UPS电源系统雷电防护措施

目前高等院校校园网络日趋普及，肩负起了教学和科研的重要使命。为了保证校园网络系统的安全运行，对于供电系统提出了较高的要求。如一般的微机和服务器所允许的瞬态供电中断时间在8~10ms，如果超出该范围，就会造成微机进入自检误动作状态，造成数据丢失或程序损坏，电网引起的400V瞬态过电压就足以造成微机偶发性自动关机。因此，可以提供高质量不间断的交流电源的UPS,逐渐成为大型微电子关键设备的必备设备。我国一些重要的信息部门，局域网数据中心、控制中心等也都配备了UPS电源。UPS电源能够提供净化的、不间断的交流电，但是，UPS能够兼顾防雷吗？这是本文重点讨论的问题。

UPS电源概述

2.1UPS电源的分类

目前，市场上的UPS电源按其工作方式主要可以分为3大类：在线式，(2)在线互动式，(3)后备式。其中在线式UPS的特点是具有独立的整流、逆变、充电、旁路和维修旁路系统，在工作过程中用户一直处于逆变器工作状态，所有的供电都是“再生的”，可获得高质量的纯净的正弦波电源，价格相对昂贵。后备式的特点是转换效率高，当市电供电正常时，逆变器不工作，负载上得到的是经过简易稳压处理的市电，只有在市电供应不正常时，逆变器启动，向负载供电，价格比较低廉，在重要应用场合一般不予选用。在线互动式产品属UPS的中间型产品，既具有后备式转换率高、可靠性高的优点，又具有在线式供电质量高、切换时间短的优点，且价格适中。近年来，UPS电源的智能化程度提高很快，大部分UPS电源具有微处理器，故障自检功能以及标准通信端口。

2.2UPS电源的基本工作原理

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。原因有3。

(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及几家国内著名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。