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        線路電壓突變原因及對微電子生產(chǎn)企業(yè)的影響

        2014-06-06 16:53:34高偉
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年18期
        關(guān)鍵詞:影響

        高偉

        摘 要:通過對線路電壓突變的產(chǎn)生原因的分析,對微電子生產(chǎn)企業(yè)的影響和我國目前針對電壓突變的改進(jìn)方法,提出可采取的保護(hù)措施。

        關(guān)鍵詞:線路電壓突變;電網(wǎng)污染;影響

        線路電壓突變一般是指電網(wǎng)因故障或存在異常負(fù)荷切換等原因產(chǎn)生的超規(guī)范波動。其原因一般有以下幾種。

        1 電涌

        電涌是指輸出電壓有效值高于額定值110%,持續(xù)時間有一個或數(shù)個周期。電涌的產(chǎn)生有兩類:外部電涌和內(nèi)部電涌。外部電涌主要來源于雷電,另一個來源是電網(wǎng)中所帶的大型電氣負(fù)載,一般是大型負(fù)載進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作時使電網(wǎng)因突然卸載或加載而產(chǎn)生高壓涌流。內(nèi)部電涌往往產(chǎn)生于低壓電源線上電氣設(shè)備。如:冰箱、空調(diào)、電梯、電焊機(jī)、空氣壓縮機(jī)和其它感應(yīng)性負(fù)荷。

        2 高壓尖脈沖

        高壓尖脈沖主要是由于雷擊、電弧放電、靜態(tài)放電或大型電氣設(shè)備的開關(guān)操作而產(chǎn)生。電壓峰值達(dá)到6000v,持續(xù)時間從萬分之一秒至二分之一周期(10ms)的電壓。這種脈沖電壓具有突變性和不聯(lián)續(xù)性,一旦產(chǎn)生將對用電設(shè)備造成極大的損壞,是用電設(shè)備潛在的威脅之一。

        3 暫態(tài)過電壓

        暫態(tài)過電壓指的是峰值電壓高達(dá)20kv,但持續(xù)時間界于百萬分之一秒至萬分之一秒的脈沖電壓。主要是由于斷路器操作或發(fā)生短路故障,使電力系統(tǒng)經(jīng)歷過渡過程以后重新達(dá)到某種暫時穩(wěn)定的情況下所出現(xiàn)的過電壓,又稱工頻電壓升高。所有的用電設(shè)備都在公共電網(wǎng)這個大家庭下,在工頻電源作用下,由于遠(yuǎn)距離空載線路電容效應(yīng)的積累,使沿線電壓分布不等,末端電壓最高,從而導(dǎo)致電氣設(shè)備瞬間過電壓。暫態(tài)過電壓對電氣設(shè)備造成的破壞不亞于高壓尖脈沖。

        4 電壓下陷

        電壓下陷指的是電壓有效值在額定值的80%至85%之間的低壓狀態(tài),并且持續(xù)時間達(dá)到一個或數(shù)個周期。電壓下陷是最常見的電力問題,它占了電力問題的87%。往往大型設(shè)備開機(jī),或大型電力變壓器接入所造成的問題。電壓下陷對電壓質(zhì)量要求高的高新科技和精密設(shè)備影響非常嚴(yán)重。特別是對計算機(jī)的影響,輕則使keyboard等接口設(shè)備暫停作業(yè),重則使數(shù)據(jù)流失、檔案毀壞;電壓的下陷同時也會使計算機(jī)內(nèi)的組件毀壞,減短計算機(jī)的使用壽命。

        線路電壓突變,特別是瞬間過電壓(尖峰電壓)和電壓下陷,對微電子設(shè)備造成的破壞性后果,表現(xiàn)在下面四種層次:

        (1)以雷擊為主的機(jī)械設(shè)備損壞,這類線路的破損情況主要是由于自然雷擊現(xiàn)象而導(dǎo)致的,是一種非人為的控制因素。一般情況下,造成的危害也極其嚴(yán)重。(2)在整個設(shè)備供電運(yùn)行的過程中,由于供電量過大,或者是機(jī)械同時運(yùn)行使用,這就導(dǎo)致了同一電源下機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)短路的現(xiàn)象,從而使得機(jī)械出現(xiàn)不同設(shè)備的損害,還會引起一系列的經(jīng)濟(jì)損失。(3)儀器受到外部干擾情況,不能清晰的顯示圖片或者相關(guān)信息,也會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的損害,進(jìn)而縮短的使用壽命。

