對UPS的一種漏電保護誤動進行了探討。其中包括對電源濾波器、漏電保護以及它們一起使用時過渡過程的探討。最後提出了相應的解決方法。

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接到開機命令後，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後，發出控製信號，驅動輸出繼電器動作，切斷旁路
，接通逆變電路，完成UPS的開機過程。在我們研製的8個供電係統中，有7個供電係統的UPS開機工作一直正常。

UPS的漏電保護動作現象
   
在我們研製的供電係統中，出現過引言中所述的現象
，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象並非在每次UPS啟動時都出現。在8個供電係統中
，隻在一個係統中多次出現過。

UPS的漏電保護誤動作原因分析

不間斷電源輸出部分電路圖
   
對上述現象，最初我們以為UPS的(de)主(zhu)電(dian)路(lu)板(ban)和(he)控(kong)製(zhi)板(ban)有(you)問(wen)題(ti)
，在(zai)更(geng)換(huan)新(xin)的(de)主(zhu)電(dian)路(lu)板(ban)和(he)控(kong)製(zhi)板(ban)後(hou)，現(xian)象(xiang)依(yi)舊(jiu)。後(hou)來(lai)分(fen)別(bie)更(geng)換(huan)了(le)新(xin)的(de)充(chong)電(dian)板(ban)和(he)輸(shu)入(ru)濾(lv)波(bo)板(ban)
，仍(reng)然(ran)不(bu)能(neng)排(pai)除(chu)。最(zui)後(hou)
，懷(huai)疑(yi)輸(shu)出(chu)電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)有(you)問(wen)題(ti)。幹(gan)脆(cui)拆(chai)掉(diao)輸(shu)出(chu)電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)
，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。

圖1：不間斷電源輸出部分的電路圖

原因分析

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幹擾
，同時降低電源波形的止弦失真度。電源線中的幹擾分為兩種：
   
——共模幹擾，即在火線與地線間、中線與地線間存在的幹擾

，共模幹擾在火線與中線中同時存在，大小相等，相位相同；
   
——差模幹擾，即在火線與中線問存在的幹擾
，差模幹擾在火線與中線中同時存在
，大小相等，相位相反。
   
由於電源線中往往同時存在上述兩種幹擾，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)綜合構成。其中L1和L2為繞在同一磁環上的兩個匝數相同
、raoxiangxiangtongdedulixianquan，dangdianyuanpinlvfenliangjingguoshi

，youyucitongdixiao
，dianganhenxiao，yiyutongguo。danggongmopinlvfenliangjingguoshi，youyucitongxiangjia，dianganhenda，buyitongguoerbeiyizhi。
   
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(yao)選(xuan)擇(ze)耐(nai)電(dian)壓(ya)足(zu)夠(gou)的(de)陶(tao)瓷(ci)或(huo)聚(ju)酯(zhi)電(dian)容(rong)器(qi)。市(shi)場(chang)上(shang)賣(mai)的(de)電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)一(yi)般(ban)是(shi)對(dui)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)設(she)計(ji)的(de)，如(ru)果(guo)要(yao)對(dui)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)起(qi)作(zuo)用(yong)，應(ying)該(gai)另(ling)外(wai)增(zeng)加(jia)兩(liang)個(ge)獨(du)立(li)的(de)差(cha)模(mo)抑(yi)製(zhi)電(dian)感(gan)。共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)的(de)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)以(yi)金(jin)屬(shu)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)(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絕緣包裹壓製退火的磁性材料(國產ZW-1)效果較好，而不用開口鐵氧體材料。
   
該UPS設置的20A電源濾波器的參數為：L1=0.7mH,Cx=0.47μF,Cy=4.7nF。

漏電保護器
   
該(gai)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)設(she)置(zhi)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)囂(xiao)的(de)主(zhu)要(yao)目(mu)的(de)是(shi)要(yao)保(bao)護(hu)人(ren)身(shen)和(he)設(she)備(bei)的(de)安(an)全(quan)。因(yin)為(wei)
，當(dang)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)絕(jue)緣(yuan)性(xing)能(neng)下(xia)降(jiang)時(shi)
，不(bu)僅(jin)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)存(cun)在(zai)隱(yin)患(huan)，而(er)且(qie)威(wei)脅(xie)到(dao)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)安(an)全(quan)。

漏電流
   
1)穩態或靜態漏電流是指在250V交流電壓條件下
，濾波器能安全工作所規定的最大漏電流。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，它包括電容內的體電阻和電容外的絕緣泄漏電阻。

2)非穩態或動態漏電流是當輸出繼電器動作，接通逆變電路時，在等效電阻r、電感L和電容C串聯電路接通正弦電源的過渡過程中產生的電流。在這種過渡過程中可能產生較大的振蕩衰減的漏電流。其中，L=L1,C=Cy。其簡化電路如圖2所示。

