一種UPS漏電保護探討

　　0 引言

　　由于工作需要，在我們研制的供電系統(tǒng)中，既要求具有漏電保護的功能，又要求電源具有不間斷的能力。所以，我們在每個供電系統(tǒng)中采用了一臺3kVA高頻在線式不間斷電源和一臺30mA的定時漏電保護斷路器。在一個供電系統(tǒng)調(diào)試過程中，多次出現(xiàn)過下述現(xiàn)象：市電正常時，高頻在線式不間斷電源空載啟動，當輸出繼電器動作，切斷旁路，接通逆變電路時，市電斷路器的漏電保護動作，從而切斷了市電。似乎驗證了目前的一種說法；UPS的前端不能加裝帶有漏電保護的斷路器。為此，對其進行了探討。

　　l UPS正常開機工作

　　市電正常時，高頻在線式不間斷電源空載啟動，當UPS接到開機命令后，開機電路開始工作。主電路首先通過旁路輸出。當CPU檢測到逆變器工作正常后，發(fā)出控制信號，驅(qū)動輸出繼電器動作，切斷旁路，接通逆變電路，完成UPS的開機過程。在我們研制的8個供電系統(tǒng)中，有7個供電系統(tǒng)的UPS開機工作一直正常。

　　2 UPS的漏電保護動作現(xiàn)象

　　在我們研制的供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)過引言中所述的現(xiàn)象，因此，無法利用市電供電。應該說明的是，這種UPS的漏電保護動作的現(xiàn)象并非在每次UPS啟動時都出現(xiàn)。在8個供電系統(tǒng)中，只在一個系統(tǒng)中多次出現(xiàn)過。

　　3 UPS的漏電保護誤動作原因分析

　　3.l 不間斷電源輸出部分電路圖

　　對上述現(xiàn)象，最初我們以為UPS的主電路板和控制板有問題，在更換新的主電路板和控制板后，現(xiàn)象依舊。后來分別更換了新的充電板和輸入濾波板，仍然不能排除。最后，懷疑輸出電源濾波器有問題。干脆拆掉輸出電源濾波器，uPs就可以正常啟動了。說明問題可能與輸出電源濾波器有大。

　　該UPS輸出部分的電路圖如圖l所示．UPS的市電輸入、斷路器、漏電保護以及UPS的大部分沒有畫出。

　　3.2原因分析

　　3.2.1電源濾波器

　　該UPS設置輸出電源濾波器的目的主要是要濾掉電源輸出中的高頻干擾，同時降低電源波形的止弦失真度。電源線中的干擾分為兩種：

　　——共模干擾，即在火線與地線間、中線與地線間存在的干擾，共模干擾在火線與中線中同時存在，大小相等，相位相同；

　　——差模干擾，即在火線與中線問存在的干擾，差模干擾在火線與中線中同時存在，大小相等，相位相反。

　　由于電源線中往往同時存在上述兩種干擾，因此，一般電源濾波器由共模濾波電路（L1、L2和Cy）和差模濾波電路（L1和L2的差值與Cx）綜合構(gòu)成。其中L1和L2為繞在同一磁環(huán)上的兩個匝數(shù)相同、繞向相同的獨立線圈，當電源頻率分量經(jīng)過時，由于磁通抵消，電感很小，易于通過。當共模頻率分量經(jīng)過時，由于磁通相加，電感很大，不易通過而被抑制。

　　共模電感L1和L2一般在零點幾至幾十mH．共模電容Cy一般要在漏電流較小的前提下，取較大值。差模電感一般在幾十至幾百μH，差模電容Cx要選擇耐電壓足夠的陶瓷或聚酯電容器。市場上賣的電源濾波器一般是對共模干擾設計的，如果要對差模干擾起作用，應該另外增加兩個獨立的差模抑制電感。共模電感的磁性材料以金屬磁性材料（1J8510.02mm）或非晶、超微晶磁性材料效果較好。差模電感的磁性材料以金屬軟磁粉末經(jīng)絕緣包裹壓制退火的磁性材料（國產(chǎn) ZW-1）效果較好，而不用開口鐵氧體材料。

　　該UPS設置的20A電源濾波器的參數(shù)為：L1=0.7mH，Cx=0.47μF，Cy=4.7nF。

　　3.2.2漏電保護器

　　該供電系統(tǒng)設置漏電保護囂的主要目的是要保護人身和設備的安全。因為，當系統(tǒng)中的電氣設備絕緣性能下降時，不僅電氣設備存在隱患，而且威脅到工作人員的安全。

　　3.2.2.l 漏電流

　　1）穩(wěn)態(tài)或靜態(tài)漏電流是指在250V交流電壓條件下，濾波器能安全工作所規(guī)定的最大漏電流。它由兩部分組成，即電容電流Lc，絕緣電阻泄漏電流IL。

　　Ic=2πfUCy （1）

　　式中：f為電源頻率；

　　U為加在電容上的電壓；

　　Cy為共模電容量。

　　由式（1）可知，電容電流與電源頻率、加在電容上的電壓和共模電容量成正比。

　　IL=U/R1 （2）

　　式中：RL為泄漏電阻，它包括電容內(nèi)的體電阻和電容外的絕緣泄漏電阻。