第九章抗扰度试验课件.ppt
第九章 抗扰度试验,第1节 概 述 第2节 低频骚扰抗扰度试验 第3节 传导暂态和高频骚扰的抗扰度试验 第4节 静电放电抗扰度试验 第5节 磁场抗扰度试验 第6节 辐射电磁场抗扰度试验,第一节 概 述,一、相关术语及其定义 1、(电磁)兼容电平(electromagnetic)compatibility 1evel预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上的规定的最大电磁骚扰电平。注:实际上电磁兼容电平并非绝对最大值,而可能以小概率超出。,2.(对骚扰的)抗扰度 immunity(to a disturbance)装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。3.抗扰度电平 immunity level 将某给定电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平。,4.(电磁)敏感性(electromagnetic)susceptibi1ity 在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。注:敏感性高,抗扰度低。5.严酷度等级 severity level 为抗扰度试验规定的施加影响的电磁量的值。注:试验标准可按照不同的抗扰度电平来规定若干个严酷等级。,6.瞬态 transient 在两相邻稳态之间变化的物理量或物理现象,其变化时间小于所关注的时间尺度 注:瞬态可以是一个任意极性的单向脉冲或第一个尖峰为任意极性的阻尼振荡波。7.电压浪涌 Voltage surge 沿线路或电路传播的瞬态电压波。其特征是电压快速上升后缓慢下降。,8.电源线 power lines 从电源(交流或直流电压)引出的线路。9.控制线 control lines 所有用于控制、信号传输及测量的线路。,10.共模电压,不对称电压 common mode voltage,asymmetrical Voltage 每个导体与规定参考点(通常是地或机壳)之间的相电压的平均值。11.差模电压,对称电压 differential mode voltage,symmetrical voltage 一组规定的带电导体中任意两根之间的电压。,二、骚扰电平、兼容电平、抗扰度电平和敏感性电平之间的联系,骚扰电平、兼容电平、抗扰度电平和敏感性电平之间的理论联系如图9-0(a)所示。,图9-0(a)电磁骚扰不同电平间的关系,三、抗扰度试验的必要性:,1.以往电力系统中的二次设备对电磁骚扰的反应灵敏度较低,即使有骚扰,也主要是低频骚扰起作用,如谐波、电压变化等。2.近代电力系统中,电子元器件的应用广泛,它们对高频及暂态骚扰表现得更为敏感。可以说电子元器件的大量使用增加了二次设备损坏和误动作的可能性。,3.为减少事故,提高二次设备的抗骚扰能力,有必要对二次设备进行抗扰度试验。4.抗扰度试验的目的是对处于电磁骚扰影响下的二次设备的运行情况进行检查。试验时设备总处于供电状态并正常运转。,四、抗扰度试验的IEC标准的适用范围:,IEC的产品委员会、用户及电力、电子设备制造厂都规定了抗骚扰标准和相应的抗扰度试验方法。为了统一起见,TC-77拟制定一个关于低压设备的抗骚扰标准。标准根据被试设备的不同种类和使用条件推荐适当的试验方法。,IEC标准适用于下列情况。1被试对象 被试对象规定为连接于下列低压系统中的电力及电子设备:(1)居民和商业网络;(2)工业网络;(3)控制系统;(4)变电所二次网络;(5)通信线路。,2.骚扰种类(1)电场骚扰;(2)磁场骚扰;(3)静电骚扰;(4)电磁骚扰。,3.骚扰频率(1)低频,直流至10kHz20kHz;(2)高频,几百MHz 千MHz范围;(3)暂态,持续时间从数ns至数ms。,4骚扰源(1)骚扰负荷(非线性负荷,变化负荷);(2)在网络和设备中的操作现象和故障;(3)大气现象(雷电);(4)静电;(5)无线电发射机。,五、抗扰度试验的分类,1.低频骚扰的抗扰度试验;2.传导暂态和高频骚扰的抗扰度试验;3.静电放电的抗扰度试验;4.磁场骚扰的抗扰度试验;5.电磁骚扰的抗扰度试验;6.其它抗扰度试验。,六、环境条件,对于特定产品,有关试验和严酷度等级的选择通常取决于环境条件。在本条款的范围内,“环境条件”包括电磁环境及安装条件。