线路电压突变原因及对微电子生产企业的影响

高伟

摘 要：通过对线路电压突变的产生原因的分析，对微电子生产企业的影响和我国目前针对电压突变的改进方法，提出可采取的保护措施。

关键词：线路电压突变；电网污染；影响

线路电压突变一般是指电网因故障或存在异常负荷切换等原因产生的超规范波动。其原因一般有以下几种。

1 电涌

电涌是指输出电压有效值高于额定值110%，持续时间有一个或数个周期。电涌的产生有两类：外部电涌和内部电涌。外部电涌主要来源于雷电，另一个来源是电网中所带的大型电气负载，一般是大型负载进行转换操作时使电网因突然卸载或加载而产生高压涌流。内部电涌往往产生于低压电源线上电气设备。如：冰箱、空调、电梯、电焊机、空气压缩机和其它感应性负荷。

2 高压尖脉冲

高压尖脉冲主要是由于雷击、电弧放电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生。电压峰值达到6000v，持续时间从万分之一秒至二分之一周期（10ms）的电压。这种脉冲电压具有突变性和不联续性，一旦产生将对用电设备造成极大的损坏，是用电设备潜在的威胁之一。

3 暂态过电压

暂态过电压指的是峰值电压高达20kv，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。主要是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。所有的用电设备都在公共电网这个大家庭下，在工频电源作用下，由于远距离空载线路电容效应的积累，使沿线电压分布不等，末端电压最高，从而导致电气设备瞬间过电压。暂态过电压对电气设备造成的破坏不亚于高压尖脉冲。

4 电压下陷

电压下陷指的是电压有效值在额定值的80%至85%之间的低压状态，并且持续时间达到一个或数个周期。电压下陷是最常见的电力问题，它占了电力问题的87%。往往大型设备开机，或大型电力变压器接入所造成的问题。电压下陷对电压质量要求高的高新科技和精密设备影响非常严重。特别是对计算机的影响，轻则使keyboard等接口设备暂停作业，重则使数据流失、档案毁坏；电压的下陷同时也会使计算机内的组件毁坏，减短计算机的使用寿命。

线路电压突变，特别是瞬间过电压（尖峰电压）和电压下陷，对微电子设备造成的破坏性后果，表现在下面四种层次：

（1）以雷击为主的机械设备损坏，这类线路的破损情况主要是由于自然雷击现象而导致的，是一种非人为的控制因素。一般情况下，造成的危害也极其严重。（2）在整个设备供电运行的过程中，由于供电量过大，或者是机械同时运行使用，这就导致了同一电源下机械设备出现短路的现象，从而使得机械出现不同设备的损害，还会引起一系列的经济损失。（3）仪器受到外部干扰情况，不能清晰的显示图片或者相关信息，也会导致机械设备的损害，进而缩短的使用寿命。

为了使微电子设备的正常工作，延长使用寿命，必须防治来自电网的威胁。最有效的办法一是采用高性能的抗干扰交流稳压电源对仪器设备供电，使电网中的浪涌尖峰电压、浪涌电流、谐波失真、电压波动等“污染”和仪器设备隔离，消除或削弱来自电网中的各种干扰源和感应雷击的危害，形成一个局部的“净化”的供电电源。

目前市场上供应的交流稳压电源种类甚多，适用的对象各不相同。为微电子设备供电的交流稳压电源应具备以下性能：

（1）可靠性高：交流稳压电源自身的可靠性必须要高。应选用能连续工作，平均无故障时间最长的。防止由于交流稳压电源的故障，影响设备的正常工作，甚至损坏仪器设备的硬件或软件。

（2）抗干扰性能优：交流稳压电源抗干扰性能的优劣，直接影响到对电网的“净化”程度。应选择输入和输出完全隔离，并有良好的屏蔽装置和滤波吸收电路的交流稳压电源。

（3）防过电压功能强：具有消除雷击灾害，抑制浪涌电压的功能，一般安装有浪涌保护器以降低尖峰电压的破坏性，抵抗浪涌电流能力达15000安以上。

（4）波形失真小：交流稳压电源输出电压的波形失真应小于5%。即使电网谐波含量很大时，通过交流稳压电源内部滤波電路的吸收，输出电压仍能保持总谐波含量小于5%的正弦波形。

（5）各种保护功能齐全：交流稳压电源应具有过电压、过功率、短路等保护功能，除了保护自身的安全外，更能保护微电子设备的安全。

对于极为重要的精密设备，可以以不间断电源（UPS）作为其供电源。不间断电源，是以逆变器为主要组成的恒压恒频的电源。由逆变器、电池组、和控制电路组成。在电网电压正常的情况下，不间断电源利用电网电源为自身充电，在电网出现异常的时候，不间断电源将存储于电池中的电能释放，供负载使用。可以有效地解决断电、雷击尖峰、浪涌、频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰等问题。但是投资一般较大，维护成本高较高。

随着电力行业的不断变化与发展，人们对于输电使用的重视以及输电网络各种安全进行了系统的分析。通常情况下，针对一段区域内所使用的供电情况以及故障行为进行了研究，通过了解得知，一般情况下都是由输电网络被严重破坏，导致供电网遭受“污染”，最终影响供电压设备仪器的稳定性，很多供电人员在进行维修检查时，对于用电线路不能进行细致的清理，进而在长时间外部环境的影响下，使其网络线路遭受“污染”现象严重，最终影响供电的稳定性能，严重的将影响人们的生产生活活动，对此应引起足够的重视。

作为公共电网，连接了成千上万各式各样的负载，其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能，还会反过来对电网本身造成影响，恶化电网或局部电网的供电品质，造成电网电压的波动。所以在解决电网电压突变影响的同时，也应加强对接入负荷的管控，减小或消除对电网的“污染”使其清洁、合理、规范的使用电能。

参考文献

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[2]陈尔奎，吉兴全，于永进.高电压技术[M].北京：国防工业出版社.

[3]李国锋，王宁会.电源技术[M].大连：大连理工大学出版社.