對於不受 UPS 保護的設備，應如何調節主電源？
UPS 不僅可以保護設備免受斷電的影響。我有一台施耐德 SURTA2200XL UPS（此處為手冊）。它可以防止以下所有情況：
- 欠壓（又名掉電）
- 過電壓
- 電湧（例如雷擊、變壓器短路等）
- 停電
我認為它還可以防止嚴重失真的電源電壓波形，但我不確定。
對於可以容忍電源故障的設備，我如何確定它們是否可以容忍過壓和掉電？
是否有方法可以防止欠壓、過壓和電湧，而無需花費完整的 UPS？
背景：我在一個城鎮管理兩個站點，其中有架空電力線、冬季風暴、持槍人員和偶爾的雷擊。這些情況結合起來創造了一些相當敵對的季節性權力事件。我們通常每年都會因主電源事件而失去少量但大量的設備。線上 UPS 上的設備似乎沒問題。似乎易受攻擊的是直接連接到主電源的設備。我們的一個站點恰好與一位電工大師在同一棟大樓內，他的公司也恰好是一些偏遠村莊的電力公司。因此，無論好壞，該解決方案主要由電工而不是 IT 專業人員提供資訊。
威脅
直接連接到主電源的設備似乎存在三種常見威脅：
- 欠壓或欠壓
- 諧波和瞬變
- 高壓（如幾千伏）
欠壓或欠壓
在我所在的地區，有兩個常見的欠壓或掉電原因：
- 附近有很大的動態負載
- 失相
您附近的大動態負載可能會導致為您的站點供電的電壓波動。您在現場看到的電壓將在負載關閉時最大，在負載打開時最小。我們其中一個站點附近的動態負載（電工認為它可能是油炸鍋或熱水器）導致兩相之一的電壓在 106 到 142 伏之間波動。偶爾和瞬間，同一相位莫名其妙地下降到 98 伏。
當多相服務中只有一相被中斷時，被中斷相的電壓不會變為零。這是因為許多多相設備（如熔爐、熱水器、電機）會將一些電壓回饋回中斷的相。因此，直接連接到主電源的其他單相設備（例如，接入開關和監視器）將看到一些低交流電壓。在最近的一次相位中斷期間，我測量了 20 到 80 伏之間的電壓。
根據我目前的經驗，只要電壓穩定，106-142伏似乎不會造成傷害。然而，在最近的相位中斷期間經歷的 20 到 80 伏電壓被證明是有害的。在那次事件中，一台非管理型交換機和兩台顯示器的電源損壞，必須更換。這與許多通用電源的 90-240 伏輸入電源規格大致一致。 換言之，當某一相中斷時，您可能會將直接連接到該電路的所有設備都置於不符合規格的電源。
諧波和瞬變
一些工業設備（想想大型電機、伺服系統、加熱器）將諧波和/或瞬變回饋回電網。一旦接入電網，整個社區的電力就會受到這些瞬變和諧波的污染。 歐洲要求某些設備不受電源諧波和瞬變的影響。北美沒有這樣的要求。在之前的職業生涯中，我為歐洲設計了經過免疫測試的電子設備。當受到電源瞬變和諧波的影響時，電源的輸出電壓偶爾會超出規格。我測試的那些有問題的電源是黑匣子，與我在我們的站點上看到的為交換機、路由器、顯示器和筆記型電腦供電的少數幾個沒有什麼區別。
這個故事的寓意是這樣的：如果您的主電源上有足夠的瞬態和/或諧波，那麼您的某些適配器肯定可能偶爾會產生超出規格的輸出電壓。
高壓
這是一個有趣的。高壓，我的意思是幾千伏。您可能會在現場看到高壓有兩個常見原因：
- 變壓器初級和次級繞組短路
- 雷擊