由于这些影响的多样性,有必要为各类骚扰定义特定的环境条件。,1.低压供电网络中的低频骚扰(考虑了三种类型的环境)(1)具有相对较低骚扰电平的公共低压配电网络;(2)具有相对较高骚扰电平的工业低压配电网络;(3)电站中的低压网络。,2.瞬态和高频骚扰 这类骚扰的电平取决于:(1)电磁骚扰源(2)安装条件,如屏蔽、接地、过电压保护等。3.静电放电 环境条件主要取决于安装条件(特别是地面类型)及气候条件(空气湿度),4.磁骚扰 施加影响的磁场取决于流经设备附近导体中的电流和它们之间的距离以及附近磁性材料的存在情况。可区分用于低压配电网络中的设备及用于电站中的设备。5.辐射电磁场骚扰 施加影响的电磁场取决于发射机的功率及其与设备间的距离。由手持无线电收发机产生的骚扰被认为需给予特别的关注。,七、确定抗扰度试验项目应考虑的因素,1.影响设备的骚扰的类型;2.环境条件;3.所要求的可靠性和特性;4.经济约束。,由于要考虑的设备和环境条件的多样性,很难指出有关抗扰度试验选择的准则。这种选择主要是有关专业标准化技术委员会的任务,或者可由生产厂商和用户的协议来确定,表9-1可用作抗扰度试验选择的准则(见教材)。,八、抗扰度试验严酷度等级的选择,对大多数试验,均提出了若干个严酷度试验等级。下列这些最重要的因素能用作严酷度等级选择的准则:,1.在指定环境条件下用户所需要的可靠性程度;2.环境条件,它表明了骚扰电平;3.经济约束,选择极端试验值可能会使产品不经济;4.通常不能对这些因素进行单独考虑。这些因素共同作用,甚至可能会相互抵触,例如,非常高的可靠性要求同经济约束是矛盾的。,九、抗扰度试验结果的评估,因受试设备和系统的多样性和差异性,确定试验对设备和系统的影响比较困难。若有关专业标准化技术委员会或产品技术规范没有给出不同的技术要求,试验结果应该按受试设备的运行条件和功能规范进行如下分类。,1.在技术要求限值内性能正常;2.功能或性能暂时降低或丧失,但能自行恢复;3.功能或性能暂时降低或丧失,但需操作者干预或系统复位;4.因设备(元件)或软件损坏,或数据丢失而造成不能自行恢复至正常状态的功能降低或丧失。一般地,如果设备在整个试验期间显示出其抗扰度,并在试验结束后,受试设备满足技术规范中的功能要求,则表明试验合格。,十、抗扰度试验对应设备的端口类型,抗扰度试验对应设备的5类端口(见图9-1)为:1.外壳端口,它是设备的物理边界(如机壳),外壳端口提供辐射和静电放电能量的传播途径。2.交流电源端口;3.直流电源端口;4.信号端口;5.功能接地端口。除外壳端口以外的上述端口提供传导能量的传播途径。,图9-1 设备端口示意图,抗扰度试验详细内容可参考抗扰度试验系列国家标准,GB/T17626.1121998(1999),电磁兼容 试验和测量技术。,第二节 低频骚扰抗扰度试验,低频抗扰度试验主要检验二次设备对来自交流电源的各种骚扰的耐受能力。,一、谐波试验,谐波试验的目的:在于检验低压电网络中的谐波对可能对这些频率敏感的设备所产生的影响。这种影响表现在两个方面。(1)短时效应。从偶然的误动作直到电子元件损坏。(2)长期效应。主要指过热。,试验适用于:所有接在低压公用电网、工业电网和变电所的低压设备。试验电压:为一个或几个谐波频率的正弦波叠加在工频电压上。谐波次数最高可达40次。图9-2为3种不同的谐波试验接线方式.,图 9-2 谐波试验的接线方式(a)适用于小功率设备;(b)适用于大功率设备;(c)适用于高次谐波,抗扰度试验等级是按照设备所处的电磁环境的级别来规定的。它是用基波电压UT的百分数表示的谐波电压。合成电压波的均方根值在试验期间必须保持为标称值。电磁环境可分为以下3级:1级:受保护的电源。其兼容水平比公用电网的兼容水平低。它关系到对电源干扰非常敏感的设备的使用。,2级:一般适合于工业环境中的公共耦合点(PCC)和内部耦合点(IPC)。其兼容水平与公用电网中的兼容水平相一致,因此,规定用于公用电网中的设备也可以用于这些工业环境中。3级:仅适用于工业环境中的IPC。对某些骚扰现象来说,其兼容水平比第2级更高。例如:当本部分负荷通过整流器供电;有电焊机存在;大电机频繁启动;负荷变化迅速时,都应当归入这类环境。,二、谐间波试验,当有谐间波源存在时,还要对被试设备进行谐间波试验。所谓谐间波是指频率介于相邻两次谐波之间的谐波。谐间波试验的目的是检验低压供电网络中的谐间波对可能对这些频率敏感的设备所产生的影响。,试验方法与谐波试验方法相同。谐间波试验电压值为电磁兼容水平的1.22.0倍。