        為了使微電子設(shè)備的正常工作,延長使用壽命,必須防治來自電網(wǎng)的威脅。最有效的辦法一是采用高性能的抗干擾交流穩(wěn)壓電源對儀器設(shè)備供電,使電網(wǎng)中的浪涌尖峰電壓、浪涌電流、諧波失真、電壓波動等“污染”和儀器設(shè)備隔離,消除或削弱來自電網(wǎng)中的各種干擾源和感應(yīng)雷擊的危害,形成一個局部的“凈化”的供電電源。

        目前市場上供應(yīng)的交流穩(wěn)壓電源種類甚多,適用的對象各不相同。為微電子設(shè)備供電的交流穩(wěn)壓電源應(yīng)具備以下性能:

        (1)可靠性高:交流穩(wěn)壓電源自身的可靠性必須要高。應(yīng)選用能連續(xù)工作,平均無故障時間最長的。防止由于交流穩(wěn)壓電源的故障,影響設(shè)備的正常工作,甚至損壞儀器設(shè)備的硬件或軟件。

        (2)抗干擾性能優(yōu):交流穩(wěn)壓電源抗干擾性能的優(yōu)劣,直接影響到對電網(wǎng)的“凈化”程度。應(yīng)選擇輸入和輸出完全隔離,并有良好的屏蔽裝置和濾波吸收電路的交流穩(wěn)壓電源。

        (3)防過電壓功能強(qiáng):具有消除雷擊災(zāi)害,抑制浪涌電壓的功能,一般安裝有浪涌保護(hù)器以降低尖峰電壓的破壞性,抵抗浪涌電流能力達(dá)15000安以上。

        (4)波形失真?。航涣鞣€(wěn)壓電源輸出電壓的波形失真應(yīng)小于5%。即使電網(wǎng)諧波含量很大時,通過交流穩(wěn)壓電源內(nèi)部濾波電路的吸收,輸出電壓仍能保持總諧波含量小于5%的正弦波形。

        (5)各種保護(hù)功能齊全:交流穩(wěn)壓電源應(yīng)具有過電壓、過功率、短路等保護(hù)功能,除了保護(hù)自身的安全外,更能保護(hù)微電子設(shè)備的安全。

        對于極為重要的精密設(shè)備,可以以不間斷電源(UPS)作為其供電源。不間斷電源,是以逆變器為主要組成的恒壓恒頻的電源。由逆變器、電池組、和控制電路組成。在電網(wǎng)電壓正常的情況下,不間斷電源利用電網(wǎng)電源為自身充電,在電網(wǎng)出現(xiàn)異常的時候,不間斷電源將存儲于電池中的電能釋放,供負(fù)載使用??梢杂行У亟鉀Q斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾等問題。但是投資一般較大,維護(hù)成本高較高。

        隨著電力行業(yè)的不斷變化與發(fā)展,人們對于輸電使用的重視以及輸電網(wǎng)絡(luò)各種安全進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。通常情況下,針對一段區(qū)域內(nèi)所使用的供電情況以及故障行為進(jìn)行了研究,通過了解得知,一般情況下都是由輸電網(wǎng)絡(luò)被嚴(yán)重破壞,導(dǎo)致供電網(wǎng)遭受“污染”,最終影響供電壓設(shè)備儀器的穩(wěn)定性,很多供電人員在進(jìn)行維修檢查時,對于用電線路不能進(jìn)行細(xì)致的清理,進(jìn)而在長時間外部環(huán)境的影響下,使其網(wǎng)絡(luò)線路遭受“污染”現(xiàn)象嚴(yán)重,最終影響供電的穩(wěn)定性能,嚴(yán)重的將影響人們的生產(chǎn)生活活動,對此應(yīng)引起足夠的重視。

        作為公共電網(wǎng),連接了成千上萬各式各樣的負(fù)載,其中一些較大的感性、容性、開關(guān)電源等負(fù)載不僅從電網(wǎng)中獲得電能,還會反過來對電網(wǎng)本身造成影響,惡化電網(wǎng)或局部電網(wǎng)的供電品質(zhì),造成電網(wǎng)電壓的波動。所以在解決電網(wǎng)電壓突變影響的同時,也應(yīng)加強(qiáng)對接入負(fù)荷的管控,減小或消除對電網(wǎng)的“污染”使其清潔、合理、規(guī)范的使用電能。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李祥超,等.電涌保護(hù)器(SPD)原理與應(yīng)用[M].北京:氣象出版社.

        [2]陳爾奎,吉興全,于永進(jìn).高電壓技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社.

        [3]李國鋒,王寧會.電源技術(shù)[M].大連:大連理工大學(xué)出版社.

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