为负载供电的整机产品,而是一个局部的高度可靠,性能齐全、高智能化的供电中心,在对保证信息网络的数据安全和畅通发挥着非常重要的作用,因此做好UPS电源的雷电防护工作则具有重要的现实意义。
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