UPS电源如何做到正确防雷以及避雷器的选型？

2023-01-06

本文主要是 UPS电源如何做到正确防雷以及避雷器的选型？ 相关的知识问答，如果你也了解，请帮忙补充。

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，其接地电阻按其中最小值要求确定；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。依据国际电工委员会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*，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。

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 参考知识1 雷电对UPS不间断电源的危害

UPS电源是强电与弱电相结合的精密电子设备，除了内部构成的大功率的电力元件外，还包括了CPU主板、逻辑控制主板、整流器控制主板、逆变器控制主板等包括在内的很多微电子控制部件。UPS内部中微电子控制部件的主要元器件是各种集成电路(IC)，而集成电路(IC)对电磁环境的要求特别高，当集成电路(IC)处于幅度为0.3GS(高斯)的电磁脉冲环境下，会使机器发生误动作（错误指令），电磁脉冲幅度为0.75GS时，集成电路(IC)元件会出现假性损坏，幅度为2.4GS时，集成电路(IC)元件将出现不可逆永久性损坏甚至报废。对于UPS微电子设备来讲，危害最大的是雷电的电磁脉冲，它无孔不入，无形无色，威力巨大。
决定UPS电源能不能阻挡雷电流侵害的原因有三个方面：
1、UPS电源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，首先冲击的就是UPS不间断电源，而UPS电源的稳压范围一般单相在160~260V，三相在320V~460V之间。要防止瞬间峰值高达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，UPS电源会最先受到雷电流的冲击。
2、内部安装有防雷器件的UPS电源分为两种类型：1）装有不合标准的防雷器件的UPS电源。这类是生产厂商为了节省成本，只是象征性地给UPS上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，也就是俗称的画饼充饥，没有太多的实质性作用。2）部分进口UPS品牌及国内著名UPS厂生产的UPS不间断电源，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），UPS内部安装有标准的防雷元器件。而这一类UPS电源是否能完好的保护UPS本身，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最高幅值达到20kV，无屏蔽地下电缆可达10kV，由此可知，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，虽说UPS电源合格产品，但因为实际环境的标准不达标，从而导致UPS内部的防雷器件也心有余而力不足。
3、智能化的UPS电源中，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。
综上分析，没有安装防雷器件的UPS电源，可以说是没有防雷功能，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，从而起不到防雷作用；内装防雷器件的UPS电源，也不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电源损害的主要原因。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，但是我认为，UPS电源的防雷毕竟只是片面的，还是要结合整个电网的防雷能力，一起，才能起到更好的防雷作用。
四.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，其接地电阻按其中最小值要求确定；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。依据国际电工委员会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
第一级 开关型或限压型 16 25
第二级 限压型 10 16
第三级 限压型 6 10
第四级 限压型 4 6
注：混合型SPD参照相应保护级别的截面积选择。
五、结语
随着UPS电源智能化程度的不断提高，UPS电源已不仅仅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，对于保证信息网络的数据安全和畅通有着非常重要的作用，做好UPS电源的雷电防护工作则具有重要的现实意义。UPS电源系统的雷电防护，是一项技术性、专业性很强的工作，最好在相关部门和专业技术人员的指导下进行。要注意全面系统地考虑问题，接闪、屏蔽、接地、等电位、分区防雷等各项因素应综合考虑。随着UPS技术的不断发展，必将对UPS电源系统的防雷提出更高的要求。 参考知识B 起码做2级防雷。
防雷器和防雷标准，根据当地的环境确定。 参考知识C 在说UPS电源防雷之前，我们要看一下UPS的工作环境：
1、市电入户端是否有防雷措施；
2、UPS本身或附近是否有接地；
如果市电入户有装T1级浪涌保护器，UPS前端加装T2级浪涌保护器，建议In不小于20KA，Up不大于1.8kV，UPS输出端加装T2级，要求建议In不小于10KA，Up不大于1.25kV；
如果市电入户没有装T1级浪涌保护器，UPS前端加装T1级浪涌保护器，建议Iimp不小于12.5KA，Up不大于2.0kV，UPS输出端加装T2级，要求建议In不小于10KA，Up不大于1.25kV；
UPS附近需有接地点，并和进入的电源地重复接地，接地电阻不应大于1欧。