Guia de Engenharia de Distribuição de Energia de UPS e SPD
Um dispositivo de proteção contra sobretensões de UPS continua a ser necessário em muitos sistemas de UPS comerciais e industriais, uma vez que a própria UPS não substitui a proteção contra sobretensões coordenada ao nível da distribuição. A entrada normal, bypass estático, bypass de manutenção e distribuição de saída devem ser avaliados como caminhos elétricos separados.
Proteja a entrada normal da UPS, avalie cada fonte de bypass como um possível caminho direto para a carga crítica e instale um SPD de saída apenas quando a topologia da UPS e a distribuição a jusante criarem um risco definido de sobretensão.
Índice
Uma UPS necessita de um protetor contra sobretensões?
Sim, mas o termo “protetor contra sobretensões” pode descrever dois produtos muito diferentes. Este guia diz respeito a SPD montados em quadro para sistemas UPS comerciais, industriais e de centros de dados — e não a vulgares réguas de tomadas.
Uma pequena régua de tomadas ou dispositivo de uso local utilizado junto a equipamento de escritório ou de consumo. Não substitui a proteção coordenada no quadro de distribuição de entrada da UPS.
Um SPD ligado em paralelo instalado num painel de distribuição de entrada, bypass ou a jusante. É selecionado com base na tensão do sistema, ligação à terra, posição de instalação e condições de falha.
Porque é que uma UPS não pode substituir um dispositivo de proteção contra sobretensões (SPD)
Uma UPS e um SPD resolvem problemas elétricos diferentes. A UPS mantém a continuidade da energia. O SPD limita a sobretensão transitória e desvia a corrente de sobretensão antes que esta danifique a UPS ou a carga ligada.
A UPS é principalmente responsável por
- Manter a energia durante uma interrupção.
- Proporcionar tempo para o arranque do gerador ou encerramento controlado.
- Corrigir perturbações específicas de tensão ou frequência.
- Alimentar a carga crítica através do inversor ou bypass.
O SPD externo é principalmente responsável por
- Desviar a corrente de sobretensão antes que esta chegue aos componentes da UPS.
- Limitar a tensão que surge nos terminais da UPS.
- Proteger retificadores, interruptores estáticos e circuitos de controlo.
- Fornecer proteção de distribuição substituível e monitorizável.
Uma UPS mantém a carga alimentada. Um SPD mantém a sobretensão transitória dentro de um nível aceitável. Uma função não substitui a outra.
A Eaton declara que os circuitos de sobretensão das UPS destinam-se geralmente a lidar com a parte restante de uma sobretensão significativa, em vez de todo o evento. Recomenda também a proteção para a entrada da UPS e circuitos de bypass associados, incluindo o bypass de manutenção manual. [1] [2]
Avalie todas as vias que podem energizar a carga crítica
A posição do SPD deve basear-se no diagrama unifilar do projeto. Colocar um SPD junto ao armário da UPS não prova que todas as vias de funcionamento e manutenção estão protegidas.
Entrada normal do retificador
Geralmente o local mais claro para um SPD Tipo 2 coordenado no quadro de distribuição de entrada da UPS.
Bypass estático ou de manutenção
Deve ser avaliado independentemente quando se origina de outro quadro de distribuição, transformador, ATS, gerador ou alimentador longo.
Distribuição de saída da UPS
Requer avaliação condicional para painéis remotos, cabos longos, rotas externas, cargas de comutação e comportamento da fonte do inversor.
Seleção de SPD para entrada de UPS
A entrada normal é geralmente a posição principal de SPD ao nível da distribuição. O SPD deve limitar a sobretensão transitória antes que esta chegue ao retificador, carregador, interruptor estático, filtros e circuitos de controlo eletrónicos.
Um SPD Tipo 2 é comum no quadro de distribuição de entrada da UPS, particularmente quando já existe proteção coordenada Tipo 1 ou Tipo 1+2 na origem do edifício. Contudo, “Tipo 2, 40 kA para UPS” não é uma especificação completa.
