分享

浪涌保护器的设计和选型——数据中心

 老巫水暖电设计 2023-07-12 发布于上海

数据中心内部供配电系统的电涌主要来源有两种:
>因直击雷或感应雷击引起的瞬态电涌;
>供电系统由于双路电源切换、短路引起的操作过电压。

雷击引起的供电线路暂态过电压通常在微秒级,但瞬态能量很大,引起的暂态过电压(正常工作电压的几十倍到几百倍)远超电气负载电源的耐受水平,对于数据中心内众多的计算机服务器电源的破坏是毁灭性的;

操作过电压能达到的电压幅值虽然没有雷击高(常见操作过电压幅值为正常工作电压的5~10倍),较频繁的操作过电压引起的包括负载电源烧坏在内的各种电气故障也不少见。

在供配电回路中,应当并联安装SPD(电涌保护器)作为电涌防护的有效手段。当有电涌来袭时,SPD触发响应,将高能电涌泄放到大地,而本身只存留很低的残压,从而保障用电负载的安全。就目前国内常用的SPD性能而言,主要作用是用于雷击浪涌的泄放,对操作过电压的防护作用不明显。

数据中心SPD设计和选型的注意点:

参照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012的A级雷电防护的最低要求:

1)在变电所低压开关柜总进线柜内可选择一级SPD(T1类,10/350us),且冲击电流Iimp≥20kA;或者二级SPD(T2类,8/20us)且标称放电电流In≥80kA、最大放电电流Imax≥160kA;在屋顶、室外、半室外等可能遭到直接雷击的配电柜、配电箱内,应设置一级SPD(T1类,10/350us),且冲击电流Iimp≥20kA;

2)在区域总动力柜、照明总柜、UPS配电柜或其他重要的配电柜内设置二级SPD(T2类,8/20us)且标称放电电流In≥40kA、最大放电电流Imax≥80kA;

3)在下一级配电箱或交流列头柜(或智能小母线的插接箱)内设置三级SPD(T2类,8/20us)且标称放电电流In≥10kA、最大放电电流Imax≥20kA;特别地,按照GB50343规范要求,对于计算机交流列头柜(或智能小母线的插接箱)内三级SPD的Up(电压保护水平)应≤1.5kV

另外,还有几个关于SPD选型的容易犯的错误

1)最大持续工作电压Uc

这个参数常常被误认为是TN-S系统中的三相电压,国内通常是AC380V;而在参照IEC标准及国标《低压配电系统的电涌保护器性能要求和试验方法》GB/T18802.11-2020、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343、《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010,SPD参数的定义中,Uc实际是指加在SPD保护模式(即单相模块)两端的长时间安全工作电压,通常Uc不低于单相电压的1.15倍,即Uc≥1.15*220Vac,最低值为253Vac。

常规低压配电系统内SPD的Uc值还有275Vac、320Vac、350Vac、385Vac、440Vac等多种,为了防止SPD在系统电压不稳、存在暂态过电压时频繁触发启动而消耗寿命,通常Uc会选择高一些:如果Uc选择255V,则SPD较容易触发而损耗,所以320Vac~440Vac都比较常见,使用寿命会相对长一些。

问题来了,那直接就选Uc值最高的不就行了吗?这牵涉到另一个关键参数:电压保护水平Up,这个参数与其他参数相反,是越低越好!不是越高越好。

2)Up电压保护水平

Up是浪涌保护器的电压保护水平,通俗地解释就是浪涌电流(In)通过SPD泄放后残留的电压,越低越好,对后端用电设备越安全。而决定Up值大小的因素有很多,通常SPD的最大可持续运行电压Uc值越大,Up值也就越大;标称放电电流In值越大,Up值也越大。

除此之外,不仅要考虑SPD本身的Up值,SPD的接线阻抗也有较大的影响。SPD进线电缆和接地电缆太长、太细,都会增加线路阻抗,从而提高整体的Up值、降低保护效果。

特别地,对最靠近数据中心服务器电源的最末一级SPD,最关键的参数Up≤1.5kV(有的特殊设备要求Up≤1.2kV),如果Uc值选385Vac或440Vac,市面上很少(几乎没有)有哪家产品的Up值能做到1.5kV或更低的,只能适当降低Uc值,选择Uc=275Vac、320Vac或350Vac的产品,市场上各品牌选择余地还是比较大的。

总结一下:
1、配电浪涌保护器主要分为两大类,T1类,10/350us)用于泄能,T2类,8/20us)用于限压;
2、Uc和Up是矛盾的组合,Uc值越大越好,SPD的可靠性越高;Up值是越低越好,但是Uc值越高Up值参数越难降低;Up值要求低,Uc值就不能要求太高;

3、数据中心服务器电源的最末一级SPD,最关键的参数Up≤1.5kV(精密列头柜的SPD需注意)。


 关注


   资料分享传送门  点击此处

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多