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基础知识:UPS电源系统防雷措施概述(1)【彩世界网

2019-11-21 02:28

(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。

1、要将外部防雷措施和内部防雷措施统筹兼顾,全面规划,切实做好接地和等电位连接。完善设备所在建筑物外部防雷系统,按照国标《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94(2000年版)),安装接闪器,引下线以及防雷接地网等设施。做好机房接地,根据国标《电子计算机房设计规范》(GB50174-1993),交流工作地、直流工作地、安全保护地、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;如果必须分设接地,则必须于两地之间加装等电位共地联结器。

1、联合接地

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。

1、机房空调的基本工作原理

安装接地汇流铜排于天线底座适当位置,也可不用汇流排而将接地线直接连接在支架接地孔上。

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电源、信号、天馈线避雷器接地线及设备工作接地线,必须连接可靠。多股地线汇接一起时,用冷线铜耳压接在一起并用锡焊,再通过铜耳用螺栓固定于接地汇流铜排上。

1、雷电对于UPS电源的危害

四、机房空调的雷电防护

感应雷是雷电在雷云之间和雷云对地放电时,在附近的户外电力线、传输信号线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备,使串连在线路中间或终端设备遭到损坏。雷电波侵入则指通过直击或电磁感应和静电感应沿传输线路侵入的雷电波。根据波传输理论,雷电波在传输过程中波阻抗发生变化会产生反射、折射,可导致波阻抗突变处的电压升高,产生浪涌,加大对设备的危害。移动基站受到感应雷和雷电波侵入的危害主要是通过与基站主设备连接的电源线、信号线、天馈线的电磁耦合或静电感应的形式进入设备的感应过电压波和雷电电磁脉冲。因此,必须在基站设备的电源线、信号线、天馈线的各种接口上加装相应的避雷器。

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。

2、内部安装有防雷器件的机房空调分为两种类型:1)装有不合标准的防雷器件的机房空调.这类是生产厂家为了节省成本,只是象征性地装一组小功率的金属氧化锌压敏电阻MOV,只能对很小的感应雷电有一定的防护作用。2)部分进口机房空调及国内著名机房空调厂生产的机房空调,是根据国际IEC801-5的标准(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8/20μs),安装有标准的防雷器件。而这一类机房空调是否能完好的保护机房空调本身,并达到保护其它后续电源及设备免遭雷电侵害的目的,经长期的监测的统计资料表明,直击雷在一般低压架空线路产生的过电压幅值高达100kV,电信线路高达40~60kV.感应雷电过电压幅值在无屏蔽架空线上最高幅值达到20kV,无屏蔽地下电缆可达10kV,由此可知,即使装有标准防雷器件的机房空调,在其电源线路前端(配电室、房、柜及箱)没有加装有效的高能量防雷器件,这类机房空调同样会遭到雷击损坏。

五、移动基站防雷方案总结

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。

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四、移动基站防雷安装施工

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。

1、机房空调安装在重要设备的前端,所以当雷电直击到低压电源线或在电缆上产生感应雷电时,电源导线上的过电流过电压经过配电系统,首先冲击机房空调,而机房空调稳压范围一般单相在160~260V,三相在320V~460V之间。要防止瞬间10~20kV的雷电冲击波的过电压幅值是不可能的,因此当雷击来临时,它最先受到雷电流的冲击。

用-40×4扁钢焊接避雷针底座防雷引下线至建筑物避雷带或焊接至联合接地网。

(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。

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如果接地电阻达不到要求,可使用接地降阻模块;在高土壤电阻率的地区,使用降阻模块,能有效降低接地电阻,同时,也可有效地降低工程费用。

