科士达UPS电源 应用中的误区及过电压防护

1.科士达UPS电源过电压防护概念的变化

当远处发生雷击时，雷电浪涌通过电网或通讯线路传输到设备端，虽然不一定立即损毁设备，也会对设备内部造成累计性损害。另外，随着经济的快速发展，设备遭受来自线路上的其它浪涌干扰(例如各种动力设备启动运行时对电网所带来的操作过电压现象)的可能性也很高，其对设备的影响可能更大。

因此，再简单直观地认定“没有雷电就不需要过电压防护”，显然是不正确的。可以说，目前的过电压防护工作已经由传统的防雷转向直击雷、雷电电磁脉冲、地电位反击和操作过电压的综合防护。

2.科士达UPS电源应用中的“防雷”误区

2.1误区之一：“防雷器”只是防雷

在科士达UPS电源实际应用中，经常会遇到这种情况：明明是晴空万里，感觉不到任何雷电的现象，科士达UPS电源内置的“防雷器”却损坏了。用户说是科士达UPS电源机器质量有问题，可科士达UPS电源本身却仍然可以继续正常工作。

如果附近没有重型的动力设备，要想用“操作过电压”来说服用户，恐怕也不太容易。事实上，国外对此类普通低压配电线路上的各种电压浪涌情况，也有不少统计和报道。例如美国的一则统计表明：在10000小时内，在线间发生的各种电压值浪涌的次数，超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V的就有300余次。

可想而知，根本不需要雷电作用，要让“防雷器”动作或损坏，是完全可能的。

2.1误区之二：廉价“防雷器”也防雷

不少用户出于对相关规定的考虑，要求科士达UPS电源在较低价格的条件下，也要配置“防雷器”，个别厂家为了“满足”用户要求，随便装个小压敏电阻也称作“有防雷”。事实上，一般小通流容量的压敏电阻只能具备一定的过电压防护作用，如果确实需要防雷，就必须考虑足够的通流容量器件及相关的成本。

3.科士达UPS电源的过电压防护需求

科士达UPS电源作为供电系统，必然存在来自多个方面的线路连接，包括市电交流输入、科士达UPS电源交流输出、通信接口等。严格来说，这三个端口都应设置过电压防护。本文主要讨论交流端口的操作过电压防护问题。科士达UPS电源的过电压防护包含两重的意义：一方面，来自外部的各种浪涌或电压尖峰对科士达UPS电源构成一定影响，需要进行防护;另一方面，这些浪涌或电压尖峰有可能透过科士达UPS电源影响到负载，必要时也需要进行防护。

4.小容量科士达UPS电源的电源过电压防护特征

配置大型科士达UPS电源的数据中心或控制中心，其所在的建筑物或机房一般都具备比较完善的整体防雷系统，到达科士达UPS电源端的过电压残值不高;而小科士达UPS电源的使用环境则比较差，除了防雷，还要考虑对周边电网上的操作过电压的浪涌冲击防护。

另一方面，大型科士达UPS电源成本空间较多，防护方案容易实现;而小科士达UPS电源则成本捉襟见肘，所能采用的防护手段和器件有限。

5.小容量科士达UPS电源的电源过电压防护方案

过电压防护措施的效果和成本与其器件和方案的选择有着重要的关系。选择较低动作电压和较大通流容量的SPD器件可以降低其残压，但动作电压太低会由于电源的不稳造成SPD器件频繁动作而提前失效，通流容量较大则造成防护成本过高。通常情况下，小容量科士达UPS电源主要还不是考虑防雷，而是对电源操作过电压的防护。

5.1早期的方案

在早期的设计中，出于成本考虑，小UPS与其他普通电源产品类似，一般是在220Vac输入EMI上采用14D471的氧化锌压敏电阻(MOV)进行过电压防护。

一般的14D471压敏电阻产品，其通流容量大约在6kA(8/20μs，一次)以下，这在电网稳定的地区没有问题，但是在电网不稳定的地区，采用14D471的压敏电阻是比较容易损坏的，这是由于操作过电压浪涌与雷电浪涌相比，幅度虽然较低，但持续时间较长，而且呈周期性，这对于通流容量较小的压敏电阻来说，吸收浪涌的热量连续积累而来不及散发，是非常容易损坏的。