| Parâmetro de seleção | O que o engenheiro ou comprador deve confirmar | Por que isso importa |
|---|---|---|
| Tensão do sistema | Confirme a tensão fase-fase e fase-neutro no ponto de instalação. | A tensão da placa de características da UPS isoladamente pode não definir todos os modos de proteção de SPD necessários. |
| Sistema de aterramento | Confirme se TN-S, TN-C, TT, IT ou outra disposição do projeto. | Afeta a Uc, o número de polos e os modos de proteção necessários. |
| Tipo de SPD | Confirme Tipo 1, Tipo 1+2, Tipo 2 ou uma combinação coordenada. | O tipo de SPD depende da posição de instalação e da exposição—não dos kVA da UPS. |
| Uc | Selecione de acordo com a tensão real, o esquema de ligação à terra e a possível sobretensão temporária. | Um Uc inadequado pode causar falhas prematuras ou uma proteção fraca. |
| Para cima | Coordene o nível de proteção de tensão com o requisito de suportabilidade da UPS e a tensão dos cabos de instalação. | O Up do catálogo não é a tensão total que aparece nos terminais da UPS. |
| In e Imax | Especifique a corrente de descarga nominal e máxima a partir do plano de exposição e proteção da instalação. | Não selecione a classificação em kA apenas com base no tamanho da UPS. |
| Iimp | Confirme se a posição de instalação requer capacidade para correntes de relâmpago. | O Iimp é relevante quando se espera uma classe de ensaio Tipo 1 ou uma corrente de relâmpago parcial. |
| Polos e modos | Confirme 1P+N, 2P, 3P, 3P+N, 4P, 3+1 ou 4+0 a partir do sistema real. | A configuração deve corresponder às condições de neutro e PE. |
| Isccr | Compare a classificação de curto-circuito do SPD com a corrente de curto-circuito prospetiva no quadro. | O esquema do SPD deve permanecer seguro sob o nível de falha disponível. |
| Proteção de backup | Confirme o tipo e a classificação de fusível ou disjuntor permitidos pelo fabricante do SPD. | O disjuntor de alimentação da UPS não é automaticamente uma proteção de backup válida para o SPD. |
| Controlo | Confirme os requisitos de indicação visual, contacto seco remoto e BMS, SCADA ou PLC. | Um SPD com falha numa sala de UPS não tripulada não deve passar despercebido. |
A Schneider Electric fornece um exemplo específico do fabricante para sistemas UPS Galaxy selecionados. A sua documentação especifica um SPD Tipo 2 a montante, Up abaixo de 2,5 kV, capacidade de curto-circuito coordenada com o nível de falha da instalação, polos correspondentes ao sistema de ligação à terra e monitorização do estado operacional. [3]
O bypass da UPS necessita de um SPD separado?
Um circuito de bypass pode ligar a fonte de CA de entrada diretamente à carga crítica quando o caminho normal do retificador e inversor não está disponível ou está isolado intencionalmente.
Trate uma alimentação de bypass eletricamente independente como um caminho de potência de entrada separado até que o diagrama unifilar comprove que já se encontra dentro da mesma zona de proteção coordenada.
Um SPD coordenado a montante pode proteger ambos quando os ramos se originam no mesmo quadro elétrico próximo e o encaminhamento das ligações permanece curto.
Uma fonte separada cria um caminho de sobretensão possível separado. Requer uma avaliação independente e pode necessitar de um SPD dedicado.
Confirme se a proteção contra sobretensões permanece eficaz enquanto a UPS e o quadro de entrada normal estão isolados para manutenção.
Um alimentador longo, um edifício separado ou uma rota exposta podem justificar a proteção no quadro recetor.
Se sim, a carga não pode depender do caminho do retificador e do inversor durante esse modo de funcionamento.
Proteja a alimentação do retificador e a alimentação do bypass de acordo com as suas condições de fonte e quadro separadas.
Um único SPD pode ser suficiente apenas quando ambos os ramos permanecem dentro da zona protegida eficaz.
O esquema de proteção deve permanecer ativo enquanto a UPS estiver isolada e em manutenção.
As orientações de UPS da Eaton recomendam proteção contra sobretensões tanto para o circuito de entrada da UPS como para os circuitos de bypass associados, incluindo o circuito de bypass de manutenção manual. [1] [2]
É necessário um SPD na saída da UPS?
Um SPD de saída não é um requisito automático para todas as UPS. A decisão depende da fonte de saída da UPS, esquema de bypass, rota dos cabos a jusante, quadro recetor, cargas ligadas e comportamento em caso de falha.
Antes de instalar um SPD diretamente na saída da UPS, confirme:
- A aprovação ou os requisitos de instalação do fabricante da UPS.
- O comportamento de curto-circuito e de limitação de corrente na saída.
- A ligação à terra e a disposição do neutro na saída.
- As possíveis TOV (tensões temporárias de frequência industrial) e condições de funcionamento anómalas.