(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。

二,房空调概述

将天馈、电源、信号避雷器接地线和设备保护地线接至接地汇流铜排上。

机房空调是强电与弱电相结合的精密电子设备,其构成中除大功率的电力元件外,还包括CPU板、逻辑控制板、整流器控制板、逆变器控制板等微电子控制部件。机房空调微电子控制部件的主要元器件是各种集成电路(IC),而IC对电磁环境的要求较高,当IC处于幅度为0.3GS(高斯)的电磁脉冲环境下,会使机器发生误动作,电磁脉冲幅度为0.75GS时,IC元件会出现假性损坏,幅度为2.4GS时,IC元件将出现不可逆永久性损坏。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。

用防水胶带密封天馈线避雷器接吕,密封电源信号组合避雷器进出电缆线与外界接口处。

3、机房空调的安装位置要讲究。依据国际电工委员会ICE1312一1((雷电电磁脉冲的防护》的建筑物分区方法,机房空调机房属LPZ1区,在本区内的物体不可能遭受直接雷击,在本区内的电磁场有可能衰减。就是机房空调应安装在LPZ1区内,同时,为防范雷电流产生的强电磁场*,机房空调放置离墙应有一定的距离,与外墙立柱钢筋引下线的距离≥0.83m,即设备处在雷电流磁场的安全区内。并把机器外壳屏蔽接地,机柜门用导线与地加强连接,机柜内成为LPZ2区。

一 直击雷防护

3、智能化的机房空调中,信号接口或远程控制用通信线接口,有的没有装浪涌电路,有的仅装有小功率的浪涌抑制电路,均无法防止感应雷击,因此其信号或通信线接口也成为雷电波侵入的主要渠道。

用电缆扎带或塑料套管整理保护接地线。

三,机房空调不能阻挡雷电流的侵害的原因

、避雷针防雷接地可采用-40×4镀锌扁钢,在避雷针基座从两个方向引至天面避雷带;并与避雷带作可靠电气焊接,防雷接地的引下线亦应与避雷带焊接连通。

当今的机房空调已在大量引进微处理器监控技术的基础上发展成为一种智能化机房空调.同时,为更好地适应网络环境的要求,机房空调的智能网络功能正向以简单网路管理协议为标准的广域管理结构发展。这样,微电子设备在机房空调上的应用愈来愈广泛。

接通基站电源、等待基站恢复工作,作主叫、被叫测试,若工作正常,则清理安装现场并收拾安装工具,完成避雷器装置安装。

直击雷、感应雷和雷电电磁脉冲等都有可能对机房空调造成损害,因此要做好机房空调的防雷就必须严格遵守《建筑物电子信息系统防雷技术规范》综合防雷系统的要求,做好以下几点:

对天馈线避雷器的接口,每个接口应做好防水处理,方法与基站设备防水处理方法相同,电源、信号避雷器的输入,输出端子也应作好防水处理。

2、机房空调的类型及其特点

、在一些租用民房站,如没有接地,需新建一个合格的联合接地网,地网接地电阻要求小于4Ω。

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二 感应雷和雷电波侵入的防护

机房空调的主要工作过程是滤波—整流—逆变,另外还包括像充电器及蓄电池、锁相同步网络、交流旁路供电通道、微处理器、通信接口等一些辅助工作的单元。

由于移动基站建设环境多样,名个基站所处的环境不同,而且移动基站的数量很多,对基站防雷安装施工应根据安装高效、科学、安全、因地制宜的原则落实好,保证满足客户的需求。

2、要采取多级防护措施。所谓多级防护就是按照电磁兼容的原理,分层次地对雷电流进行削弱,在动力线进户配电柜、楼层配电柜以及机房进户配电盒,安装适配的避雷器。对于有信号或通信接口的机房空调,为防止雷电波从信号或通信线引入,必须在信号或通信线接口处加装相应的信号避雷器。雷电防护的中心内容是泄放和均衡,泄放将雷电流尽可能多的、尽可能远的是泄放于地,而拒之于通信系统之外。均衡是减小雷电流在诸导电物体上产生的电位差,防止雷电流的反击。