电磁兼容水平可按以下数值选取:(l)对离散的谐间波,各频率可具有基频电压UT 的0.5%的电平(无谐振),但当其可能骚扰纹波控制系统时,则必须降低至小于UT 的0.1%。(2)用带宽10Hz测量时,连续频谱显示的背景电平通常不超过0.02%UT。,谐间波试验仅适用于某些特定情况,如:(l)对特定谐间波特别敏感的窄带频率选择性设备。(2)对预期安装在具有较高谐间波电平的场所(如:大型电弧炉附近)的宽带敏感设备。,电磁环境可分为与谐波相同的3级。表9-4给出了优先考虑的谐间波的试验等级。离散的谐间波频率的试验等级约为0.5UT(无谐振时),对工业网络所采用的第3级中,这些试验电压可能是相当高的。,三、电压变化(波动)试验,电压变化是指供电电压逐渐变得高于或低于额定电压,变化的持续时间相对于周期来说,可长可短。产生电压变化的原因有:1.负载突然变化;2.变压器带负载调压等。,电压变化会影响电子设备的正常运行,所以要对这些设备进行电压变化试验。目的是检验低压供电网络中可能对快速电压波动具有敏感性的设备的抗扰度。它适用于用在公共网络、工业网络及电厂中可能对这类骚扰具有敏感性的所有设备。电压变化试验接线图及试验程序如图9-3所示。,图 9-3 电压变化试验接线图及试验程序(a)试验接线图;(b)试验程序,起始电压的设定值为UT10%,电压波动范围U根据电网的性质决定。对用于公共网络或其他受轻微骚扰网络中的设备,取U=8%UT;对用于受严重骚扰网络(即工业网络)中的设备,U=12%UT。,优先采用的电压变化所需时间和减小后的电压维持时间由表9-5给出。电压变化的速率应是常数,但电压可是阶跃变化的,阶跃应定位在过零附近,且不应大于10%UT,当阶跃在1%UT以下,则可认为电压变化速率是常数。对EUT进行每一种规定的电压变化,在最典型的运行方式下进行三次试验,试验之间间隔10s。,试验应在IEC 681要求的标准气候条件下进行:温度:1535;相对湿度:2575;大气压力:86kPa106kPa(860mbar1060mbar)。实验室的电磁条件应能保证EUT正常运行,使试验结果不受影响。,四、电压暂降和短时中断试验,电压暂降:指在电气系统某一点的电压突然下降,经历半个周期到几秒的短暂持续期后恢复正常。短时电压中断:指供电电压消失一段时间,一般不超过1min。短时中断可认为是幅值的电压暂降。,当电网发生短路或接地故障时,电压降落可能超过UT 的1015%,甚至短时降至零值。特别是当故障后,快速重合闸动作,将故障电路重新接通电源,重合闸时间可达0.5s。这种电压降落可以冲掉计算机的内存,使换流器的换流失败。,为了检验可能对电压暂降和短时电压中断具有敏感性的设备的抗扰度,需要进行电压暂降和短时电压中断的试验。其试验方法、实验室的电磁条件和气候条件均与电压变化试验相似,试验标准如表9-6所示。,试验时,监测试验的电源电压使其在2%准确度之内,发生器的过零控制必须有10的准确度。EUT应按每一种选定的试验等级和持续时间组合,顺序进行三次跌落或中断试验,最小间隔10s。,电源电压的突变发生在电压过零处,及由有关的标准化技术委员会或产品标准认为是关键的相位处,每相优先选择45、90、135、180、225、270和315。对于三相系统,优先选择逐相试验,在某些情况下,如三相电表和三相电源设备,三相都必须同时试验,对三相同时采用跌落和中断的情况,将只在一相实行。,五、其它低频试验,IEC标准推荐的低频抗扰度试验还有以下3种。1电压不平衡试验 电压不平衡试验适用于由于三相电压不平衡而受到影响的低压和二次设备。除非特殊情况,一般不平衡系数取2%。,2频率变化试验 频率变化试验适用于由于工频电源的频率变化而受到影响的设备。试验频率的变化范围为2%(正常情况)和-6%+4%(特殊情况)。后者适用于频率变化较大的系统。3直流分量试验 直流分量试验适用于对交流电压上叠加直流分量敏感的设备。试验标准正在拟定中。,第三节 传导暂态和高频骚扰的抗扰度试验,一、100/1300s电压浪涌试验 该试验的目的是检验设备对低压供电网络中高额定值熔断器熔断所产生的瞬态的抗扰度。,这种暂态过程具有以下特点:(1)单极性脉冲或快速阻尼振荡波;(2)持续时间较长。两个50%Um之间的时间长达10ms;(3)单极性脉冲的长升时间较长,可达200S;(4)幅值约为额定电压的23倍;(5)能量较大。,由于暂态过程的持续时间较长,能量较大,能够影响电子设备的正常工作或将其损坏。