¿Cómo proteger correctamente el UPS de los rayos y seleccionar un pararrayos?

1.

Los sistemas de información informáticos y otros sistemas de información se utilizan cada vez más en diversas industrias. Los sistemas de información deben generar cada vez más datos, textos e imágenes importantes. y los equipos eléctricos y electrónicos de los sistemas de información son inseparables de un suministro de energía confiable. Si hay un corte repentino de energía durante el trabajo, causará la pérdida o daño de los datos y programas almacenados, lo que resultará en enormes pérdidas económicas. Por lo tanto, el UPS (sistema de energía ininterrumpida), que puede proporcionar energía CA ininterrumpida de alta calidad, se ha convertido gradualmente en un equipo necesario para equipos clave de microelectrónica a gran escala. El suministro de energía UPS se usa ampliamente para proporcionar un suministro de energía ininterrumpido confiable y seguro para sistemas de comunicación, sistemas de redes de información informática y equipos electrónicos de potencia. Por ejemplo, las salas de computadoras de los centros de datos de redes financieras, las salas de computadoras de sistemas de monitoreo de seguridad, etc., están equipadas con UPS. fuentes de alimentación. Cuando cae un rayo, ¿puede la fuente de alimentación del UPS funcionar normalmente garantizando al mismo tiempo la seguridad de protección contra rayos del sistema en el que se encuentra? Basado en el principio de funcionamiento básico y las características del suministro de energía UPS, este artículo analiza el daño causado por rayos al suministro de energía UPS y propone medidas de protección contra rayos para el sistema de suministro de energía UPS.

II. Descripción general de la fuente de alimentación UPS

1. Principio de funcionamiento básico de la fuente de alimentación UPS

El principal proceso de trabajo de la fuente de alimentación UPS es filtrado-rectificación-. Además, incluye algunas unidades de trabajo auxiliares como cargadores y baterías, redes de sincronización con bloqueo de fase, canales de alimentación de derivación de CA, microprocesadores, interfaces de comunicación, etc.

2. Tipos y características de SAI. Desde la perspectiva de la estructura del circuito principal y el mecanismo operativo del suministro de energía ininterrumpida, actualmente existen tres categorías principales de UPS con tecnología y productos maduros: (1) UPS de respaldo se caracteriza por una alta eficiencia de conversión cuando el eléctrico; El suministro de energía es normal, el inversor está en un estado de funcionamiento detenido y la carga recibe la energía de la red que se ha sometido a una simple estabilización de voltaje. Solo cuando la fuente de alimentación de la red es anormal, el inversor arranca y suministra energía a la carga. Tiene poco ruido y un precio relativamente bajo. (2) UPS interactivos en línea los productos interactivos en línea son productos intermedios de UPS y tienen las características de estabilización de voltaje precisa, operación estable, inteligencia y protección de seguridad. Por lo tanto, no solo tiene las ventajas de una alta tasa de conversión de respaldo y alta confiabilidad, sino que también tiene las ventajas de una alta calidad de suministro de energía en línea, un tiempo de conversión corto y un precio moderado. (3) UPS en línea (se puede dividir en dos tipos: UPS en línea de doble conversión y UPS en línea de compensación serie-paralelo de conversión bidireccional la característica del UPS en línea es que, en circunstancias normales, independientemente de si hay red eléctrica, siempre hay energía eléctrica); alimentado por El inversor UPS suministra energía a la carga, evitando así todos los efectos de las fluctuaciones de voltaje y las interferencias de la red eléctrica, logrando realmente un suministro de energía de voltaje y frecuencia estable y libre de interferencias a la carga, y convirtiendo la fuente de alimentación principal Cuando La batería está alimentada, no hay tiempo de conversión. Por lo tanto, la potencia de salida de su fuente de alimentación es de alta calidad y tiene el mejor rendimiento de protección, pero la estructura es compleja y el costo es relativamente alto.

El UPS actual se ha convertido en un UPS inteligente basado en la amplia introducción de la tecnología de monitoreo por microprocesador. Al mismo tiempo, para adaptarse mejor a los requisitos del entorno de red, la función de red inteligente de UPS se está desarrollando hacia una estructura de gestión de área amplia basada en el Protocolo Simple de Gestión de Red. De esta forma, los equipos microelectrónicos se utilizan cada vez más en los SAI.

3. El daño de los rayos al suministro de energía del UPS

Como se puede ver en la discusión en 2, el UPS es un equipo electrónico de precisión que combina electricidad fuerte y electricidad débil. Para componentes eléctricos de alta potencia, UPS, también incluye componentes de control microelectrónico como placa de CPU, placa de control lógico, placa de control del rectificador, placa de control del inversor, etc. Los componentes principales de los componentes de control microelectrónico del UPS son varios circuitos integrados (CI), y los CI tienen requisitos más altos para el entorno electromagnético. Cuando el CI se expone a un entorno de pulso electromagnético con una amplitud de 0,3 GS (Gauss), la máquina no funcionará correctamente. , cuando la amplitud del pulso electromagnético es de 0,75 GS, los componentes del IC se dañarán falsamente, y cuando la amplitud es de 2,4 GS, los componentes del IC se dañarán de forma irreversible y permanente. Para los equipos microelectrónicos, lo más dañino es el pulso electromagnético del rayo, que es omnipresente y contiene intenciones asesinas.