2、移动基站防雷安装施工说明

 一,前言

、在天线座的金属构件上安装一个联合接地汇流铜排。将信号线和电源线的金属屏蔽层,基站设备金属外壳,天馈、电源、信号避雷器的接地,天线架金属构件接地均用截面积为10mm2的绝缘多股铜芯线连接到联合接地汇流铜排上。

从主电路结构和不间断供电的运行机制来看,目前技术成熟并已形成产品的各种机房空调主要有3大类:(1)后备式机房空调;后备式机房空调的特点是转换效率高,当市电供电正常时,逆变器处于停止工作状态,负载上得到的是经过简易稳压处理的市电,只有在市电供电不正常时,逆变器启动,向负载供电。其噪声低、价格比较低廉。(2)在线互动式机房空调;在线互动式产品属机房空调的中间型产品,具有稳压精密、运行稳定、智能化和安全保护等特点。因此它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、转换时间短的优点,且价格适中。(3)在线式机房空调(又可分为:双变换在线式机房空调和双向变换串并联补偿在线式机房空调两种);在线式机房空调的特点是在正常情况下无论有无市电,它总是由机房空调的逆变器对负载供电,这样就避免了所有由市电电网电压波动及*带来的影响,真正实现了对负载的无*、稳压、稳频供电,且在由市电供电转换到蓄电池供电时,无转换时间。因此,其供电输出的电源品质高,保护性能最好,但是结构复杂,成本相对较高。

电源避雷器与信号避雷器应共同组装于一个防水防晒的密封铁盒内。

弱电系统中机房空调防雷必要性,网络数据中心机房,安全监控系统机房等都配备了机房空调。当雷电来临时,机房空调能否在正常运行的同时又可确保其所处系统的防雷安全。

降阻模块主要由导电性能良好、化学性能稳定的非金属材料和导电电解介质组成,其内置镀锌金属棒,将其与被保护的地线连接时,则金属接地体与大地的有效接触面积将大大增加,而且由于降阻模块与金属地线连接后,金属接地体与大地的接触电阻将大大降低,从而充分发挥接地模块的降阻作用,使雷电流得以迅速泄流入大地。

综上分析,没有安装防雷器件的机房空调,可以说是没有防雷功能,只能对市电网过电压或很小的杂散电流起到电源净化和保护的作用。当雷击来临时,它本身首先被击坏;内装防雷器件的机房空调,也不能完善地保护其自身,并达到保护其它设备的电源免遭雷电侵害;从架空电源线和信号线上侵入的直击雷过电压和感应雷过电压,是造成智能型机房空调损害的主要原因。因此,加强对机房空调的雷电防护措施是十分必要的,同时也具有重要的现实意义

测试基站所处建筑物接地电阻,并做好测试记录。

1、移动基站防雷安装施工流程

、从联合接地汇流铜排用35mm2绝缘铜芯线引至联合接地网的接地点上焊接。此35mm2铜芯线称之为基站设备接地引入线。

将每个天馈避雷器串接入天馈线紧靠设备的一端。

3、使用接地降阻模块。

移动基站的信号线在进入基站主设备前都是在天面经过很长距离的铺设,由此增加了感应雷侵入概率。为避免感应雷从信号线入侵,可在部分基站安装信号避雷器,避雷器应具有能免遭雷击产生的感应过电压和瞬间浪涌电压危害的双级保护装置,能最大程度降低残压和寄生电容以及快速响应能力。同时信号线在天面部分应套设一定长度的金属管屏蔽。

为了避免感应雷电流和雷电波从基站天馈线侵入基站主设备,损坏设备电子板,所以应在天馈线进入设备的接口串接天馈避雷器。避雷器的工作频率和接口方式要与接站天馈线工作要求相适应,并且应采用高通滤波器设计,能有效的降低插入损耗,不影响基站对信号的收、发。一般的移动基站有六根天馈线,从不同的角度接发信号,因此,每线需要串接一个避雷器。

