不間斷電源的 EMC 分類及選型，使用屏蔽電纜
UPS 及 EMC 的介紹
不間斷電源(UPS)作為一種恒頻、穩(wěn)壓、純凈、不間斷的高品質(zhì)電源，被廣泛應(yīng)用于個人、商業(yè)、輕工業(yè)、工業(yè)等各類對供電質(zhì)量及連續(xù)性要求較高的場所。而在為上述各類場景進(jìn)行 UPS 選型時，大家關(guān)注的核心主要是負(fù)載容量、負(fù)載特性、電網(wǎng)制式等因素，一般會習(xí)慣性忽略 UPS 的 EMC 類別與現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境是否匹配。
? UPS 的電磁兼容性能(EMC)
包含兩個方面的性能
1
EMI：Electromagnetic Interference，即電磁干擾，指 UPS 設(shè)備在自身工作過程中產(chǎn)生的電磁波，對外發(fā)射并對設(shè)備其它部分或外部其它設(shè)備造成干擾。
2
EMS：Electromagnetic Susceptibility，即電磁敏感度，指 UPS 設(shè)備受外部電磁干擾的敏感程度。
通俗來講，我們將 UPS 比喻為人，將電磁干擾(EMI)比作感冒病毒，敏感度(EMS)就是是否易患感冒。如果不輕易傳播病毒，說明防護(hù)做得好或者身體素質(zhì)好;如果不易患感冒，說明免疫力強(qiáng)，也就是英語單詞 immunity，即抗電磁干擾性強(qiáng)。
但是在諸多實(shí)際案例中，由于 UPS 的 EMC 與現(xiàn)場電磁環(huán)境不兼容，造成的運(yùn)行異常和風(fēng)險已屢見不鮮。例如：
● 有客戶將 UPS 安裝在大容量變壓器附近，導(dǎo)致 UPS 在雙變化模式與電池模式切換時出現(xiàn)短時輸出中斷。
● 有客戶將 UPS 安裝在會場揚(yáng)聲器功放周邊，造成揚(yáng)聲器工作時出現(xiàn)間歇性高頻噪聲等異常現(xiàn)象，追根溯源這些都是由于 UPS 的 EMC 性能與周邊環(huán)境不匹配造成的。
UPS 的適用環(huán)境、EMC 類別與匹配
EMC 適用環(huán)境劃分
根據(jù) GB7260.2-2009/IEC 62040-2:2005，根據(jù) UPS 不同應(yīng)用環(huán)境下 EMC 的指標(biāo)，將 UPS 所應(yīng)用的環(huán)境依據(jù) EMC 要求劃分為兩類。
● 第 1 類環(huán)境：無中間變壓器直接連接至公共低壓供電系統(tǒng)的住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)和輕工業(yè)區(qū)。
● 第 2 類環(huán)境：不直接連接至住宅建筑物供電的低壓供電系統(tǒng)的所有商業(yè)區(qū)、輕工業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)。
? 將以上標(biāo)準(zhǔn)條文
翻譯為更加完整清晰的內(nèi)容
第 1 類應(yīng)用環(huán)境，主要指的是 UPS 在沒有中間變壓器的情況下，輸入側(cè)直接與公共低壓電網(wǎng)相連接的應(yīng)用環(huán)境，典型的應(yīng)用場景包含：住宅小區(qū)、中小型商業(yè)寫字樓、商住兩用建筑、無獨(dú)立臺區(qū)變壓器供電的商業(yè)體、小型廠房等。
第 2 類應(yīng)用環(huán)境，主要指的是 UPS 與公共低壓電網(wǎng)之間設(shè)置有中間變壓器，這一類場景下，UPS 不直接接入公共低壓電網(wǎng)，典型的應(yīng)用場景包含：中大型工業(yè)企業(yè)、數(shù)據(jù)中心、中大型商業(yè)綜合體、醫(yī)院等。
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在第 1 類場景下，客戶安裝地點(diǎn)內(nèi)其他電氣/電子信息設(shè)備，相對第 2 類場景，通常會更容易受到 UPS 工作所產(chǎn)生的 EMI 干擾所影響，這些干擾主要包含：
● 傳導(dǎo)騷擾(CE)：UPS 在正常工作時會通過電源線向電網(wǎng)產(chǎn)生騷擾，若 UPS 電源端子存在高幅值的傳導(dǎo)騷擾，可能導(dǎo)致同一電網(wǎng)中的 IT、通訊等設(shè)備收到干擾、造成數(shù)據(jù)丟失等異常情況。
● 輻射騷擾(RE)：UPS 在正常工作時，由于內(nèi)部的非線性器件、寄生電容影響，UPS 作為干擾源會向周圍空間發(fā)射輻射騷擾，可能會對周邊高靈敏度電器正常工作造成影響。
? 因此，在第 1 類場景下，對所應(yīng)用的 UPS 的 EMI 發(fā)射指標(biāo)要求會相對嚴(yán)格，從而盡可能降低對其他設(shè)備的影響。
UPS 的 EMC 類別劃分
根據(jù) UPS 的不同適用環(huán)境，GB7260.2-2009/IEC 62040-2:2005 將 UPS 依據(jù) EMC 指標(biāo)劃分為 C1/C2/C3/C4 四個等級，用戶一般可以通過 UPS 產(chǎn)品手冊等資料獲知 UPS EMC 等級(如圖 1：山特 3A3 PT60-600K UPS 用戶手冊)。
? 不同 EMC 等級的 UPS
適用于不同的 EMC 環(huán)境，具體說明見下表