- O comportamento de desconexão e de proteção de reserva do SPD.
- Se a proteção está melhor localizada num quadro de receção.
| Condição do lado da saída | Orientação de engenharia | Razão |
|---|---|---|
| PDU protegida próxima na mesma sala | Um SPD de saída adicional poderá não ser necessário. | A saída permanece dentro de uma zona de proteção coordenada compacta. |
| Alimentador longo para um quadro de distribuição remoto | Avaliar um SPD no quadro de receção. | Um condutor longo pode introduzir exposição a transitórios adicional e conduzir a tensões elevadas. |
| O alimentador entra noutro edifício ou área externa | A proteção adicional é geralmente justificada. | O percurso pode atravessar uma zona de proteção contra descargas atmosféricas ou um ponto de exposição externa. |
| O bypass liga a rede elétrica diretamente ao barramento de saída | Verificar a proteção da carga a jusante durante o bypass. | O caminho do inversor pode já não separar a carga da fonte de entrada. |
| Motores, contatores ou cargas de comutação partilham a saída | Avaliar transitórios de comutação gerados internamente. | Nem todos os transitórios têm origem no lado da rede elétrica. |
| Saída IT ou sistema de saída derivado separadamente | Não selecione um SPD de saída padrão sem uma análise da topologia. | Uc e os modos de proteção devem corresponder à disposição da ligação à terra da saída. |
| O fabricante da UPS restringe os dispositivos do lado da saída | Siga as instruções do fabricante da UPS. | Um SPD inadequado pode afetar o monitoramento, a proteção ou o comportamento em caso de falha. |
Tipo 1, Tipo 1+2 ou Tipo 2 para um sistema de UPS?
O tipo de SPD é selecionado com base na posição da instalação, exposição a descargas atmosféricas e coordenação com a proteção a montante e a jusante. Não é determinado apenas pela capacidade da UPS.
DUP tipo 1
Utilizado onde a corrente de descarga atmosférica parcial pode entrar na instalação de baixa tensão, habitualmente na entrada de serviço ou no limite da zona de proteção contra descargas atmosféricas.
SPD Tipo 1+2
Combina funções de descarga atmosférica e limitação de tensão. Pode ser apropriado onde um alimentador de UPS começa perto da origem da instalação.
DUP tipo 2
A escolha comum ao nível da distribuição para entrada de UPS, bypass e quadros a jusante quando a proteção de Tipo 1 já está coordenada a montante.
DUP tipo 3
Um estágio de proteção fina coordenado instalado perto de equipamento terminal sensível. Não substitui a proteção de Tipo 1 ou Tipo 2 ao nível da distribuição.
A norma IEC 61643-12:2020 aborda a seleção, operação, localização e coordenação de SPD para circuitos de alimentação de baixa tensão CA. [5]
Ligação à terra, comprimento da cablagem e proteção de reserva
Um SPD com a classificação correta ainda pode oferecer uma proteção fraca quando a sua configuração de cablagem está incorreta. Os projetos de UPS podem envolver neutros separados, neutros comutados, fontes de bypass, transformadores, geradores ou sistemas IT.
Ligação à terra e modos de proteção
- Confirmar se é TN-S, TN-C, TT ou IT.
- Confirmar se o neutro é comutado pelo ATS ou bypass.
- Selecione corretamente os modos fase-neutro, fase-PE e neutro-PE.
- Não presuma que 3P+N, 4P, 3+1 e 4+0 são intercambiáveis.
- Confirme as disposições do neutro de entrada e saída separadamente.
Coordenação de curto-circuito e de reserva
- Obtenha a corrente de curto-circuito prospetiva na posição do SPD.
- Verifique a Isccr do SPD e a proteção de reserva permitida.
- Utilize o fusível ou disjuntor especificado pelo fabricante do SPD.
- Verifique a coordenação com a proteção a montante e de alimentação.
- Não parta do princípio de que o disjuntor de alimentação da UPS protege automaticamente o SPD.
Mantenha as ligações do SPD curtas e diretas
A tensão que chega à UPS inclui o nível de proteção de tensão do SPD acrescido da tensão adicional gerada nos condutores de ligação. Condutores longos, com laços ou mal encaminhados reduzem o benefício de um Up baixo indicado no catálogo.
Instale o SPD próximo do barramento protegido, utilize condutores diretos e evite laços desnecessários. Para orientações detalhadas de instalação, consulte o Guia de comprimento de ligação do SPD de 0,5 m , Guia de aterramento de DPS , Guia de cablagem de SPD para sistemas TN-S e Guia de SPD para sistemas TT .
