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UPS电源系统的干扰排除与防护(防雷)

导读: 对于微电子设备来讲,危害最大的是雷电电磁脉冲,它无孔不入,隐含杀机。根据我们对有关事故的统计表明,70%以上的雷击事故是从电源线侵入的,而UPS电源不能阻挡雷电流的侵入。

  UPS电源的主要工作过程是滤波整流逆变,另外还包括许多辅助的单元,如:充电器及蓄电池、微处理器、通信接口等。由于UPS电源是安装在设备与市电之间的,可以滤除电网中的电磁干扰,因此,给人造成一种假象,UPS电源可以阻挡包括雷电在内的所有的电磁脉冲的侵入,事实上并非如此。

  雷电对于UPS电源的危害

  关于雷电对于微电子设备的危害早已为工程技术人员所熟悉。对于微电子设备来讲,危害最大的是雷电电磁脉冲,它无孔不入,隐含杀机。根据我们对有关事故的统计表明,70%以上的雷击事故是从电源线侵入的,而UPS电源不能阻挡雷电流的侵入。

  (1)从2中的讨论可知,UPS电源的市电输入端口是滤波单元,一般包括MEI滤波器与RFI滤波器,而根据雷电流的频谱特点,其90%以上的能量集中于1MHz以下,直流成分占60%以上。当雷电来临,UPS位于电源线路的最前端,首当其中受到攻击。

  (2)现在不少UPS增加了避雷功能,其原理是在UPS的输入端增加一个MOV避雷模块,有些部分进口名牌UPS及几家国内着名UPS生产厂家在其UPS内部,根据国际IEC801-5的标准加装了避雷模块,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8/20。然而统计资料表明,直击雷电在一般低压架空线路产生的过压幅值高达100kV,电信线路高达40~60kV。感应雷电过压幅值在无屏蔽架空线上最高标准达20kV,无屏蔽地下电缆可达10kV,如果没有按照规范设计的完整的防雷体系,即是这样的UPS也无法保护用电设备不受雷电侵害的。

  (3)UPS电源,特别是智能化的UPS电源,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。正因为此,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。

  如一台安装在海南某单位的UPS电源,自安装后运行半年均很正常,但是在遇到一次雷击以后,UPS就频繁出现在开机运行一段时间后,莫名奇妙地出现从逆变器供电自动转换到交流旁路电源供电的故障。

  从雷电灾害损失事例类型来看,90%以上涉及电脑网络及通讯系统,而且基本上都有UPS电源。所以一定要对UPS电源及其监控系统的雷电防护引起足够的重视。

  UPS电源的雷电防护

  对UPS电源系统及通信端口的雷电防护,应根据国家规定的有关规范,并根据应用环境的具体情况,因地制宜制定出切实可行的解决方案,建立有效的、科学的、经济的防雷系统。针对UPS系统的特点,其雷电防护应重点把握以下几点:

  要完善外部防雷设施,做好机房接地,根据《电子计算机房设计规范》,交流、直流工作地、保护地、防雷接地宜共用一组接地装置,其接地电阻按其中最小值要求确定,如必须分设接地,则必须于两地之间加装等电位共地联结器。不管采用怎样的接地系统,等电位连接都是非常重要的。UPS保护的往往都是大型的数据系统,对雷电反击更为敏感,即使很小的电位反击,也往往造成不必要的损失。

  要采取多级雷电防护措施。《建筑物防雷设计规范》、IEC61312-1都有明确的防雷分区的概念,将需要雷电防护的区域分为:

  LPZOA(OA区),该区内的各物体都可能遭受直接雷击,同时在该区内雷电产生的电磁场能自由传播,没有衰减。

  LPZOB(OB区),该区内的各物体在接闪器的保护范围内,不会遭受直接雷击,但该区内的雷电电磁场因没有屏蔽装置,雷电产生的电磁场也能自由传播,没有衰减。

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