因此,需对低压电网中的电子设备进行长脉冲电压试验。试验电压的波形采取100/1300s的单极性冲击波叠加在工频电压的幅值上,如图9-4所示。,浪涌电压的幅值取 为额定电压的幅值),即,图9-4 长脉冲试验的电压波形图,试验电压加在被试设备的供电端子上,它叠加在正弦波形的电源相电压或线电压的幅值上,每个极性施加3次,两次施加脉冲的间隔时间不得少于1min,以便使保护设备有充分的时间恢复。该试验可适用于预定连接到低压配电网络或电站的低压电网中的敏感电子设备。该试验通常在实验室内进行,不适用于现场。,二、1.2/50s(电压)8/20s(电流)浪涌试验,该试验的目的是检验设备对由以下现象所引起的单向瞬态骚扰的抗扰度:(1)电网中的切换现象(如电容器的切换);(2)电网中的故障;(3)雷击(直接或间接雷击)。它们都可在二次回路中感应电压脉冲。,这种电压脉冲对二次设备的作用取决于骚扰源和受试设备的相对阻抗。如果设备的阻抗比骚扰源的阻抗大,在设备的端子上产生电压脉冲。反之,则形成电流脉冲。试验装置必须适应这种情况,它不但能够提供电压脉冲,而且能够提供电流脉冲。对试验装置的要求是,开路状态时输出一个1.2/50s的电压脉冲;短路状态时输出一个8/20s的电流脉冲。电压脉冲和电流脉冲的波形见图9-5。组合波形发生器的原理接线图见图9-6。,图9-5 电压脉冲和电流脉冲波形图(a)开路电压波形;(b)短路电流波形,图 9-6 波形发生器原理接线图U高压电源电压;Rc充电电阻;Cc储能电容;Rs1、Rs2波长形成电阻;Rm阻抗匹配电阻;Lm阻抗匹配电感,IEC标准推荐的试验电源应具有以下参数:(1)开路输出电压:0.5kV4kV以上,误差10%;(2)短路输出电流:0.25kA2kA以上,误差10%;(3)发生器本身内阻:2,附加电阻1012 或4042;(4)极性:正极性和负极性;(5)相位移:360(6)最大重复率:至少 l 次/min。,试验设备还包括:(1)以下类型之一的耦合电路:用于电源或控制线的电容耦合(并联耦合,图9-7为一实例);用于电源或控制线的电感耦合(通过串联变压器耦合);用于通讯线路的气体放电管耦合。(2)去耦电路(反向滤波器)。(3)合适的测量设备(示波器),其频率范围不小于10MHz。各级标准对应的试验电压(开路电压)值见表9-7。,图9-7 交/直流线上电容耦合的试验配置示例,将同样的电压分别施加于电源端子上以及 I/O 接口上。每个极性至少试验5次,每次可能叠加在交流电压的不同的相位上。两次浪涌之间的间隔时间取决于内部保护装置的恢复时间;重复率最快为1次/min。,该试验适用于:所有类型的设备;它们的交流或直流电源线或端子,输入/输出控制和信号线或端子;线与线之间(线对线)或线与地之间。试验应在IEC 681要求的标准气候条件下进行:温度:1535;相对湿度:1075;大气压力:86kPa106kPa。实验室的电磁条件应不影响试验结果。,IEC标准将二次设备所处的电磁环境分为六级。每级标准如下:0级:保护良好的电气环境,常常在一间专用房间内。浪涌电压很低(如25V)。如保护非常良好的计算机房。1级:有部分保护的电气环境,暴露不严重;浪涌电压可能不超过500V。如工厂和电站的控制室。2级:电缆隔离良好,甚至短走线也隔离良好的电气环境。浪涌电压可能不超过1kV。如未受严重骚扰的工厂。,3级:电缆平行敷设的电气环境,浪涌电压可能不超过2kV。如公用配电电缆网络,工业过程区域、变电所区域等。4级:互连线按户外电缆沿电源电缆敷设并且这些电缆被作为电子和电气线路的电气环境。浪涌电压可能达到4kV。如公用配电架空网络、未受保护场所的高压变电站等。5级:在非人口稠密区电子设备与通信电缆以及架空电力线路连接的电气环境。X级:产品技术要求中规定的特殊环境。对于电源线和输入输出,采用相同的试验等级。,三、10700s电压浪涌试验,试验的目的是检验同通讯线路相连的设备对由如雷电放电引起的浪涌骚扰的抗扰度。它适用于终端设备及具有控制输入/输出口、通过通讯端口来发送和接收信息的类似设备。按照通讯管理机构的规定,该试验适用于受试设备的通讯端口。,现场实测表明,由于雷电等过程在通信系统中产生长脉冲骚扰,故可用波头时间/半峰值时间=10/700s的冲击试验。波形发生器的原理接线图如图9-8所示。它实际上是一个单级冲击电压发生器,波头时间主要由R1、C2决定,波长时间主要由R 2、C1决定。