5.2方案的改进

一种方案是增加MOV的通流容量，例如选用20D471、25D471甚至32D471的MOV器件，使通流容量提高到10kA至25KA(8/20μs，一次)左右。这样，既能够承受较长时间或周期性的过电压能量泻放，也能够令线上的残压保持在较低水平。不过，这会使防护成本大大增加(数十倍的增加)。

另一种方案是增加MOV的动作电压，例如选用14D561或14D621等MOV器件，使动作电压从470V提高到560V或620V。这样，在不改变通流容量的情况下，大大减少了MOV的动作机率和泻能时间，而又不增加成本。不过，这会使线上的残压有所提高。

气体放电管(GDT)是一种新型的适合采用的SPD器件，由于其价格也还比较便宜。与MOV相比较，GDT具有如下重要的特点：

A).GDT比之MOV具有较好的重复放电特性，不易损坏。

B).MOV是箝位型元件，而GDT则是短路型元件。一旦GDT动作之后，呈近似短路的低阻状态，其短路动作将可能持续半个周波(10ms)左右，直至过零点时才能中断。因此，气体放电管一般需要与短路保护器件(例如保险丝或断路器等)配合使用。

C).GDT的动作电压精度较MOV要低，通常MOV的动作电压精度为±10%，而GDT的动作电压精度为±20%。

对于户外型科士达UPS电源，由于雷电浪涌及操作过电压频繁，考虑到短路保护器件的恢复并不方便，一般不宜直接采用气体放电管作过电压防护器件。

5.3组合方案

由于MOV和GDT具有不同的性能特点，其应用也有较大差异。理想的过电压防护器件要求漏电流小、动作响应快、残压低、不易老化等，而现有单一器件并不能完全符合要求。

为了结合两种器件的特点，可以将两种器件进行组合使用，以发挥器件各自所长。

两种器件串联使用的方式，MOV的漏电流比GDT要大，而GDT则不存在该问题;但GDT则存在跟随电流的问题，与MOV串联使用后，MOV对其具有一定的限流作用，并可以及时地中断跟随电流。

在实际应用中，还可以改进，在放电管两端并接电容器。发生电涌时，电容器初始充电状态相当于短路，令MOV率先导通，同时电容器又作为GDT的蓄能元件;电容器充电完毕，GDT导通并形成电容器的放电回路。

为了降低负载端的残压幅度，还需要同时在UPS的输出端加一级SPD，这样就构成了两级SPD防护网络。SPD1作为第一级过电压防护器件，电涌入侵时有较高的残压，而SPD2则作为第二级过电压防护，其残压较低。

过电压防护器件的故障同样也是科士达UPS电源的故障，同样会给科士达UPS电源的使用和维护带来极大的不便，在较低成本的条件下，选择设计适当的过电压防护措施，已经成为现代科士达UPS电源应用的重要环节。

1、电话配线箱(架)如有通信电缆线，则必须要安装通信电缆的屏蔽的铝层要防雷接地。

2、电话配线箱必须与主机必须有分别到时接地，否则，即使安装防雷设备也无效，因为它对地并没有形成回路。

3、程控交换机机房防雷接地要求

(1)程控交换机内部虽设有防雷装置，但程控交换机的接地必须可靠，否则防雷装置将不起作用。接地质量好坏对通话质量有很大影响，同时对防雷及工作人员的安全起保护作用。

(2)程控交换机的接地要求和其它通信设备一样，比较严格。接地电阻不得大于5欧姆，接地良好与否，直接影响着外线通话质量。

(3)程控交换机机房防雷接地点应从接地点直接通过电线与大地连接，不能与其它接地点共用。

科士达UPS电源程控交换机机房注意事项

1、程控交换机机房应干燥、通风，无腐蚀气体，无强电磁干扰。

2、程控交换机周围空间不要太拥挤，以利于散热；

3、程控交换机机房湿度应保持小于80%，湿度恒定在25摄氏度左右，有条件时应安装相应设施。

4、避免安装在阳光直射、太冷太热或潮湿的地方(温度范围：0℃～40℃，湿度范围：60%以下)；

5、避免安装在经常振动、灰尘多或会接触水、油的地方

6、避免接近高频机器或电子焊接器及收音机或手机天线(包括短波)

