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浪涌(冲击)抗扰度试验标准新旧版本的差异分析

发布时间:2021-01-06 11:45

近几年,伴随着我国工业化进程的持续加快以及经济的稳步发展, 社会对于电力的需求越来越大,电力系统运行的稳定性和安全性受到社会各界的广泛关注。EMC 测试是保障电力系统安全稳定运行的重要手段,而浪涌是EMC的基本测试项目之一。 浪涌是由开关操作或雷击在电网或通信线上产生暂态过电压或过电流形成的,目前浪涌测试依据的是2008版的标准。基于IEC 61000-4-5( 2014)取代原有的标准 GB/T 17626.5-2008,对新、旧版本差异进行了分析和比较。 新标准在发生器特性的校准、试验配置、试验布置等方面都有更新或者较大的变化。电力企业和检测机构有必要更好地理解和运用新标准,从而保障新旧标准顺利过渡。

GB/T 17626.5-2008《 电磁兼容, 试验和测量技术, 浪涌( 冲击) 抗扰度试验》
[1] ( 旧标准) 于2008 年 5 月 发布, 2009 年 1 月 实施, GB/T 17626.5-2019 《电磁兼容, 试验和测量技术, 浪涌( 冲击)抗扰度试验》
[2] ( 新标准) 于 2019 年 6 月 发布。 新标准使用翻译法等同采用 IEC 61000-4-5:2014《电磁兼容( EMC) 第 4~ 5 部分: 试验和测量技术浪涌( 冲击) 抗扰度试验》
[3] 。 本文总结了新标准所做的修改, 并对新旧标准的差异进行了分析。
1 主要修订内容
1.1 删除部分
( 1) 删除了旧标准第 2 章的部分引 用文件:GB/T 4365、 GB/T 16927.1、 GB/Z 18509-2001、 IEC62305、 IEC 60469-1。
( 2) 删除了旧标准 6.2 关于 10/700μ s 组合波发生器的描述。
( 3) 删除了旧标准第 7 章关于高速通信线的试验配置的描述、 关于施加电位差的试验配置的描述以及关于 EUT 的工作状态的描述。
1.2 增加部分
( 1) 新标准第 3 章增加了 3 个新的定义。耦合/去耦网络 coupling/decoupling network、CDN, 即耦合网络和去耦网络的组合。波前时间 Tf, (浪涌电压)一个为 30% 峰值和90% 峰值两点之间所对应时间间隔 T 的 1.67 倍的虚拟参数。 ( 浪涌电流) 一个为 10% 峰值和 90% 峰值两点之间所对应时间间隔 T 的 1.25 倍的虚拟参数。电源端口 power port, 即为设备或相关设备提供电源而使其正常工作的导线或电缆的端口。
( 2) 新标准第 3 章增加了缩略语。

AE: 辅助设备( Auxiliary equipment) ; CD:耦合装置( Coupling device) ; CDN: 耦合/去耦网络( Coupling/Decoupling network) ; CLD:箝位器件( Clamping device) ; CN: 耦合网络( Coupling network) ; CWG: 组合波发生器( Combination wave generator) ; DN: 去耦网络( Decoupling network) ; EFT/B: 电快速瞬变/脉冲群( Electrical fast transient/Burst) ; EMC: 电磁兼容( Electromagnetic compatibility) ; ESD:静电放电( Electrostatic discharge) ; EUT: 受试 备设( Equipment under test) ; GDT: 气体放电管( Gas discharge tube) ; MU: 测量不确定度( Measurement uncertainty) ; PE: 保护地( Protective earth) ; SPD: 浪涌保护器( Surgeprotective device) 。
( 3) 新标准增加了 线-线与线-地的试验等级, 见表 1。