圖2：閉合逆變電路時簡化電路圖

式中：Um為電源電壓的峰值
；
ω為電源電壓的角頻率；
Ψ為電路接通時電源電壓的初相角。

該電路的電流強製分量為

當電路中的電阻較小時
，即
，電路產生振蕩
，電容器上的電壓和電流分別為

忽略電阻的影響，將電路參數L=0.7 mH，C=4.7 nF代入上述公式中，由於電路自由振蕩角頻率遠遠高於電源角頻率314rad／s，所以電路產生振蕩。當Ψ=φ時，電路中產生的最大過電流有效值高達570mA以上。這可能引起30mA的大於O.ls的定時漏電保護器動作。實際上，電路接通時正弦電源電壓的初相角Ψ為隨機量．大部分並不等於電路交流阻抗的相位角φ，所產生的過電流不一定超過30 mA；另外，電路中存在電阻，使電路中產生的過電流峰值降低和衰減，所產生的過電流也不一定超過30mA，電路中產生過電流的時間不一定超過0.1s。
   
實際情況是，在我們研製的8個供電係統中
，隻在一個係統中多次出現過UPS空載啟動時，市電斷路器的漏電保護動作
，切斷了市電的現象，但是
，也不是每次UPS空載啟動時都出現市電斷路器漏電保護動作的現象。
   
womenduishangshudianlujietongzhengxiandianyuanshi，loudianliudeguoduguochengjinxingleshangbaiciceshi
，ceshishiliyonghuoerdianliuchuanganqiceliangloudianliu，ceshidianyayuloudianliudezhuanhuanbiliwei100mA／lV。典型測試圖見圖3～圖6。

圖3：漏電流的過渡過程測試圖1

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由圖3測量到
，漏電流最高峰值為106mA
，漏電流衰減時間為幾百μS。

圖4：漏電流的過渡過程測試圖2

由圖4測量到。漏電流最高峰值為298mA
，漏電流衰減時間為幾百μS

，漏電流第一個振蕩脈寬為4μS。

圖5：漏電流的過渡過程測試圖3

由圖5測量到，漏電流最高峰值為152mA，漏電流衰減時間為幾百μS。

圖6：漏電流的過渡過程測試圖4

由圖6測量到，漏電流最高峰值為408mA
，漏電流衰減時間為幾百μS。
   
從上述測試中可以看到．由於電路接通時正弦電源電壓的仞相角Ψ為隨機量，大部分並不等於電路交流阻抗的相位角φ
，所以電路中產生的過電流峰值大小不是崮定值，但是一般都超過30mA；由於電路中存在電阻，致使電路中產生的過電流峰值衰減很陝，一般漏電流衰減時間為幾百μS。
   
3)shangshudianluqieduanzhengxiandianyuanyujietongzhengxiandianyuanxiangbijiaokenengjuyougengdadeweihaixing，jidangzaidianluzhongdediangandianliuzuidashikeqieduanzhengxiandianyuan，dianganzhongdenengliangjianghuizhuanyidaodianrongqizhong
，congerdaozhidianrongqidedianyashenggao。zhebujinhuiyinqidianrongdianliudezengda，erqiehuiyingxiangdianrongqideanquanyunxinghejiangdihuoxianduidixiandejueyuanxingneng。yinci
，duizhezhonggongzuozhuangtaiyeyingdanggeiyuxiangyingdeguanzhu。

漏電保護
   
電流對人體的傷害程度與通過人體電流的大小
、持續時間、電流通過人體的途徑
、電流的種類和人體的狀況等多種因素有關。
   
工頻電流對人體的作用見表l。一般取工頻電流對人體的作用安全值為30mA•s。而高頻電流對人體的傷害程度比工頻電流要小。

表1：工頻電流對人體的作用


漏電保護器的動作電流分為很多種，從30 mA到20A不等。
   
漏電保護器的動作時間有兩種，一種為定時動作，一般小於0.ls。定時漏電保護器的框圖見圖7。其(qi)中(zhong)

，檢(jian)測(ce)電(dian)路(lu)分(fen)為(wei)漏(lou)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)和(he)漏(lou)電(dian)壓(ya)檢(jian)測(ce)，比(bi)較(jiao)電(dian)路(lu)為(wei)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)與(yu)給(gei)定(ding)信(xin)號(hao)相(xiang)比(bi)較(jiao)的(de)電(dian)路(lu)，輸(shu)出(chu)電(dian)路(lu)為(wei)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)器(qi)控(kong)製(zhi)斷(duan)路(lu)器(qi)分(fen)斷(duan)的(de)電(dian)路(lu)。

圖7：定時漏電保護器的框圖

另一種為具有反時限電路的漏電保護器，其框圖見圖8。反時限電路足動作時間和動作電流類似電容器對電阻放電的指數曲線的電路
，即動作電流越大，動作時間越快；動作電流越小，動作時間越慢。

圖8：反時限漏電保護器的框圖   

為防止人身觸電，漏電保護器的動作時間和動作電流選擇原則是，動作時間和動作電流的乘積為30mA•s。
   
定時和反時限漏電保護器的特性見圖9。其中ABC直線為O.ls定時漏電保護器的特性


，B點動作時間和動作電流的乘積為30mA•s

，正好符合要求。而A點動作時間和動作電流的乘積為3mA•s．餘量過大。C點動作時間和動作電流的乘積為300mA•s
，很不安全。可見選擇定時漏電保護器不太合理。DBE曲線為反時限漏電保護器的特性，全部曲線卜的點都接近30mA•s，可見選擇反時限漏電保護器比較合理。

