淺談雷電對UPS電源危害及防護措施

劉治貴

摘 要：隨著社會科技不斷發(fā)展，UPS電源作用越來越重要，為了保證UPS電源可靠工作，防雷電對UPS危害是一項必不可少的工作。

關(guān)鍵詞：雷電；UPS電源；防雷電接地系統(tǒng)；電氣接地系統(tǒng)；公共接地系統(tǒng)；浪涌保護器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.116

1 前言

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，目前電力設(shè)施不斷完善，防雷電措施也得到改善。但我們高速公路有的收費站臨近山區(qū)，有的對UPS電源防雷電措施做的不好，UPS電源遭到雷電危害時有發(fā)生，造成計算機所存儲數(shù)據(jù)和程序丟失和損害，影響收費正常工作，因此，我們要做好雷電對UPS危害的預(yù)防措施。本文基于雷電類型、UPS電源工作原理及其特點，對雷電對UPS電源危害進行分析，對UPS電源采取防雷電措施。

2 雷電

雷電危害UPS電源大致有3種類型：

（1）直擊雷電。直擊雷電含有極大能量，峰值電壓可達5000KV左右的雷電流入大地，使大地電位迅速提高，并產(chǎn)生強大的電磁波，防雷電措施做的不好，對UPS電源有極大的危害。

（2）傳導(dǎo)雷。遠處的雷電擊中線路或因電磁波產(chǎn)生的極高電壓，由室外電源線和通信線路傳至UPS電源設(shè)備上，若防雷電措施做的不好，對UPS電源也會造成危害。

（3）感應(yīng)雷電。云層之間頻繁放電產(chǎn)生強大電磁波導(dǎo)致共模和差模干擾，若防雷電措施做的不好，對UPS電源也會造成危害。

3 UPS電源

UPS（Uninterruptible Power System）電源即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要給計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷電力供應(yīng)。當市電輸入正常時，UPS就是一臺市電交流穩(wěn)壓電源，同時它還向機內(nèi)電池充電；當市電中斷時，UPS立即在4-10毫秒內(nèi)或“零”中斷時間內(nèi)將蓄電池的電源通過逆變轉(zhuǎn)換的方式向負載繼續(xù)供電，使負載維持正常工作，以便使計算機保存數(shù)據(jù)信息并保護計算機軟硬件不受損害。

UPS是強電與弱電相結(jié)合的精密電子設(shè)備，其構(gòu)成中除大功率的電子元件，還包括CPU板、邏輯控制板、整流控制板、逆變控制板等微電子控制部件。這些部件，都會受到雷電損壞。因此，UPS電源應(yīng)做好防雷電措施。

4 防雷電對UPS電源危害的措施

4.1 防雷電接地系統(tǒng)

防雷電接地系統(tǒng)一般由外、內(nèi)部兩個子系統(tǒng)組成。

（1）外部防雷電接地系統(tǒng)由接閃器（含避雷針或塔、避雷帶、避雷網(wǎng)或線單獨設(shè)置或組合設(shè)置）、引下線和接地裝置組成。就是讓雷電放電不能任意選擇放電通道，而只能按照我們事先設(shè)計的外部防雷電系統(tǒng)的規(guī)定通道，將雷電能量泄放到大地中去。

（2）內(nèi)部防雷電接地系統(tǒng)由等電位連接系統(tǒng)、公用接地系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、合理的布線系統(tǒng)、浪涌保護器等組成。主要用于減少和防止由雷電流在需設(shè)防空間內(nèi)所產(chǎn)生的電磁脈沖效應(yīng)對UPS電源的損壞。

“防雷電接地系統(tǒng)”是任何工程設(shè)計所必須設(shè)置系統(tǒng)，也可以稱為是工程項目的基本保護系統(tǒng)，其相關(guān)技術(shù)理論和實踐已相對成熟，設(shè)計時嚴格執(zhí)行現(xiàn)行國家相關(guān)規(guī)范、標準。除了要做好外部防雷接地系統(tǒng)和內(nèi)部防雷接地系統(tǒng)外，具體實施時還要注意以下幾點：