,图9-8 10/700S长波发生器接线图,对波形发生器的技术要求如下:空载输出电压幅值:0.54kV以上 动态阻抗:40 极 性:正/负 试验设备还包括:(1)气体放电管耦合电路;(2)合适的测量仪器,即带宽不小于2MHz的示波器。,试验重复次数为10次,两次间隔时间为1min。正、负极性交替使用。CCITT推荐的严酷水平:未暴露环境中的设备:Up1kV;暴露环境中采取了约定第一级防护的设备:Up4kV。,四、快速瞬变脉冲群试验,该试验的目的是检验设备(单个装置或系统)对极短瞬态脉冲群的抗扰度,其产生原因如:小感性负载的切换或继电器触点颤动(传导骚扰);高压开关装置(尤其是SF6或真空开关装置)的切换(辐射骚扰)。,快速脉冲群的特点是上升前沿很陡,每个脉冲的持续时间极短。快速脉冲的能量不大,然而重复率很高,因此这种脉冲群一般只骚扰电子设备的正常工作,而不大可能引起损坏。本试验适用于:1.受试设备的交流或直流电源线及控制和信号线;2.供电部门和其他公用事业部门使用的设备;3.工厂中使用的设备;4.低压公共配电网络中使用的非公用设备。,快速脉冲群试验的电压波形如图9-9所示。快速脉冲及脉冲群的参数如下。脉冲的上升前沿(10%/90%):5ns30%脉冲持续时间(50%/50%):50ns30%重复率:5或2.5kHz 脉冲群的持续时间:15ms 脉冲群周期:300ms,图9-9 快速脉冲群试验的电压波形图(a)单个脉冲波形,(b)脉冲群,图9-10为快速脉冲群发生器的原理接线图。快速脉冲群发生器的输出脉冲电压(空载电压)幅值为0.25kV至4kV;动态阻抗为5020%;极性:正负;同电源的关系:异步。,图9-10 快速脉冲群发生器的原理接线图,试验设备还包括:(1)对于被试设备的电源端口的试验:耦合装置,通常采用33nF的电容器;对于实验室试验,还需附加去耦(隔离)电路;对现场试验则不使用去耦(隔离)电路。(2)对于受试设备控制和信号端口的试验:耦合装置,或电容耦合夹;或是包覆线路的导电箔;或对每条线路采用100pF的耦合电容。(3)具有大于400MHz频率范围的合适的测量设备。,试验电压应施加在受试设备不同类型的线路或端子上:(1)电源线(交流或直流):试验电压以共模方式施加在每个电源端子与最近的保护接地点或参考接地平面之间。(2)控制和信号线以及通讯线:以共模方式施加试验电压,最好用电容耦合夹,否则使用其他方法。(3)机壳的保护接地端子:试验电压加在这些端子和参考接地平面之间。,试验的最短持续时间为1min。该试验适用于实验室和现场试验。快速脉冲群的试验电压值取决于被试设备的安装位置、工作方式和保护措施。IEC标准推荐的试验标准列于表9-8。其中:1级:适用于安装在保护良好的环境(如计算机房)中的设备。,2级:适用于安装在受一般保护环境(如工厂和电厂的计算机房和控制室)中的设备。3级:适用于安装在未保护环境(如公共配电网络,工业过程区域、变电所区域等)中的设备。4级:受严重骚扰的环境(如:使用GIS或真空开关装置的变电站)中的设备。,五、阻尼振荡试验,该试验的目的是检验电气或电子设备对由高压或中压网络中的有关现象在低压电路中感应的振荡瞬态的抗扰度。这种瞬态的特征是非常剧烈的阻尼振荡,其频率在30kHz至2MHz之间。,该试验主要适用于安装在变电站中的设备。阻尼振荡试验是对浪涌电压试验的补充。阻尼振荡试验电压的波形如图9-11所示,阻尼振荡电压由图9-12所示的振荡回路产生。,IEC标准规定试验装置的参数如下。频率:0.11MHz 空载输出电压幅值:0.25(-10%)2.5kV(+10%)以上 动态阻抗:20020%第一个半波极性:正极性或负极性 和工频电源的关系:非同步 重复率:40次/s或400次/s,该试验设备还包括:耦合电路;去耦电路;频率范围不小于10MHz的合适的测量设备(示波器)。试验等级的选定主要根据设备中运行电缆表现的基本现象来确定。根据普遍安装经验,一般采用两端屏蔽层与接地网络相连的屏蔽电缆,对设备端口阻尼振荡波推荐选择如下试验等级:,1级:与控制室限定区域内铺设电缆相连的端口。2级:与控制室和继电器室(配电室)内设备电缆相连的端口,有关设备单个安装在控制室和继电器室内。3级:与安装在继电器室内的设备电缆相连的端口。有关设备安装在继电器室内。对于这些设备,等级3的适用电压为2.5kV。,4级:不适用于发电厂内的设备,特别是在高压变电站中使用的设备。看来未有必要采用此等级,应采用适当降低试验电压的方法。X级:待分析的特殊情况。