La fuente de alimentación del UPS no puede bloquear el daño causado por la corriente del rayo por las siguientes tres razones:

1. El UPS se instala frente a equipos importantes, por lo que cuando el rayo golpea directamente el bajo voltaje. línea eléctrica o en Cuando se producen rayos inducidos en los cables, la sobrecorriente y el sobrevoltaje en los conductores de energía pasan a través del sistema de distribución de energía y afectan primero al UPS. El rango de regulación de voltaje del UPS generalmente está entre 160 ~ 260 V para monofásico y 320 V ~ 460 V. por tres fases. Es imposible evitar la amplitud de sobretensión de la onda de choque instantánea del rayo de 10 ~ 20 kV, por lo que cuando llega un rayo, es el primero en ser impactado por la corriente del rayo.

2. Los SAI con dispositivos internos de protección contra rayos se dividen en dos tipos: 1) SAI con dispositivos de protección contra rayos deficientes. Para ahorrar costes, el fabricante sólo instala simbólicamente un juego de varistores metálicos de óxido de zinc MOV de baja potencia, que sólo pueden ofrecer una cierta protección contra rayos inducidos muy pequeños. 2) Algunos UPS importados y producidos por famosas fábricas nacionales de UPS se basan en el estándar internacional IEC801-5 (supresión y absorción de fuertes sobretensiones de voltaje y corriente de rayo en el extremo de entrada de la línea de suministro de energía, con una corriente de impacto de 20 kA y una tensión de impacto de 6 kV, la forma de onda es de 8/20 μs) y se instalan dispositivos de protección contra rayos estándar. ¿Puede este tipo de UPS proteger completamente el UPS y lograr el propósito de proteger otras fuentes de alimentación y equipos posteriores contra daños por rayos? Las estadísticas de monitoreo a largo plazo muestran que la amplitud de sobretensión generada por la caída directa de rayos en líneas aéreas generales de bajo voltaje aumenta. hasta 100kV, líneas de telecomunicaciones hasta 40~60kV. La amplitud máxima de la sobretensión inducida por rayos en líneas aéreas no blindadas alcanza los 20 kV, y los cables subterráneos no blindados pueden alcanzar los 10 kV. Se puede observar que incluso un UPS equipado con dispositivos de protección contra rayos estándar tiene una gran amplitud en el extremo frontal de su línea eléctrica (potencia). sala de distribución, habitaciones, gabinetes y cajas) sin dispositivos efectivos de protección contra rayos de alta energía, este tipo de UPS también resultará dañado por los rayos.

3. En los UPS inteligentes, algunas interfaces de señal o interfaces de línea de comunicación de control remoto no están equipadas con circuitos contra sobretensiones, y algunas solo están equipadas con circuitos de supresión de sobretensiones de baja potencia, que no pueden evitar la inducción. por lo que su interfaz de línea de señal o comunicación también se ha convertido en el principal canal de intrusión de ondas de rayos.

En resumen, se puede decir que un SAI sin dispositivos de protección contra rayos no tiene función de protección contra rayos y sólo puede purificar y proteger el suministro de energía contra sobretensiones de la red eléctrica municipal o corrientes parásitas muy pequeñas. Cuando cae un rayo, él mismo se destruye primero; un UPS con dispositivos de protección contra rayos incorporados no puede protegerse perfectamente y proteger el suministro de energía de otros equipos de los rayos directos de las líneas eléctricas aéreas y las líneas de señal. Las sobretensiones por rayos son las principales causas de daños a los SAI inteligentes. Por lo tanto, es muy necesario fortalecer las medidas de protección contra rayos para el suministro de energía UPS, y también tiene una importancia práctica importante.

4. Protección contra rayos de la fuente de alimentación del UPS

Los rayos directos, los rayos de inducción y los pulsos electromagnéticos del rayo pueden causar daños a la fuente de alimentación del UPS, por lo que es necesario hacer un buen trabajo en caso de rayos. Protección del UPS Cumpla estrictamente con los requisitos del sistema integral de protección contra rayos en las "Especificaciones técnicas para la protección contra rayos de los sistemas de información electrónicos de edificios" y haga lo siguiente:

1. medidas y medidas internas de protección contra el rayo, y Planificar y asegurar de forma integral la puesta a tierra y la conexión equipotencial. Mejorar el sistema de protección contra rayos externo del edificio donde se ubica el equipo. De acuerdo con la norma nacional "Código de diseño de protección contra rayos para edificios" (GB50057-94 (edición 2000)), instalar terminales aéreos, bajantes, rejillas de puesta a tierra de protección contra rayos. y otras instalaciones. Haga un buen trabajo al conectar a tierra la sala de computadoras De acuerdo con el estándar nacional "Código de diseño de salas de computadoras electrónicas" (GB50174-1993), se debe usar un conjunto de dispositivos de conexión a tierra para el lugar de trabajo de CA, el lugar de trabajo de CC, la tierra de protección de seguridad, y conexión a tierra de protección contra rayos, y la resistencia de la conexión a tierra está de acuerdo con el requisito del valor mínimo. Si es necesaria una conexión a tierra separada, se debe instalar un conector de conexión a tierra equipotencial entre las dos tierras;