在我們地區，電線桿頂部的導體電壓通常為 14,400 伏。您在電線桿上看到的灰色圓柱形變壓器和您在分區周圍看到的那些地面金屬盒將電源轉換為通常饋送到您的站點的數百伏電壓。顯然，人們喜歡使用桿頂變壓器進行目標練習。問題在於變壓器是油冷的。當油浴被子彈穿透時，冷卻油就會洩漏出來。沒有油，繞組最終會加熱到足以使初級和次級繞組之間的絕緣損壞。發生這種情況時，整個 14,400 伏左右的電壓將應用於您的站點，直到一個或另一個斷路器跳閘。這一切發生的速度通常比肉眼看到的要快，但正常的斷路器、保險絲、
至少在我們地區，導致電氣設備出現問題的雷擊極為罕見，所以我沒有任何經驗。然而，據我所知，保護設備的措施對於短路變壓器和雷擊都是相似的。
電力公司的容忍度
你可能會認為我上面列舉的威脅是電力公司減輕的責任。據我所知，至少在我所在的不列顛哥倫比亞省地區，情況並非如此。 例如， BC Hydro 的“系統電壓控制”政策明確允許電壓偏差為 +/-20%，一次持續幾分鐘。我什至還沒有找到考慮瞬態和諧波的策略。而且，當然，電力公司不太可能對其變壓器的破壞行為負責或承擔責任。
緩解策略
首先，線上 UPS 似乎提供了針對所有這些威脅的最佳保護。它們還支持設備的正常關閉。至少在我的站點上，讓整個站點上的所有易受攻擊的設備都由線上 UPS 供電在物理上和成本上都是不切實際的。那麼，對於必須連接到主電源的設備該怎麼辦？我使用兩種不同的策略來應對威脅：
- 電源監控和接觸器現場斷開
- HRC熔斷器和浪湧保護裝置
電力監控和接觸器現場斷開
這裡的概念是，當且僅當主電源滿足某些電能質量標準時，您的整個站點才連接到主電源。如果不滿足這些標準，整個站點的電源就會斷開。正確設置，這將完全消除欠壓和掉電造成的損壞——如果一相中斷，兩相立即與主電源完全斷開。
作為參考，我正在使用Bender VME420以及與面板饋線一致的接觸器來保護我最有問題的站點。您可以對其進行程式以滿足您的需求。當電源超出我的規格時，它基本上只是打開一個電磁接觸器 - 它偶爾會這樣做。我已將其設置為在主電源恢復正常一段時間後重新關閉。
我還想監測諧波和瞬變，但我還沒有找到可以做到這一點的設備。
HRC 熔斷器和浪湧保護裝置
這裡的策略是，當向饋線施加高電壓時，兩個設備協同工作。首先，專用的浪湧保護裝置 (SPD) 充當分流器和撬棒，將到達您現場的電壓限制在通常為數百伏的水平。它通過在高壓出現後很快通過非常高的電流來實現這一點。SPD 本身並不是很有用。它會很快過熱並在此後失效打開，無法提供進一步的保護。
難題的其他部分是SPD 上游的高斷裂容量(HRC) 熔斷器。當 SPD 分流將電壓保持在安全值所需的大電流時，SPD 上游的保險絲將熔斷。這必鬚髮生得足夠快，以使 SPD 不會過熱和失效。保險絲的高斷裂能力是必需的，因為我們正在處理的電壓足夠高，即使在普通保險絲熔斷後也會產生電弧。
作為參考，我在我最有問題的網站上使用了這個 Siemens SPD 。
此策略應保護您的站點免受雷擊和變壓器短路的影響。
你需要一個電工
安裝這些設備中的任何一個都需要在我的司法管轄區和大多數其他司法管轄區獲得許可的電氣承包商。
預算和商業案例
總而言之，安裝這種保護裝置的零件和人工大約是 $ 2500 CAD. I estimated that brownouts were costing $ 每年損失 1000 到 2000 美元的生產力和零件。所以我希望在兩三年內得到回報。如果我們的變壓器短路或發生雷擊，它應該立即收回成本。另一方面，如果你有相當乾淨和可靠的主電源，那麼所有這些東西可能都不值得。