線路電壓突變?cè)蚣皩?duì)微電子生產(chǎn)企業(yè)的影響

高偉

摘 要：通過(guò)對(duì)線路電壓突變的產(chǎn)生原因的分析，對(duì)微電子生產(chǎn)企業(yè)的影響和我國(guó)目前針對(duì)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(dòng)。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(shí)間有一個(gè)或數(shù)個(gè)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(lái)源于雷電，另一個(gè)來(lái)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(shí)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(kāi)關(guān)操作而產(chǎn)生。電壓峰值達(dá)到6000v，持續(xù)時(shí)間從萬(wàn)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(duì)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(guò)電壓

暫態(tài)過(guò)電壓指的是峰值電壓高達(dá)20kv，但持續(xù)時(shí)間界于百萬(wàn)分之一秒至萬(wàn)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(guò)渡過(guò)程以后重新達(dá)到某種暫時(shí)穩(wěn)定的情況下所出現(xiàn)的過(guò)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(gè)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(guò)電壓。暫態(tài)過(guò)電壓對(duì)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(shí)間達(dá)到一個(gè)或數(shù)個(gè)周期。電壓下陷是最常見(jiàn)的電力問(wèn)題，它占了電力問(wèn)題的87%。往往大型設(shè)備開(kāi)機(jī)，或大型電力變壓器接入所造成的問(wèn)題。電壓下陷對(duì)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(duì)計(jì)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(shí)也會(huì)使計(jì)算機(jī)內(nèi)的組件毀壞，減短計(jì)算機(jī)的使用壽命。

線路電壓突變，特別是瞬間過(guò)電壓（尖峰電壓）和電壓下陷，對(duì)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(gè)設(shè)備供電運(yùn)行的過(guò)程中，由于供電量過(guò)大，或者是機(jī)械同時(shí)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(huì)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(huì)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(zhǎng)使用壽命，必須防治來(lái)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(duì)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(dòng)等“污染”和儀器設(shè)備隔離，消除或削弱來(lái)自電網(wǎng)中的各種干擾源和感應(yīng)雷擊的危害，形成一個(gè)局部的“凈化”的供電電源。

目前市場(chǎng)上供應(yīng)的交流穩(wěn)壓電源種類甚多，適用的對(duì)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(wú)故障時(shí)間最長(zhǎng)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(duì)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(guò)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(shí)，通過(guò)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(guò)電壓、過(guò)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(duì)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(shí)候，不間斷電源將存儲(chǔ)于電池中的電能釋放，供負(fù)載使用。可以有效地解決斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動(dòng)、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾等問(wèn)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(duì)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(duì)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(guò)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(shí)，對(duì)于用電線路不能進(jìn)行細(xì)致的清理，進(jìn)而在長(zhǎng)時(shí)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(dòng)，對(duì)此應(yīng)引起足夠的重視。

作為公共電網(wǎng)，連接了成千上萬(wàn)各式各樣的負(fù)載，其中一些較大的感性、容性、開(kāi)關(guān)電源等負(fù)載不僅從電網(wǎng)中獲得電能，還會(huì)反過(guò)來(lái)對(duì)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(dòng)。所以在解決電網(wǎng)電壓突變影響的同時(shí)，也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)接入負(fù)荷的管控，減小或消除對(duì)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(guó)防工業(yè)出版社.

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