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。

關鍵詞：雷電；UPS電源；防雷電接地系統；電氣接地系統；公共接地系統；浪涌保護器

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

1 前言

隨著我國經濟快速發展，目前電力設施不斷完善，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，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生，造成計算機所存儲數據和程序丟失和損害，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）傳導雷。遠處的雷電擊中線路或因電磁波產生的極高電壓，由室外電源線和通信線路傳至UPS電源設備上，若防雷電措施做的不好，對UPS電源也會造成危害。

（3）感應雷電。云層之間頻繁放電產生強大電磁波導致共模和差模干擾，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、計算機網絡系統或其它電力電子設備提供不間斷電力供應。當市電輸入正常時，UPS就是一臺市電交流穩壓電源，同時它還向機內電池充電；當市電中斷時，UPS立即在4-10毫秒內或“零”中斷時間內將蓄電池的電源通過逆變轉換的方式向負載繼續供電，使負載維持正常工作，以便使計算機保存數據信息并保護計算機軟硬件不受損害。

UPS是強電與弱電相結合的精密電子設備，其構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

防雷電接地系統一般由外、內部兩個子系統組成。

（1）外部防雷電接地系統由接閃器（含避雷針或塔、避雷帶、避雷網或線單獨設置或組合設置）、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計的外部防雷電系統的規定通道，將雷電能量泄放到大地中去。

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

“防雷電接地系統”是任何工程設計所必須設置系統，也可以稱為是工程項目的基本保護系統，其相關技術理論和實踐已相對成熟，設計時嚴格執行現行國家相關規范、標準。除了要做好外部防雷接地系統和內部防雷接地系統外，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”，在設計前應查詢并落實UPS電源所處地域的環境條件，了解一下是否有雷擊經常發生現象以及水文地質和環境大氣腐蝕條件等地理環境，對防雷電的相關裝置的元器件、金屬構件選擇和接地體的技術條件和質量，應從嚴把關不可草率，以確保UPS電源安全、可靠、長期有效運行。

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

4.2 電氣接地系統

電氣接地系統形式如下兩點：

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

（2）電氣系統的“局部接地系統”，僅限于局部特定場所，如分散布置的供電單元設備系統、遠離主供電系統的局部供小型網絡等設備（如UPS電源）的接地系統。此類接地系統距離主接地系統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程要求，有條件時，最好與主接地系統聯網，以利系統運行更安全可靠。在安裝生產過程中，應該優先采用常規、安全可靠、質量優良、成熟、長壽命并且可調節控制的過電壓（過電流）保護技術和措施和設備，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。當選配一定數量的“浪涌保護器”時，應該注意其上下級的保護配合。

4.3 公用接地系統

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

4.4 浪涌保護器

浪涌保護器是一種由半導體器件和其它阻容元件等組成的固化、靜態組合體器件。其作用是把竄入電力線、信號線的瞬間過電壓限制在設備或系統所能承受的電壓范圍內，或將強大的雷電電流泄放到大地，保護被保護的設備或系統不受沖擊損壞。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，一定要根據地點場合選擇不同級別的浪涌保護器，并且要把好質量關，選擇優質產品。

5 結束語

為了使UPS電源可靠工作，保證計算機等設備正常工作，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]系統接地的形式及安全技術要求[S].GB14050-2008.

[2]建筑物防雷設計規范[S].GB50057-2010.