推荐严酷度等级见表9-9,在所有的线上都施加同样的试验电压:电源线或控制和信号线。图9-13(a),(b)分别为共模和差模方式的试验接线图。,图9-13 阻尼振荡波试验接线图(a)共模方式;(b)差模方式L高频阻塞电感,1.5mH;C 高频耦合电容,0.5F;1、2、3、4继电器输入输出电路,六、振铃波试验,接在低压的民用电网或工业电网中的二次设备除了可能受到雷电波的骚扰以外,还会受到由低压开关操作所激励的暂态振荡的骚扰。这种暂态振荡可能是流动波在电缆中的折射和反射产生的。,它的特点是衰减极快,经过几个周期即衰减殆尽。所以,它的能量较小,其效应和冲击波相似,但由于它有极性变化,对某些电子电路会产生特殊的骚扰效果。振铃波试验的目的是检验设备对出现在住宅和工业低压电缆网络中的振荡瞬态(振铃波)的抗扰度。该试验是对1.2/50s的雷电波试验的补充。区别在于雷电波由架空线路转入,而振铃波则由户内开关操作产生。,在某些要求不太严格的场合,振铃波试验可替代0.1MHz阻尼振荡波试验。尽管振铃波试验的能量要比浪涌试验的小;然而,由于电压极性的变化,前者仍可能对受试设备产生影响。振铃波试验主要用于低压住宅及工业网络及可能用于变电站中的二次设备。,振铃波试验采用波头上升时间为0.5s,振荡频率为100kHz的衰减振荡波。后一个半波的幅值等于前一个半波幅值的60%。图9-14为IEC标准推荐的振铃波试验波形。振铃波电压由图9-l5中的电路产生。,图9-14 振铃波试验电压波形,图9-15 试验回路接线图U 高压电源电压;Rc 充电电阻;Cs 储能电容,0.5F;C1、L 振荡回路,C1=10F,L=5H;C2 匹配电容,0.005F;R1 时间常数匹配电阻,2.5;R2 发生器阻抗匹配电阻,2.525,试验回路的参数如下。开路电压(峰值):0.25(-10%)4kV(+10%);短路电流(最小峰值):输出阻抗12时333A;30时133A;200时20A;动态阻抗:12,30和20020%(可切换);电压上升时间(第一峰值):0.5s20%(开路状态);,电流上升时间(第一峰值):1s20%(短路状态);衰减(对每一峰值):前一峰值的60%;第一个半波极性:正或负极性;和工频电压的关系:0360同步,10步进;振荡频率:100kHz10%最大重复率:160个瞬态/min 测量仪器带宽:10MHz,由相关的现象决定最佳试验等级的选择。1级:(1)切换与局部电源保护装置相连的电源端口(如;不间断电源系统,电源变换器),与等级待定的电源电缆并联运行的电缆相连的输入输出端口。(2)雷击控制室内设备的电源,输入输出端口。,2级:(1)切换:直接与住宅区域主配电电源相连的电源端口,工业和电气设备的电源端口,通过隔离变压器、保护装置等与主配电电源隔离;与等级待定的电源电缆并联运行的电缆相连的输入输出端口。(2)雷击:与屏蔽电缆相连的电源、输入输出端口。,3级:(1)切换:与电气和工业设备专用配电系统相连的电源端口;与等级待定的电源电缆并联运行的电缆输入输出端口。(2)雷击:与未屏蔽电缆相连的电源端口;与采取屏蔽措施(如金属电缆支架)的户外电缆相连的电源、输入输出端口。,4级:(1)切换:与电气和工业设备中呈现大容量感性负载特性的电源相连的电源端口,与等级待定的电源电缆并联运行的电缆相连的输入输出端口。(2)雷击:与未采取屏蔽措施的户外电缆相连的电源、输入输出端口。X级:待分析的特殊情况。推荐的试验严酷性等级见表9-10。,第四节 静电放电抗扰度试验,由于摩擦起电,人体带静电,电压可达到15kV。充了电荷的人体一旦接触电子设备,静电放电产生的快速脉冲电流对电子设备造成骚扰。此外,电子设备附近的静电放电现象也会对其产生骚扰。静电放电试验的目的是检验设备(小室中的单个装置或系统)对静电放电的抗扰度。该试验适用于所有的电气和电子设备。,静电放电电流是上升前沿很陡,持续时间极短的单极性脉冲。图9-16为静电放电骚扰的试验回路和电流波形。(10%90%)Im之间的时间为0.71ns。为了获得陡波,充电电容和放电电阻应当尽量靠近放电电极。接地连线应采用扁而宽的铜带(宽20mm,厚0.1mm)或用直径不小于0.7mm的圆导线,以便减小放电回路的电感和电阻。,图9-16 静电放电抗扰度试验回路和电流波形,人体所带静电电荷量不仅和地毯材料有关,而且和空气湿度有关。表9-11给出试验电压与地毯材料、空气湿度的关系。其它地板材料,如木、水泥、瓷、乙烯树脂和金属混合材料等,试验电压水平不超过第2级。