UPS 的 EMC 類別、指標(biāo)與適用環(huán)境
? EMC 類型為 C1 類別的 UPS，可以不加任何限制條件使用于第 1 類環(huán)境，如：個人家庭辦公、NAS 系統(tǒng)、小型辦公商用等。
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? EMC 類型為 C2 類別的 UPS(單相輸出電流≤16A，例如山特城堡 C1KS)，可以不加限制地應(yīng)用于第 2 類環(huán)境，如：由獨(dú)立臺區(qū)變壓器供電的醫(yī)院、企業(yè)等。
? EMC 類型為 C2 類別的 UPS(單相輸出電流≤16A，例如山特城堡 C2KS)，當(dāng)使用符合國標(biāo)(如 GB1002)或者 IEC 標(biāo)準(zhǔn)(如 IEC309)等合格插接件進(jìn)行連接，或采用永久性連接(焊接、鉚接等)情況下，允許應(yīng)用于家庭、個人辦公等第 1 類環(huán)境，但必須根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，做好采取額外的措施準(zhǔn)備以降低 UPS 的 EMI 騷擾，例如：
1
視電纜長度及連接設(shè)備使用屏蔽電纜。
2
視電網(wǎng)質(zhì)量增加濾波器、浪涌保護(hù)器等措施。
總之，C2 類設(shè)備不推薦在毫無準(zhǔn)備的情況下直接用于家庭及個人辦公，由于該類 UPS 的射頻騷擾，對第 1 類環(huán)境下用戶的其他設(shè)備正常運(yùn)行可能造成影響。
因此標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制要求生產(chǎn)廠商將如上潛在風(fēng)險以警告內(nèi)容：“警告：本產(chǎn)品是 C2 類 UPS，用于住宅區(qū)可能需要采取安裝限制或附加措施以抑制射頻騷擾?！睂懭氘a(chǎn)品說明書(如下圖：山特城堡系列 C1-3K 用戶手冊關(guān)于 EMC 風(fēng)險警告內(nèi)容)。
? EMC 類型為 C3 類別的 UPS(單相輸出電流>16A，例如山特靈霄 PT20KS，山特靈霄 3C3 HD20-80KVA 等)，允許有限制地用于第 2 類環(huán)境(如：遠(yuǎn)離住宅建筑 30m 以上的、且由獨(dú)立臺區(qū)變壓器供電的商場、工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)等)。
這類 UPS 可能存在安裝限制或需要采取其他措施，以防止 UPS 對安裝場所內(nèi)其他設(shè)備產(chǎn)生的射頻影響，廠商需要將如上潛在風(fēng)險以警告內(nèi)容：“警告：本產(chǎn)品用于第 2 類環(huán)境中的商業(yè)和工業(yè)用途，可能需要采取安裝限制或附加措施以抑制騷擾?！睂懭氘a(chǎn)品說明書(如下圖：山特 ARRAY 3A3PT 60-600K 用戶手冊關(guān)于 EMC 風(fēng)險警告內(nèi)容)。
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? EMC 類型不屬于以上幾種的 UPS，統(tǒng)一劃分為 C4 類，這類 UPS 的具體適用環(huán)境與 UPS 指標(biāo)由用戶另行與 UPS 廠商進(jìn)行協(xié)商。
山特 UPS 的 EMC 類別劃分
了解上述基本場景分類及 UPS 分級標(biāo)準(zhǔn)后，我們來看看山特各型號 UPS 的 EMC 分級情況：
A、C2 類 UPS 允許在第 1 類環(huán)境中使用的限制條件為：使用符合國標(biāo)(如 GB1002)或者 IEC 標(biāo)準(zhǔn)(如 IEC309)等合格插接件進(jìn)行連接、或采用永久性連接(焊接、鉚接等)，且視現(xiàn)場具體情況，可能需要采取額外的安裝措施(如外殼屏蔽、屏蔽電纜)、附加措施(增加濾波器、浪涌保護(hù)器等)，以防止 UPS 的射頻騷擾對用戶其他設(shè)備正常運(yùn)行造成影響。
B、C3 類 UPS 在第 2 類環(huán)境中使用的限制條件為：須距離第 1 類環(huán)境 30m 以上，電網(wǎng)質(zhì)量較差或環(huán)境中存在易被干擾的設(shè)備時，需視情況采取對應(yīng)措施(比如：強(qiáng)弱電纜隔離、使用屏蔽電纜、使用接地金屬線纜托盤和支架、增加浪涌保護(hù)器等措施)，防止 UPS 的射頻騷擾影響其他設(shè)備。
UPS 依據(jù) EMC 類別的應(yīng)用場景推薦
綜上所述，在各類常見的應(yīng)用場景下，山特 UPS 在從 EMC 角度出發(fā)選型時，應(yīng)參考如下的推薦建議：
UPS 的選型看似簡單，實(shí)則需要考慮各方面的因素。在諸多因素中，UPS 的電磁兼容性(EMC)則是大家在選型、安裝、使用過程中，看不見、摸不著，卻會實(shí)實(shí)在在影響 UPS 使用體驗(yàn)的關(guān)鍵因素。
把合適的 UPS，安裝到合適的場所，使得 UPS 的 EMC 性能與周邊設(shè)備和諧相處，也是我們今后需要關(guān)注、掌握的技能之一。
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