圖9：定時和反時限漏電保護器的特性

解決措施
   
通過上述UPS的漏電分析
，為了解決可能出現的這類漏電保護誤動，可以考慮下述措施。

提高泄漏電阻
   
從式(2)中可以看出．提高電容器的泄漏電阻可以降低電容器的泄漏電流。這可以從選擇電容器本身和加強電容外部的絕緣兩方麵入手。

設置旁路開關
   
設置旁路開關與漏電保護器並聯。在啟動UPS的過渡過程中，旁路開關閉合漏電保護器
，以避開啟動UPS時電路中產生的過電流引起漏電保護誤動作。在啟動UPS完成後，打開旁路開關，使漏電保護器起到正常漏電保護的作用。

設置阻尼限流
   
設置阻尼限流電阻與開關並聯環節。在啟動UPS的過渡過程中，斷開並聯開關，串入阻尼限流電阻，以降低啟動UPS時電路中產生的過電流，從而避免漏電保護誤動作。在啟動UPS完成後，閉合與阻尼限流電阻並聯的開關，使電路轉入正常運行，漏電保護器可以起到漏電保護的作用。

采用直流啟動
   
由於該公司生產的3kVA高頻在線式UPS具有直流啟動功能，所以可以進行下述操作：斷開交流輸入開關和負載，采用直流啟動UPS，待UPS工(gong)作(zuo)正(zheng)常(chang)後(hou)，再(zai)閉(bi)合(he)交(jiao)流(liu)輸(shu)入(ru)開(kai)關(guan)
，而(er)轉(zhuan)入(ru)交(jiao)流(liu)供(gong)電(dian)運(yun)行(xing)。這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)電(dian)路(lu)接(jie)通(tong)正(zheng)弦(xian)電(dian)源(yuan)時(shi)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)的(de)峰(feng)值(zhi)較(jiao)高(gao)的(de)振(zhen)蕩(dang)衰(shuai)減(jian)的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)引(yin)起(qi)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)誤(wu)動(dong)作(zuo)。

設置頻率區分環節
   
由於電路自由振蕩角頻率ω’遠yuan遠yuan高gao於yu工gong頻pin電dian源yuan角jiao頻pin率lv，所suo以yi，可ke以yi設she置zhi頻pin率lv區qu分fen環huan節jie
，區qu分fen開kai電dian路lu自zi由you振zhen蕩dang分fen量liang和he工gong頻pin分fen量liang
，以yi避bi免mian較jiao高gao頻pin率lv的de漏lou電dian流liu引yin起qi漏lou電dian保bao護hu誤wu動dong作zuo。例li如ru，頻pin率lv區qu分fen環huan節jie可ke以yi為wei低di通tong濾lv波bo器qi，隻zhi允yun許xu頻pin率lv較jiao低di的de工gong頻pin分fen量liang通tong過guo，而er不bu允yun許xu頻pin率lv較jiao高gao的de自zi由you振zhen蕩dang分fen量liang通tong過guo。

分析UPS漏lou電dian保bao護hu的de誤wu動dong現xian象xiang，應ying當dang從cong整zheng個ge供gong電dian係xi統tong的de全quan局ju出chu發fa，充chong分fen認ren識shi組zu成cheng係xi統tong的de各ge個ge單dan元yuan的de性xing能neng和he參can數shu，以yi及ji它ta們men之zhi間jian配pei合he的de合he理li性xing。另ling外wai，還hai應ying當dang從cong整zheng個ge供gong電dian係xi統tong的de啟qi動dong、運行和關閉的全過程出發，充分認識不同過程中可能出現的問題。
   
本文對上述UPS漏電保護的誤動現象，通過比較詳細的分析和實驗檢測
，探討了引起市電斷路器漏電保護誤動作的原因。著重從電路的組成和參數
、UPS啟動的工作過程來分析了漏電流產牛的原因。從而提出了增強電容器的內、外絕緣泄漏電阻的必要性和檢查漏電保護器的動作時間和動作電流的選擇足否合理的問題。
   
對UPS漏電保護的誤動現象，不管足由於穩態漏電流．還是由於在UPS啟動時，電源濾波器的電阻
、電感和電容串聯電路接通正弦電源的過渡過程中產生的較大的振蕩衰減漏電流，引起的30mA的de定ding時shi漏lou電dian保bao護hu器qi動dong作zuo，采cai取qu本ben文wen推tui薦jian的de相xiang應ying解jie決jue措cuo施shi，有you可ke能neng排pai除chu這zhe種zhong漏lou電dian保bao護hu誤wu動dong現xian象xiang。而er不bu應ying當dang一yi概gai否fou定ding漏lou電dian保bao護hu器qi和he電dian源yuan濾lv波bo器qi的de聯lian合he使shi用yong。