2. Se deben tomar medidas de protección multinivel. La llamada protección multinivel consiste en debilitar la corriente del rayo en capas de acuerdo con el principio de compatibilidad electromagnética e instalar pararrayos adecuados en los gabinetes de distribución de la línea eléctrica, gabinetes de distribución de piso y cajas de distribución de entrada a la sala de computadoras. Para UPS con interfaz de señal o comunicación, para evitar que se introduzcan ondas de rayos desde la línea de señal o comunicación, se debe instalar un descargador de señal correspondiente en la interfaz de la línea de señal o comunicación. El contenido principal de la protección contra rayos es la descarga y la ecualización. La descarga descarga la mayor cantidad posible de corriente del rayo a tierra y la mantiene fuera del sistema de comunicación. El equilibrio consiste en reducir la diferencia de potencial generada por la corriente del rayo en varios objetos conductores y evitar el contraataque de la corriente del rayo.

3. La ubicación de instalación de la fuente de alimentación del UPS debe ser particular. Según el método de zonificación de edificios de la Comisión Electrotécnica Internacional ICE1312-1 (Protección contra rayos electromagnéticos), la sala de suministro de energía del UPS pertenece a la zona LPZ1. Es poco probable que los objetos en esta zona estén expuestos a rayos directos y electromagnéticos. El campo en esta zona puede atenuarse. Es decir, la fuente de alimentación del UPS debe instalarse en la zona LPZ1. Al mismo tiempo, para evitar fuertes interferencias del campo electromagnético causadas por la corriente de los rayos, la fuente de alimentación del UPS debe colocarse en una determinada zona. La distancia desde la pared y la distancia desde el conductor de bajada de la barra de acero de la columna de la pared exterior es ≥0,83 m, es decir, donde está ubicado el equipo. En la zona segura del campo magnético de la corriente del rayo, la carcasa de la máquina debe estar protegida y conectado a tierra y la puerta del gabinete debe estar conectada a tierra con cables. El gabinete debe convertirse en la zona LPZ2.

4 Selección e instalación de pararrayos (SPD)

Pararrayos. deben ser productos con calidad confiable, excelente rendimiento y registrados en los departamentos pertinentes.

1 Al elegir SPD, debe cumplir con los siguientes tres requisitos básicos: 1) Después de instalar SPD, no es necesario instalarlo. Cuando se produce una sobretensión, el SPD no debe afectar el funcionamiento normal del sistema eléctrico (electrónico). 2) Después de instalar el SPD, si se produce una sobretensión, el SPD puede soportar la corriente del rayo esperada sin sufrir daños y puede bloquearlo. sobretensión y sobretensión. 3) Después de que pase la sobrecorriente, el SPD debería regresar rápidamente al estado de alta resistencia y cortar la libre frecuencia eléctrica.

2. Generalmente, el SPD se instala en el equipo protegido y en el extremo frontal del UPS. Todos los cables de conexión del SPD deben ser lo más cortos posible, especialmente el cable de tierra, cuya longitud no debe ser lo más corta posible. mayor a 0,5 m. Todas las conexiones deben ser regulares y rectas, y el diámetro del cable debe cumplir con los requisitos de la Tabla 4-1:

Nivel de protección Sección transversal del cable tipo SPD (mm2)

Fase de conexión del SPD cable cable de cobre El terminal de tierra del SPD está conectado al cable de cobre

El tipo de interruptor de primer nivel o tipo limitador de voltaje 16 25

El tipo limitador de voltaje de segundo nivel 10 16

El límite de tercer nivel Tipo de presión 6 10

El tipo de límite de presión del cuarto nivel 4 6

Nota: El SPD híbrido se selecciona en función del área de la sección transversal del correspondiente nivel de protección.

5. Conclusión

Con la mejora continua de la inteligencia del suministro de energía UPS, el suministro de energía UPS ya no es solo un producto completo que puede continuar suministrando energía a la carga después de la finalización. La red eléctrica está cortada. Es un centro de suministro de energía local, altamente confiable, completamente funcional y altamente inteligente que desempeña un papel muy importante para garantizar la seguridad de los datos y la fluidez de la red de información. Buen trabajo en protección contra rayos de la fuente de alimentación UPS.

La protección contra rayos del sistema de suministro de energía UPS es una tarea altamente técnica y profesional, que se lleva a cabo mejor bajo la guía de los departamentos pertinentes y técnicos profesionales. Se debe prestar atención a una consideración integral y sistemática del problema, y ​​se deben considerar de manera integral varios factores como la protección contra rayos, el blindaje, la conexión a tierra, la equipotencialidad y la protección contra rayos por zonas. Con el desarrollo continuo de la tecnología UPS, se impondrán mayores requisitos a la protección contra rayos de los sistemas de energía UPS.