（1）對于“外部防雷電接地系統(tǒng)”，在設(shè)計前應(yīng)查詢并落實UPS電源所處地域的環(huán)境條件，了解一下是否有雷擊經(jīng)常發(fā)生現(xiàn)象以及水文地質(zhì)和環(huán)境大氣腐蝕條件等地理環(huán)境，對防雷電的相關(guān)裝置的元器件、金屬構(gòu)件選擇和接地體的技術(shù)條件和質(zhì)量，應(yīng)從嚴把關(guān)不可草率，以確保UPS電源安全、可靠、長期有效運行。

（2）對于“內(nèi)部防雷電接地系統(tǒng)”，安裝時要特別注意收集安置地的雷電發(fā)生時的預(yù)期大氣過電壓（電流）等參考資料，在正確位置上安裝該設(shè)備，并嚴格選配可靠的過電壓（含“操作過電壓”）保護裝置。應(yīng)該注意上下級保護元件的整定參數(shù)配合，還應(yīng)注意當電氣系統(tǒng)操作過電壓采用“浪涌保護元件時與其上述保護裝置之間的參數(shù)配合，避免因系統(tǒng)的誤動作而釀成不應(yīng)有的事故。

4.2 電氣接地系統(tǒng)

電氣接地系統(tǒng)形式如下兩點：

（1）電氣系統(tǒng)的“主接地系統(tǒng)”，一般指主變（配）電中心的接地系統(tǒng)，是主干系統(tǒng)，其下級配電系統(tǒng)（UPS電源）的局部接地系統(tǒng)（距離較遠的獨立接地系統(tǒng)除外）一般均應(yīng)與該系統(tǒng)相連，從而形成一個完整接地網(wǎng)絡(luò)。

（2）電氣系統(tǒng)的“局部接地系統(tǒng)”，僅限于局部特定場所，如分散布置的供電單元設(shè)備系統(tǒng)、遠離主供電系統(tǒng)的局部供小型網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備（如UPS電源）的接地系統(tǒng)。此類接地系統(tǒng)距離主接地系統(tǒng)較遠時一般可以獨立存在，但必須滿足接地安全的電氣接地規(guī)程要求，有條件時，最好與主接地系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，以利系統(tǒng)運行更安全可靠。在安裝生產(chǎn)過程中，應(yīng)該優(yōu)先采用常規(guī)、安全可靠、質(zhì)量優(yōu)良、成熟、長壽命并且可調(diào)節(jié)控制的過電壓（過電流）保護技術(shù)和措施和設(shè)備，如過電壓（過電流）、浪涌保護器、避雷器等保護裝置和接地系統(tǒng)。當選配一定數(shù)量的“浪涌保護器”時，應(yīng)該注意其上下級的保護配合。

4.3 公用接地系統(tǒng)

在工程設(shè)計中，將防雷電接地裝置、建筑物金屬構(gòu)件、低壓配電保護線（PE）等電位連接帶（網(wǎng)）、設(shè)備保護地、屏蔽體接地、防靜電接地等連接在一起的接地系統(tǒng)，也稱“綜合保護接地體統(tǒng)”。這樣在雷電電流通過時，室內(nèi)的所有設(shè)施立即形成一個“等電位島”。保證導(dǎo)電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差，不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。完善的公用接地系統(tǒng)，還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。

4.4 浪涌保護器

浪涌保護器是一種由半導(dǎo)體器件和其它阻容元件等組成的固化、靜態(tài)組合體器件。其作用是把竄入電力線、信號線的瞬間過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)姶蟮睦纂婋娏餍狗诺酱蟮?，保護被保護的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊損壞。由于其體積小、安裝更換靈活、靈敏度較高，得到用戶歡迎。使用時，一定要根據(jù)地點場合選擇不同級別的浪涌保護器，并且要把好質(zhì)量關(guān)，選擇優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

5 結(jié)束語

為了使UPS電源可靠工作，保證計算機等設(shè)備正常工作，一定要做好UPS電源防雷電措施。以上或許有諸多不當之處，本人懇請同仁們批評指正。

參考文獻：

[1]系統(tǒng)接地的形式及安全技術(shù)要求[S].GB14050-2008.

[2]建筑物防雷設(shè)計規(guī)范[S].GB50057-2010.