Alarme remoto e manutenção para instalações críticas de UPS
Um indicador visual pode ser suficiente para um pequeno painel inspecionado regularmente. É frequentemente insuficiente para um centro de dados, sala de UPS industrial, local de telecomunicações ou instalações não supervisionadas.
Funcionalidades de monitorização recomendadas
- Indicação local de estado verde e vermelho.
- Contacto de sinalização remota sem tensão.
- Integração de alarmes em BMS, SCADA ou PLC.
- Lógica de contacto clara para estado normal e falha.
- Identificação de qual o SPD (entrada, bypass ou saída) que falhou.
Funcionalidades de manutenção recomendadas
- Módulos de proteção encaixáveis e substituíveis.
- Substituição de cartuchos com proteção para os dedos.
- Módulos sobressalentes disponíveis durante toda a vida útil do projeto.
- Inspeção após eventos de sobretensão significativos.
- Histórico registado de instalação e substituição.
A documentação selecionada da Schneider UPS inclui a indicação do estado operacional entre os seus requisitos de SPD a montante. [3]
Para a integração de contactos NO, NC e COM, consulte o Guia de alarme remoto de SPD e PLC .
Configurações típicas de projetos de UPS
Estes exemplos são pontos de partida para a revisão do projeto. A configuração de proteção final deve seguir o diagrama unifilar real do projeto e a documentação do fabricante da UPS.
UPS online de entrada única
O retificador e o bypass são alimentados a partir de um painel protegido próximo.
Direção típica: Um SPD Tipo 2 coordenado pode cobrir ambos os ramos quando o encaminhamento dos condutores permanece curto e comum.
UPS de centro de dados com entrada dupla
A entrada do retificador e a entrada do bypass provêm de quadros elétricos, sistemas ATS ou transformadores diferentes.
Direção típica: Avalie cada fonte como um caminho de entrada independente.
UPS com bypass de manutenção externo
O armário de bypass energiza a carga crítica enquanto a UPS está isolada.
Direção típica: Posicione a proteção de modo a que permaneça eficaz durante o bypass de manutenção.
UPS a alimentar uma PDU remota
O alimentador de saída é longo ou atravessa uma área externa ou outra zona de proteção.
Direção típica: Avalie a proteção no painel recetor após confirmar a compatibilidade da saída da UPS.
UPS industrial com gerador e ATS
As fontes normal e de emergência podem introduzir condições de rede, gerador e transferência de comutação.
Direção típica: Reveja a coordenação na entrada de serviço, ATS, entrada da UPS e fonte de bypass.
Sistema de UPS paralelo ou redundante
Vários módulos de UPS partilham barramentos comuns de entrada, bypass ou saída.
Direção típica: Confirme que nenhuma configuração de operação ou manutenção cria um caminho desprotegido.
Apoio técnico LEEYEE para projetos de SPD para UPS
A confirmação final do modelo deve basear-se no sistema elétrico do projeto — e não apenas num valor de kA solicitado. A LEEYEE pode analisar os requisitos de entrada, bypass e quadro a jusante antes de confirmar uma encomenda OEM ou de grande volume.
Análise dos parâmetros do produto
Analise os requisitos de Tipo, Uc, Up, corrente de descarga nominal, configuração de polos, contacto remoto e módulos substituíveis.
Verificação do certificado
Confirme o âmbito do certificado disponível e se o modelo e a tensão necessários estão cobertos antes de aprovar um concurso ou uma encomenda de grande volume.
Documentação técnica
Consulte as fichas técnicas, informações de cablagem, dimensões e documentos de suporte do projeto durante a aprovação técnica.
Lista de verificação para aprovisionamento e OEM de SPD para UPS
Um pedido contendo apenas “Tipo 2, 40 kA para UPS” não é suficiente para uma seleção fiável do modelo. Confirme as seguintes informações antes de solicitar uma cotação final.
- Marca, modelo, topologia e potência nominal da UPS.
- Configuração de entrada simples ou dupla.
- Disposição de bypass estático e bypass de manutenção.
- Esquema unifilar mostrando todas as fontes de energia.
- Tensão fase-fase e fase-neutro.
- Frequência do sistema e gama de tensão admissível.
- Sistema de ligação à terra TN-S, TN-C, TT, IT ou do projeto.
- Posição do SPD na entrada, bypass, saída ou quadro recetor.
- Classificação Tipo 1, Tipo 1+2 ou Tipo 2 necessária.