断开基站电源,同时断开基站内与机壳相连的电源保护地线。

用防锈材料涂覆各焊点。

2、基站天馈线防雷

将电源线、信号线套金属管屏蔽,且屏蔽管至少两点接地,可焊接到避雷带上

安装避雷针。

电源线路与信号线路要分开走线。

三 移动基站接地系统

接地是避雷技术最重要的环节,不管是防直击雷、防侧击雷还是防感应雷最终都是将雷电流安全地引入大地。因此,没有合理、适当、良好的接地装置是不能避雷的。移动基站接系统应采用联合接地,即将天线防雷接地,基站设备保护地,基站设备工作接地,各种避雷器接地等接地系统联合为一个接地系统,但避雷针接地应与其它接地分开引入联合接地装置,两者接地点相距应达5米。采用联合接地网的接地电阻要求不大于10Ω。

基站设备若工作异常,检查避雷器接地次序和线路对应关系并与电信公司相关技术人员联系。

2、移动基站防雷接地处理:

目前移动基站的交流电源主要由市电网提供,由于市电网的不稳定和停电的原因,以及移动基站的工作环境恶劣,条件苛刻,设备市电网的浪涌和遭受雷电过电压损坏的可能性较大。因此必须对基站内电源系统进行分级防护,首先在基站市电入口安装80-120kA电源防雷箱,然后在交流配电柜安装40-60kA电源防雷模块,从而残压降到最低,保护通信设备电源系统安全。

为避免移动基站智能天线遭受雷击,可以在移动基站支架主体杆上焊接一支高度适宜的避雷针,使避雷针足够保护以90度角散开的智能天线,并用95mm 多股双绞线焊接避雷针和天面避雷带。如果条件允许,可以在距天线支架旁3米左右的位置设置一根优化避雷针。避雷针的高度应使基站天线置于其保护范围之内,具体计算方法可根据天线高度并参考滚球法。这样,避雷针与天线分体设置,在雷电发展成放电之前,由于避雷针针尖附近电场强度强,可提前适时的产生一个连续放电路径与雷云的下行先导汇合,将雷电流吸引到自己身上并通过引下线、接地装置安全的将雷电流泻入大地,有效的保护了基站天线和主设备。对于避雷针的材料选择和技术规格可根据移动基站周围环境和当地气候而定。

防雷工程是一项系统工程,因此有效的防护不能只采用单一的防护措施。如果仅考虑对直击雷的防护,而对其他感应雷部分不作防护或防护措施不足,则雷电感应过电压及雷电电磁脉冲将从各种线路侵入基站设备,另外,如接地系统未处理好,则整个防雷系统没有起到安全作用。因此,我们对移动基站防雷设计原则应进行综合防雷设计,坚持“接闪、屏蔽、等电位连接、均压、分流、接地、合理布线”等措施进行综合防雷。

严禁用屋面供水管、室外空调机组、太阳能热水器、金属冷却塔等金属作为基站接地。对于没有地网或地网不合格的移动基站,应新建地网或整改基站地网至合格。

所有焊点要作防锈处理。

断开220V电源线,安装好UPS电源后,再将电源信号组合避雷器,串接入电源、信号线紧靠设备的一端。

1、基站电源防雷

根据基站天线确定优化避雷针的具体位置。

将避雷针底座与屋面楼板用膨胀螺丝栓紧固定,同时安装避雷针支架及避雷针针体。

移动基站大多建于地势高处,如高山、郊区、建筑物上,基站天线往往高出建筑物已有的防雷接闪器,成为雷击高发点。所以,对移动基站的防雷不仅要考虑直击雷的防护,还要考虑对雷电感应的防护,以及对雷电波入侵的防护,对通信线路的屏蔽和建立良好的接地系统,降低接地电阻,进行等电位连接,避免地电位反击。

3、基站信号线防雷

优化避雷针的位置应相距基站天线3米左右,基站天线应处于避雷针保护范围之内。

在防雷安装施工前,应检查移动基站工作是否正常,若正常,则按以下步骤进行安装施工。否则,必须排除基站设备故障后,方可进行安装施工。

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