型式试验一般在实验室内进行,现场试验则在设备安装后进行。,(1)放电的直接施加:采用单次放电方式;放电电压施加在这些点与地之间;至少10次放电(正极性或负极性);相邻两次放电的时间间隔至少1秒。(2)受试设备附近物体间放电的摸拟:放电被施加在接地平板或邻近受试设备的50cm50cm的金属板上(距离受试设备10cm)。,由于静电电压与气候条件有关,因此IEC规定实验室内试验的气候条件如下:温 度:1535;相对湿度:45%75%;气压68106kPa。抗扰度试验的试验等级如表9-12所示。,第五节 磁场抗扰度试验,当二次设备靠近载流体或信号电缆在母线附近敷设时,常会受到磁场骚扰。正常的负载电流产生的是稳定的工频磁场,一般幅值较低,但是如果有短路电流流过,则会出现很强的工频磁场骚扰。,另外,一次系统中开关操作产生高频阻尼振荡磁场,雷电流产生微秒级脉冲磁场。这些暂态磁场都具有比较高的幅值和变化率,对电子设备有更危险的骚扰和破坏作用。因此,磁场抗扰度试验分为工频磁场抗扰度试验、阻尼振荡磁场抗扰度试验和脉冲磁场抗扰度试验3种类型。,1.工频磁场抗扰度试验的目的是检验小室中的设备、装置或系统对由附近导体中的工频电流或较为少见的由其他器件(如:变压器泄漏)产生的磁场的抗扰度。(1)稳态磁场试验可适用于预期用在公共或工业低压配电网络及变电站中各种类型的设备。(2)短期磁场(13s)试验主要适用于安装在变电站暴露区域中的设备。磁场试验主要是实验室试验。,2.阻尼振荡磁场试验的目的是检验设备对电厂中用隔离开关操作高压电路所产生的阻尼振荡磁场的抗拢度。(1)该试验主要适用于安装在电厂中的电子设备。(2)它不适用于配电网络设备。该试验持续时间:1秒。,3.脉冲磁场试验的目的是检验设备对雷击所产生的磁场的抗扰度。(1)它适用于安装在电厂中的设备。(2)对于配电网络设备,该试验只在特殊情况下适用。在每个垂直方向上,应对受试设备在每一种极性下进行至少5次脉冲磁场试验。脉冲之间的时间间隔应不小于10秒。,1.阻尼振荡电流的频率为0.1MHz和1MHz,衰减至50%Im的时间为36个周波,重复率为40次/s和400次/s。2.冲击电流的波形为8/20s。试验磁场一般由一定尺寸和一定布置方式的正方形线圈产生。线圈的布置方式有3种,分别如图9-18图9-20所示。,图9-18为单线圈布置方式,适用于小尺寸的被试设备。图9-19为双线圈布置方式,和单线圈布置方式相比,双线圈扩大了磁场的有效空间。图9-20为三线圈布置方式,产生三维磁场,适用于大型设备。,有时为了检验设备局部范围内对磁场的敏感性,可采用“邻近探测法”,如图9-21所示,即用一个通电流的线圈沿设备外表面移动,并改变磁场的方向。磁场线圈由产生相应电流波形的电流发生器供电。图9-22为工频电流发生器原理接线图。利用控制回路C控制双向可控硅导通的相位和时间,以调节电流的大小并得到连续工频电流试验或短时工频电流试验。,1.根据一般安装的实际情况,脉冲磁场试验的等级选择导则如下:1级:试验不用于这类环境,即能够使用有电子束敏感装置的环境。2级:保护良好的环境。试验不用于这类环境,因为关心的区域不会受到雷电和故障起始暂态电流的影响。如:远离雷电保护系统接地装置的居民、办公、医院等受保护的区域。,3级:保护的环境。这类环境的特点是在雷电保护系统接地装置和金属构架的邻近区域。如:有雷电保护系统或金属构架邻近的商业区、控制楼、非重工业区以及高压变电所的计算机房。4级:典型的工业环境。这类环境的特性是由雷电保护系统的接地体或金属构架决定的。如:重工业厂矿和发电厂以及高压变电所的控制室。,5级:严酷的工业环境。这类环境具有以下特点:载流量为数十千安的导体、母线或中压和高压线路;雷电保护系统的接地体或高构架(如通过全部雷电流的线路杆塔)。如:重工业厂矿的开关站、中压和高压开关站以及电厂。X级:特殊环境。可根据干扰源与设备的电路、电缆和线路等之间的电磁隔离情况,以及设施的特性采用高于或低于上述等级的环境等级。应该指出,较高级别的设备线路可以进入严酷等级较低的环境。,2.根据一般安装的实际情况,工频磁场试验的等级选择导则如下:1级:有电子束的敏感装置能使用的环境水平。如:监视器、电子显微镜。2级:保护良好的环境。这类环境的特征如下:不存在像电力变压器这样可能产生漏磁通的电气设备;不受高压母线影响的区域。如:远离接地保护装置、工业区和高压变电所的住宅、办公室和医院保护区域。