- Uc, Up, In, Imax e Iimp necessários, quando aplicável.
- Número de polos e modos de proteção.
- Corrente de curto-circuito prospetiva em cada posição.
- Fusível de reserva ou disjuntor necessário.
- Comprimento da ligação e disposição do quadro.
- Indicador visual e contacto seco remoto.
- Requisito de módulo plugável e cartucho sobresselente.
- IEC, UL, certificação local ou requisito de concurso.
- Etiqueta OEM, embalagem, quantidade e cronograma de entrega.
Erros comuns na especificação de SPD para UPS
Perguntas mais frequentes
Um no-break ainda precisa de um dispositivo externo de proteção contra surtos?
Normalmente sim, para sistemas comerciais e industriais. Uma UPS fornece energia de reserva e condicionamento de energia especificado, enquanto um SPD externo montado em quadro limita a sobretensão transitória antes que esta chegue à UPS e à carga crítica.
Onde o SPD deve ser instalado antes de um UPS?
Um SPD Tipo 2 é geralmente instalado no quadro de distribuição de entrada da UPS e coordenado com a proteção Tipo 1 ou Tipo 1+2 na origem da instalação.
Um UPS de conversão dupla precisa de um SPD?
Sim, a dupla conversão não elimina a necessidade de proteger o retificador, a eletrónica de controlo e o circuito de bypass. Durante a operação de bypass, a carga pode estar ligada diretamente à fonte de CA de entrada.
Um bypass de UPS precisa de um SPD separado?
Pode ser. Um SPD dedicado é mais provável quando o bypass provém de outro quadro elétrico, transformador, ATS, gerador ou alimentador longo. Um barramento protegido comum nas proximidades pode permitir um SPD coordenado após verificação técnica.
É necessário um SPD na saída da UPS?
Não em todas as instalações. Avalie um SPD de saída ou de quadro recetor quando o alimentador for longo, atravessar a fronteira de uma zona de proteção, alimentar cargas com comutação ou permanecer exposto durante o bypass. Confirme primeiro a compatibilidade da fonte do inversor da UPS.
O SPD Tipo 2 é normalmente utilizado para a entrada de uma UPS?
Sim, o Tipo 2 é comum nos quadros de distribuição de entrada e de bypass da UPS quando a proteção contra correntes de raio já está coordenada a montante.
Pode um SPD ser selecionado apenas com base na potência nominal kVA da UPS?
Não. O kVA da UPS não determina a Uc, Up, configuração de polos, corrente de descarga nominal ou coordenação de curto-circuito. Estes parâmetros provêm do sistema elétrico.
Um SPD da sala da UPS deve incluir um contacto de alarme remoto?
É fortemente recomendado para centros de dados, salas de controlo industrial, locais de telecomunicações e outras instalações críticas ou não tripuladas.
Referências técnicas
- Eaton, “UPS Systems and Surge Protection,” Publicação AP158013EN, fevereiro de 2024. Ver fonte
- Eaton, “Uninterruptible Power Supplies and the Need for Secondary Surge Suppression,” Publicação TD01005004E, fevereiro de 2024. Ver fonte
- Schneider Electric, especificações de instalação da UPS Galaxy VS, requisitos do Dispositivo de Proteção contra Sobretensão. Ver fonte
- IEC 61643-11:2025, Dispositivos de proteção contra sobretensões de baixa tensão ligados a sistemas de energia de baixa tensão AC — requisitos e métodos de ensaio. Ver fonte
- IEC 61643-12:2020, Princípios de seleção, operação, localização e coordenação para SPD ligados a sistemas de energia de baixa tensão AC. Ver fonte
- IEC 61643-01:2024, Requisitos comuns para dispositivos de proteção contra sobretensões de baixa tensão. Ver fonte
- IEEE 1100, Prática recomendada para alimentação e ligação à terra de equipamentos eletrónicos. Ver fonte
As normas, as instruções do fabricante da UPS e as regras nacionais de cablagem podem mudar. Confirme a edição e os requisitos aplicáveis ao mercado de destino antes da seleção final do produto.
Precisa de ajuda a selecionar um SPD para uma entrada de UPS ou painel de bypass?
Envie o diagrama unifilar da UPS, tensão do sistema, esquema de ligação à terra, posição de instalação e corrente de falha disponível. A LEEYEE pode avaliar os polos necessários, Uc, Up, classificação de corrente de descarga, proteção de reserva, contacto remoto e requisitos OEM.
