上海UPS不间断电源作为供电系统,必须从多方面进行线路连接,包括市电的交流输入、UPS的交流输出、通信接口等。严格来说,这三个端口都应该提供过压保护。
UPS电源的过电压保护有两层含义:一方面,来自外部的各种浪涌或电压尖峰对UPS有一定的影响,需要保护;另一方面,这些浪涌或电压尖峰可能会通过UPS影响负载,必要时需要保护。
在配备大型UPS电源的数据中心或控制中心,其所在的楼宇或机房一般有较为完整的整体防雷系统,到达UPS终端的过电压剩余值不高;但小型UPS的使用环境相对较差,因此除了防雷外,还需考虑操作过电压对周围电网的浪涌冲击保护。
过电压保护措施的效果和成本与设备和方案的选择密切相关。
选择较低工作电压和较大电流容量的SPD器件可以降低其剩余电压,但过低的工作电压会导致SPD器件频繁工作和过早失效,而大电流容量则会导致保护成本过高。
一般情况下,防雷不是小容量UPS电源的主要考虑因素,而是电源运行过电压的保护。
在早期设计中,出于成本考虑,小型UPS与其他常见电源产品类似,一般采用14D471氧化锌压敏电阻(MOV)对200Vac输入EMI进行过压保护。
一般14D471变阻器产品的电流容量在6ka以下(8/20 s,一次),在电网稳定的地区没有问题。但在电网不稳定的地区,14D471变阻器相对容易损坏,这是因为与雷电浪涌相比,操作过电压浪涌的幅度较低,但持续时间较长,具有周期性,被电流容量较小的变阻器吸收。
一种方案是增加MOV的电流容量,比如选择20D471、25D471甚至32D471的MOV器件,这样电流容量可以增加到10kA到25 kA左右(8/20 s,一次)。这样既能承受长期或周期性的过电压能量放电,又能将线路上的剩余电压保持在较低水平。但是,这将**增加保护成本(增加数十倍)。
另一种方案是提高MOV的工作电压,例如,使用MOV器件,如14D561或14D621,将工作电压从470伏提高到560伏或620伏。这样,在不改变当前容量的情况下,在不增加成本的情况下,**降低了MOV的作用概率和能量耗散时间。然而,这将增加管线上的残余压力。气体放电管(GDT)是一种新型的SPD器件,由于价格相对便宜。与MOV相比,GDT有以下重要特点:
(1)与MOV相比,gdt具有更好的重复放电特性,不易损坏。
(2)MOV是箝位器件,而GDT是短路器件。GDT一旦动作,就处于类似短路的低阻状态,其短路动作可能持续半个周期(10ms)左右,直到过零才能中断。因此,气体放电管一般需要与短路保护装置(如保险丝或断路器)配合使用。
(3)GDT的工作电压精度低于MOV,通常为10%,而GDT为20%。
对于户外UPS,由于雷电浪涌和过电压操作频繁,考虑到短路保护装置恢复不方便,一般不宜直接使用气体放电管作为过电压保护装置。
由于MOV和GDT的表演特点不同,所以应该也有很大的不同。理想的过电压保护装置要求漏电流小、动作响应快、残压低、不易老化,但现有的单个装置不能完全满足要求。
浪涌冲击下,MOV和GDT器件的剩余电压不同。
为了结合两种设备的特点,UPS电源可以将两种设备结合起来,充分发挥各自的优势。
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