7、提供弱电专用地线系统，对地阻抗必须≤3欧姆

8、程控交换机机房尽量安装防静电地板

9、程控交换机机房防雷接地应遵循本说明书中所述接地要求，要单独、良好接地。

10、检查供电电源是否在195V～265V的范围内，防止因电源电压突变、波动等现象而引起交换机工作出现异常。建议选用科士达UPS电源。

11、接通电源后，面板(微机指示灯)灯闪烁，表示机器已经正常工作。

12、程控交换机与其他设备之间应保持相应距离，更禁止其他设备与交换机叠放。

程控交换机机房布线及环境要求

程控交换机机房布线非常重要，它的好坏直接影响到通话质量，若串入高压电，甚至威胁到机器以及人身安全。

1、不要将电话线与交流电源、电脑、电报机等连线并行布设，如果靠近这些线应做屏蔽；

2、避免程控交换机与电脑等其它办公设备共用同一电源插座，可能会产生噪声干扰；

3、布线时应先将系统电源关闭，布完线再打开，布错线可能会导致系统不能正常工作；

4、程控交换机主机到分机线的最大距离：普通话机/约1500m；专用话机/约360m；

科士达UPS电源程控交换机机房环境要求

1、避免安装在阳光直射、太冷太热或潮湿的地方(温度范围：0℃～40℃，湿度范围：60%以下)；

2、避免安装在经常振动、灰尘多或会接触水、油的地方；

3、避免接近高频机器或电子焊接器及收音机或手机天线(包括短波)；

4、提供弱电专用地线系统，对地阻抗必须≤3欧姆

5、北方城市尽量安装防静电地板

总结：程控交换机可以通过故障诊断程序对故障进行检测和定位，以发生故障时紧急处理迅速及时，因此它在维护管理上和可靠性上带来了好处；灵活性大。为适应交换机外部条件的变化，增加的新业务往往只需要改变软件(程序和数据)就能满足不同外部条件(如市话局、长话局等的不同需求)的需要；便于利用电子器件的最新成果，使整机技术上的先进性得到发挥。

在线式科士达UPS电源，市电正常时它的输出经过整流/逆变过程，同时对蓄电池浮冲，市电中断时由蓄电池经逆变器向负载供电，即科士达UPS电源的逆变器一直处于工作状态。后备式的科士达UPS电源只有当市电中断时或电压低于170V时才启用逆变电路，正常时由市电直接输出，通常容量小于3KVA。在线互动式UPS介于两者之间。

科士达UPS电源同时具备稳压、滤波等功能，有些科士达UPS电源可以在故障或过载时改由市电旁路供电。

后备式的电压输出有较大的波动，在170V-260V之间，采用高速继电器实现市电和蓄电池之间的转换，转换时间小于10毫秒。在线式始终使用逆变电路工作，其电压的稳定性高，基本上在220V±5%范围内，对蓄电池基本不存在转换时间;与市电旁路转换采用静态开关，转换时间可以达到微秒级。

科士达UPS电源输出精度高、转换时间快，同时造价较高(约为EPS的两倍)，平时能耗大(在线式)，主机寿命较短(8-10年)。

EPS有点类似于后备式的科士达UPS电源，平时逆变器不工作，市电断电时才投入蓄电池。一般不对电源进行恒流、恒压处理。通常采用接触器转换，切换时间均为0.1～0.25S。其优点是结构较简单，造价较低，平时能耗小无噪音，主机寿命长(15-20年)，可适应于电感性、电容性及综合性负载，需要时可实现变频软启动。

科士达UPS电源蓄电池在使用的过程时，有时候我们会发现蓄电池的使用时间明显比以前短了，这是因为蓄电池的容量已经不足了，导致蓄电池容量不足的原因有那些呢？本章就跟大家探讨一下：

1、长期的储存，有的客户在买到蓄电池后，由于没有来得及安装，蓄电池就一直放着，存放的温度以及环境对电池有很大的影响，如果长时间这样储存，很容易引起电池容量不足的；

2、蓄电池的正极板腐蚀，电池充放电循环的容量，很容易受到蓄电池的正极板影响，深循下的容量下降与正极板的质量偏差也是密切相关的，正极板容易出现问题而影响蓄电池容量的常见原因有：正极板的多次放电循环使用小孔聚集增多，使大孔不断增加，从而破坏了正极结构，导致活性物脱落。还有就是正极板栅受到外界因素腐蚀变形，这些都是严重影响蓄电池的容量。

