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基础知识:UPS电源系统防雷措施概述

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。

1、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UPS及几家国内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。

2、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。

LPZ1(1区)，该区内的各个物体因在建筑内，不会遭受直接雷击，流经各导体的电流比LPZOB区更小，本区内的雷电电磁场根据屏蔽措施的不同而有不同衰减。

LPZ2(2区)，当需要进一步减小雷电和电磁场时，应引入后续防雷区，并按照需要保护系统所要求的环境选择后续防雷区的要求条件。

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。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，安装适当规格的避雷器。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。

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