目前高等院校校園網(wǎng)絡(luò)日趨普及,肩負(fù)起了教學(xué)和科研的重要使命。為了保證校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全運行,對于供電系統(tǒng)提出了較高的要求。如一般的微機(jī)和服務(wù)器所允許的瞬態(tài)供電中斷時間在8~10ms,如果超出該范圍,就會造成微機(jī)進(jìn)入自檢誤動作狀態(tài),造成數(shù)據(jù)丟失或程序損壞,電網(wǎng)引起的400V瞬態(tài)過電壓就足以造成微機(jī)偶發(fā)性自動關(guān)機(jī)。因此,可以提供高質(zhì)量不間斷的交流電源的UPS,逐漸成為大型微電子關(guān)鍵設(shè)備的必備設(shè)備。我國一些重要的信息部門,局域網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、控制中心等也都配備了UPS電源。UPS電源能夠提供凈化的、不間斷的交流電,但是,UPS能夠兼顧防雷嗎?這是本文重點討論的問題。
UPS電源概述
2.1UPS電源的分類
目前,市場上的UPS電源按其工作方式主要可以分為3大類:在線式,(2)在線互動式,(3)后備式。其中在線式UPS的特點是具有獨立的整流、逆變、充電、旁路和維修旁路系統(tǒng),在工作過程中用戶一直處于逆變器工作狀態(tài),所有的供電都是“再生的”,可獲得高質(zhì)量的純凈的正弦波電源,價格相對昂貴。后備式的特點是轉(zhuǎn)換效率高,當(dāng)市電供電正常時,逆變器不工作,負(fù)載上得到的是經(jīng)過簡易穩(wěn)壓處理的市電,只有在市電供應(yīng)不正常時,逆變器啟動,向負(fù)載供電,價格比較低廉,在重要應(yīng)用場合一般不予選用。在線互動式產(chǎn)品屬UPS的中間型產(chǎn)品,既具有后備式轉(zhuǎn)換率高、可靠性高的優(yōu)點,又具有在線式供電質(zhì)量高、切換時間短的優(yōu)點,且價格適中。近年來,UPS電源的智能化程度提高很快,大部分UPS電源具有微處理器,故障自檢功能以及標(biāo)準(zhǔn)通信端口。
2.2UPS電源的基本工作原理
UPS電源的主要工作過程是濾波整流逆變,另外還包括許多輔助的單元,如:充電器及蓄電池、微處理器、通信接口等。由于UPS電源是安裝在設(shè)備與市電之間的,可以濾除電網(wǎng)中的電磁干擾,因此,給人造成一種假象,UPS電源可以阻擋包括雷電在內(nèi)的所有的電磁脈沖的侵入,事實上并非如此。
雷電對于UPS電源的危害
關(guān)于雷電對于微電子設(shè)備的危害早已為工程技術(shù)人員所熟悉。對于微電子設(shè)備來講,危害最大的是雷電電磁脈沖,它無孔不入,隱含殺機(jī)。根據(jù)我們對有關(guān)事故的統(tǒng)計表明,70%以上的雷擊事故是從電源線侵入的,而UPS電源不能阻擋雷電流的侵入。原因有3。
(1)從2中的討論可知,UPS電源的市電輸入端口是濾波單元,一般包括MEI濾波器與RFI濾波器,而根據(jù)雷電流的頻譜特點,其90%以上的能量集中于1MHz以下,直流成分占60%以上。當(dāng)雷電來臨,UPS位于電源線路的最前端,首當(dāng)其中受到攻擊。
(2)現(xiàn)在不少UPS增加了避雷功能,其原理是在UPS的輸入端增加一個MOV避雷模塊,有些部分進(jìn)口名牌UPS及幾家國內(nèi)著名UPS生產(chǎn)廠家在其UPS內(nèi)部,根據(jù)國際IEC801-5的標(biāo)準(zhǔn)加裝了避雷模塊,抑制吸收電源供電線路輸入端的雷電電壓及電流的強(qiáng)浪涌,其沖擊電流為20KA,沖擊電壓為6kV,波形為8/20。然而統(tǒng)計資料表明,直擊雷電在一般低壓架空線路產(chǎn)生的過壓幅值高達(dá)100kV,電信線路高達(dá)40~60kV。感應(yīng)雷電過壓幅值在無屏蔽架空線上最高標(biāo)準(zhǔn)達(dá)20kV,無屏蔽地下電纜可達(dá)10kV,如果沒有按照規(guī)范設(shè)計的完整的防雷體系,即是這樣的UPS也無法保護(hù)用電設(shè)備不受雷電侵害的。
(3)UPS電源,特別是智能化的UPS電源,本身含有大量的集成電路。而且越來越多的UPS帶有智能管理系統(tǒng),信號線也成為雷電電磁脈沖侵入的通道。正因為此,關(guān)于UPS電源遭受雷電侵害的案例屢見不鮮,特別是在雷暴日比較多的雷擊區(qū)。
如一臺安裝在海南某單位的UPS電源,自安裝后運行半年均很正常,但是在遇到一次雷擊以后,UPS就頻繁出現(xiàn)在開機(jī)運行一段時間后,莫名奇妙地出現(xiàn)從逆變器供電自動轉(zhuǎn)換到交流旁路電源供電的故障。
從雷電災(zāi)害損失事例類型來看,90%以上涉及電腦網(wǎng)絡(luò)及通訊系統(tǒng),而且基本上都有UPS電源。所以一定要對UPS電源及其監(jiān)控系統(tǒng)的雷電防護(hù)引起足夠的重視。
UPS電源的雷電防護(hù)
對UPS電源系統(tǒng)及通信端口的雷電防護(hù),應(yīng)根據(jù)國家規(guī)定的有關(guān)規(guī)范,并根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的具體情況,因地制宜制定出切實可行的解決方案,建立有效的、科學(xué)的、經(jīng)濟(jì)的防雷系統(tǒng)。針