3、由于各种原因引起的负极板硫酸盐化，也是导致电池容量不足的一个原因。

导致蓄电池容量不足的原因主要有这些，我们在使用蓄电池的时候，要给蓄电池进行一些简单的维护，增加其使用率，延长寿命，让蓄电池更好的为电力系统服务。

（1）关于同步切换功能。目前，除了额定输出功率小于500VA的方波输出的离线式科士达UPS电源仍在采用无市电同步功能的转换控制外，凡是输出功率在1KVA及以上的UPS电源在执行市电供电到逆变器供电转换操作时，都应该具有市电同步切换功能，以保证逆变器和旁路电源具有同相位和同频率的输出特性。由于各生产厂家的产品锁相同步电路的完善程度有相当差异，因此用户在选购科士达UPS电源时，应注意它的锁相同步电路的工作特性。

1）锁相同步控制电路具有较强的市电输入电压的锁相同步捕捉能力，主要表现为科士达UPS电源在市电输入电压变化较宽的范围内，市电正弦波都能对逆变器输出的正弦波进行同步控制。

2)科士达UPS电源在进行切换操作时，交流旁路电源与逆变器电源间的相位差越小越好。应考虑使用场合的供电电网的频率稳定性。若使用市电时，一般的在线式科士达UPS电源的同控制电路都能够满足要求。而对于工作在频率波动大的小电网，要想成功地实现同步切换操作，需选用具有适应相应功能的科士达UPS电源。

（2）抗电容负载的冲击能力。对整流滤波型负载而言，由于整流器的后面都连接有大容量的滤波电容，这样，它要求科士达UPS电源所提供的峰值电流远大于科士达UPS电源驱动电阻性负载时所需提供的峰值电流。衡量科士达UPS电源带容性负载能力大小的指标是峰值系数。它的定义是：用同一正弦波交流电源在带整流滤波型负载时所出现的最大容性峰值电流同带纯阻性负载时所产生的最大峰值电流的比。进行上述比较的前提是容性负载和阻性负载具有相同的阻抗值。

In der praktischen Anwendung der Stromversorgung von Kosta UPS begegnen wir oft dieser Situation: Der klare Himmel ist zehntausend Meilen, kein Donner und Blitz kann gespürt werden, aber der eingebaute "Blitzschutz" der Stromversorgung von Kosta UPS ist beschädigt.Die Benutzer sagen, dass die Qualität der UPS -Stromversorgung nicht gut ist, aber die UPS -Stromversorgung selbst kann weiterhin normal funktionieren.



Wenn es in der Nähe keine schwere Leistungsausrüstung gibt, kann es nicht einfach sein, die "Betriebsspannung" für Benutzer zu verwenden.In der Tat gibt es viele Statistiken und Berichte über verschiedene Spannungswellen auf solchen gemeinsamen Niederspannungsleitungen im Ausland.So zeigt eine U S -Statistik, dass in 10.000 Stunden die Anzahl der Schwellungen verschiedener Spannungswerte, die on line auftreten, mehr als 800 -mal höher ist als die ursprüngliche Betriebsspannung, von der mehr als 300 über 1.000 V auftreten.



Es ist denkbar, dass eine Blitzwirkung überhaupt nicht nötig ist. Es ist durchaus möglich, dass der "Blitzschutz" funktioniert oder beschädigt wird.



2.1 Mythos 2: Günstige Blitzschützer sind Blitzschützer



Unter Berücksichtigung der einschlägigen Vorschriften verlangen viele Anwender, dass die Stromversorgung von Kosta UPS zu einem niedrigeren Preis mit "Blitzschutz" ausgestattet wird. Um den Anforderungen des Anwenders gerecht zu werden, installieren einzelne Hersteller einen kleinen Varistor beiläufig, auch bekannt als "Blitzschutz".In der Tat können die Varistoren mit geringer Stromkapazität nur gegen Überspannung schützen. Wenn Blitzschutz wirklich benötigt wird, müssen ausreichende Stromkapazitäten und damit verbundene Kosten berücksichtigt werden.