,3级:保护的环境。环境的特征如下:可能产生漏磁通或磁场的电气设备或电缆;邻近保护系统的接地装置的区域;远离有关设备(几百米)的中压电路和高压母线。如:商业区、控制楼、非重工业区以及高压变电所的计算机房。,4级:典型的工业环境。环境的特征如下:短支路电力线如母线;可能产生漏磁通的大功率电气设备;保护系统的接地装置;与有关设备相对距离为几十米的中压回路和高压母线。如:重工业厂矿和发电厂以及高压变电所的控制室。,5级:严酷的工业环境。环境的特征如下:载流量为数十KA的导体,母线或中压和高压线路;保护系统的接地装置;邻近中压和高压母线的区域;邻近大功率电气设备的区域。如:重工业厂矿的开关站、中压和高压开关站以及电厂。,X级:特殊环境。可根据干扰源与设备的电路、电缆和线路等之间的电磁隔离情况,以及设施的特性采用高于或低于上述等级的环境等级。应该指出,较高等级的设备线路可以进入严酷等级较低的环境。,3.根据安装的实际情况,阻尼振荡磁场试验等级的选择导则如下:1级:试验不用于这类环境,即能够使用有电子束的敏感装置的环境。2级:保护良好的环境。试验不用于这类环境,因为关心的区域不会受到隔离刀闸切合高压母线的影响。工业设施和高压变电所中的屏蔽区域为这类环境的代表。,3级:保护的环境。这类环境的特点是关心的设备远离由隔离刀闸切合的中压线路和高压母线(几百米)。高压变电所的计算机房可作为这类环境的代表。,4级:典型的工业环境。这类环境的特点是关心的设备距由隔离刀闸切合的中压线路和高压母线有一定距离(几十米)。如:重工业区、发电厂以及高压变电所的控制室。,5级:严酷的工业环境。这类环境具有以下特点:邻近隔离刀闸切合的中压和高压母线的区域,邻近大功率电气设备的区域。如:重工业厂矿、中压和高压变电所的开关站可作为这类环境的代表。,X级:特殊环境。可根据干扰源与设备的电路、电缆和线路等之间的不同距离,以及设施的性能采用高于或低于上述等级的环境等级。应该指出,较高级别的设备线路可以进入严酷等级较低的环境。,第六节 辐射电磁场抗扰度试验,高频电磁场骚扰主要来自周围空间的电磁场辐射,如变电所开关操作、高频步话机、附近的无线电发射台、汽车无线电发送器以及其它工业骚扰源,当然也可能来自高空核爆炸。,辐射电磁场试验的目的是检验设备对辐射电磁能的装置所产生电磁场的抗扰度。设备对手持无线电收发机的抗扰度是主要的关心内容,但也涉及到其他的电磁发射源,例如固定电台,无线电广播和电视发射机,车载无线电广播发射机及各种工业电磁源或间隙源。,为了获得可重现的结果,该试验应在实验室条件下进行。试验对象主要是用于低压电网和电站中的二次设备,也适用于工业用户中的敏感设备。试验频率限定在801000MHz的范围内,采用1kHz的正弦波进行调幅,调制度为80%。对试验装置的基本要求是,在没有放置试品的情况下能够保持均匀电磁场,为了满足这个要求,通常是采用以下2种方法。,一、带状线横电磁波测试室(Strip line TEM Test Cell),带状线横电磁波测试室,又称作平行板传输线测试室。是敞开式结构。其结构示意图如图9-23所示。上下两块严格平行的金属板作为中间极板,两端用三角形斜金属板作为过渡段组成一对传输线,上下极板之间用高频电介质材料支撑杆隔开。,从传输线理论的角度来看,两块平行的金属板及过渡段组成的一对传输线,若设其特征阻抗为Z0,当Zs=ZL=Z0时,传输线上传输行波,即TEM波。其电场分量与两平行板垂直,磁场分量则与平行板相平行,而且两平行板之间的电磁场均匀分布。适用频率范围为直流至150MHz。,二、横向电磁波传输室(TEM Transmission Cell),横向电磁波传输室是一种封闭式的矩形金属结构,如图9-24所示。它是由两端呈方(矩)锥形的一段方(矩)形同轴传输线所构成。小室的中央放置一块金属板,称为芯板。在芯板上放置试品,芯板和外壳(外屏蔽)之间用高频介质棒隔开。,如果说带状线测试室是由双线传输线演变而来的话,那么横电磁波传输室就是由同轴线演变过来的。在主段和过渡段均保持50的特征阻抗。两端采用50匹配电阻接在芯板和外屏蔽之间,这样就保证了传输室内处处匹配,从而使整个小室内处于TEM行波状态,并保持主段部分电磁场均匀。,图9-23 带状线测试 图9-24 横电磁波室 室结构示意图 结构图es 信号电源;Zs 电源阻抗;ZL负载阻抗,为了消除外界因素对试验的骚扰,高频辐射电磁场抗扰度试验应在屏蔽室内进行。当在屏蔽室内进行试验时,应注意以下几点。(