3. Anforderungen an den Schutz der Überspannung von Corstal UPS Netzteil



Als Stromversorgungssystem muss die Stromversorgung von Kosta UPS aus vielen Aspekten bestehen, wie z.B. der City Power AC Eingang, die Kosta UPS Netzteil AC Ausgang, Kommunikationsschnittstelle usw.Streng genommen sollten alle drei Ports mit Überspannungsschutz ausgestattet werden.In diesem Beitrag wird vor allem der Überspannungsschutz des Wechselstromanschlusses diskutiert.Der Überspannungsschutz der Corstal -UPS -Stromversorgung hat zwei Bedeutungen: Einerseits haben verschiedene Wogen oder Spannungsspitzen von außen bestimmte Auswirkungen auf die Corstal -UPS -Stromversorgung und müssen geschützt werden; andererseits können diese Wogen oder Spannungsspitzen die Last durch die Corstal -UPS -Stromversorgung beeinflussen und müssen auch bei Bedarf geschützt werden.deckungsgleich;



4. Eigenschaften des Überspannungsschutzes der Kleinlastversorgung Corstal UPS



Das Rechenzentrum oder das Rechenzentrum mit einer Großversorgung von Kosta UPS verfügt in der Regel über ein relativ perfektes Gesamtblitzschutzsystem in seinem Gebäude oder Computerraum, und der Restwert der Überspannung an der UPS -Netzklemme von Kosta ist nicht hoch; während die Einsatzumgebung der kleinen Kosta UPS Stromversorgung relativ schlecht ist, sollten wir auch das umliegende Stromnetz berücksichtigen.Schockschutz für die Betriebsspannung.



Auf der anderen Seite ist der Kostenspielraum der großen Kosta UPS Stromversorgung groß, und das Schutzsystem ist leicht zu realisieren; während die Kosten für die kleine Kosta UPS Stromversorgung begrenzt ist und die Schutzmittel und Geräte verwendet werden können, sind begrenzt.



5. Überspannungsschutz für die Stromversorgung für kleine Kapazität Costa UPS



Die Wirkung und die Kosten der Überspannungsschutzmaßnahmen hängen eng mit der Auswahl der Geräte und Systeme zusammen.Die Restspannung kann durch die Wahl von SPD -Geräten mit geringerer Betriebsspannung und größerer Stromkapazität verringert werden, aber zu niedrige Betriebsspannung führt zu häufigem Betrieb von SPD -Geräten und vorzeitigem Ausfall aufgrund von Netzinstabilität, und die Schutzkosten sind zu hoch, wenn die Stromkapazität groß ist.In der Regel berücksichtigt die kleine Kapazität Corstal UPS Netzteil keinen Blitzschutz, sondern den Schutz des Netzbetriebs Überspannung.



5.1 Frühprogramme



In der frühen Konstruktion, aufgrund von Kostenerwägungen, war kleine UPS ähnlich wie andere gemeinsame Netzteile, in der Regel mit 14D471 Zinkoxid varistor (MOV) auf 220Vac Eingang EMI für Überspannungsschutz.



In der Regel haben 14D471 varistor Produkte eine Stromkapazität von weniger als 6kA (8 /20us, einmal), was in Bereichen mit stabilem Stromnetz kein Problem ist. In Bereichen mit instabilem Stromnetz ist der Einsatz von 14D471 varistor jedoch anfälliger für Schäden. Dies ist auf die Betriebsüberhöhung im Vergleich zum Blitzschlag zurückzuführen, obwohl die Amplitude geringer ist.Aber es dauert lange und ist periodisch, was sehr einfach ist, die Piezowiderstände mit geringerer Stromkapazität zu beschädigen, weil die von der Überspannung absorbierte Wärme sich kontinuierlich ansammelt und nicht so viel ausstrahlt wie sie.



Verbesserung des 5.2 -Programms



Eine Lösung ist die Erhöhung der aktuellen Kapazität von MOV, wie z.B. mit 20D471, 25D471 oder sogar 32D471 MOV -Geräten, so dass die aktuelle Kapazität auf etwa zehn kA bis 25 KA (8 /20 ugs, einmal) erhöht werden kann.Auf diese Weise kann sie nicht nur der langfristigen oder periodischen Überspannungsenergie standhalten, sondern auch die Restspannung niedrig halten.Dies wird jedoch die Kosten des Schutzes erheblich erhöhen (um zig Mal).



Die andere ist die Erhöhung der Betriebsspannung von MOV, wie 14D561 oder 14D621, so dass die Betriebsspannung von 470V bis 560V oder 620V erhöht werden kann.Auf diese Weise, ohne die Durchflusskapazität zu verändern, werden die Betriebswahrscheinlichkeit und die Energieentwässerungszeit von MOV stark reduziert, ohne die Kosten zu erhöhen.Dies erhöht jedoch den Restdruck auf der Strecke.

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