( 4) 新标准 6.2 对发生器特性的校准方法的描述增加了以下内容。如果采用一个电流转换器( 探头) 测量短路电流, 那么其磁芯不应产生饱和。 探头的低端截止频率( -3 dB) 应低于 100 Hz。 发生器的特性应通过在输出端串接一个 18μ F 的电容, 在相同的设定电压下,在开路状态( 负载大于或等于 10 kΩ)和短路状态下测量。 如果 18 μ F 电容位于发生器内部, 那么校准时不再需要外接 18 μ F 电容。
在 CDN 的输出端,每一个极性的 0º、 90º、180º、 270º 相位上应满足相移特性。
( 5) 新标准 6.3 增加了关于 CDN 的 EUT 端口的开路电压峰值和短路电流峰值之间的关系,见表 2。

 

( 6) 新标准 6.4 增加了关于CDN的校准。在CDN的 EUT 端测得的波形参数取决于发生器, 该波形参数只对被测的发生器和 CDN 的特定组合有效, 用于校准 CND 的测量仪器与校准信号发生器的仪器应有相同的要求。对于额定电流每线 ≤ 200 A 的交/直流电源端口的 CDN 的校准应在相同的设定电压下,在开路情况( 负载大于或等于 10 kΩ)和短路情况( 负载小于 0.1 Ω) 测量 CDN 的特性。 在既没有连接 EUT也没有连接供电电源时, 在去耦网络的交/直流电源端口的被测线和地之间测量的残余浪涌电压不应超过施加的试验电压的最大值15 或CDN的额定峰值电压的两倍,二者中取较大者。 在既没有连接EUT 也没有连接供电电源时, 在非被测线和地之间测得的不期望的浪涌电压不应超过施加的试验电压( 开路)最大值的15%。在交/直流电源端口开路情况下,CDN 的输出端应满足电压波形要求、电流波形要求以及开路电压峰值和短路电流峰值之间的关系的所有性能和特性要求。
对于互连线的CDN的校准,建议使用和实际测试相同的配置( 相同的耦合和去耦元件)校准互连线的CDN,在既没有连接 EUT,也没有连接 AE时,应测量并记录 CDN 的 AE 侧的被测线和地之间的残余浪涌电压,以便于使用者确认对某些特殊的AE的保护是否充分。 互连线的CDN的校准分为非对称互连线的CDN校准和对称互连线的CDN校准。 该校准程序的目的是检查元件的正常功能,如去耦扼流圈的饱和度, DN 部分的去耦效果,CN部分的电流容量和耦合效果。
( 7) 附录中增加以下内容:附录A中增加了对于连接到外部通信线缆端口浪涌试验的专门说明,特别是,规定了 10/700 μ s 组合波发生器的技术参数; 附录 E 中增加了关于浪涌波形的数学模
型;附录F中增加了关于测量不准确度的考虑;附录G中增加了关于脉冲测量系统的校准方法;附录H中增加了关于对额定电流大于200A供电线路施加浪涌的耦合/去耦方法。
1.3 修改部分
( 1 ) 修改了 2 个定义。旧标准中持续时间( duration)定义为规定的波形或特征存在或持续的间隔绝对值。新标准中持续时间分为3个具体内容单独定义。1.2/50 μ s 浪涌电压。 浪涌电压从上升到峰值电压的一半,到下降到峰值电压的一半,二者之间的时间间隔( Tw),持续时间 Td=Tw。8/20 μ s 浪涌电流。 虚拟参数,定义为浪涌电流从上升到峰值电流的一半,到下降到峰值电流的一半,二者之间的时间间隔( Tw),再乘以 1.18,持续时间 Td=1.18× Tw。5/320 μ s 浪涌电流波形。 浪涌电流从上升到峰值电流的一半,到下降到峰值电流的一半,二者之间的时间间隔( Tw),持续时间Td=Tw。
( 2) 修改了对 1.2/50μ s~ 8/20μ s 波形参数的定义。旧标准中对波形参数定义如表 3,新标准中波形参数定义如表 4。
1 .2/50μ s~ 8/20μ s波形参数的定义( 旧标准)

表 3 1 .2/50μ s~ 8/20μ s波形参数的定义( 旧标准)

 1 .2/50μ s~ 8/20μ s波形参数的定义( 新标准)

表4 1 .2/50μ s~ 8/20μ s波形参数的定义( 新标准)

( 3) 修改了耦合/去耦网络的选择流程图。 图1 为旧标准的流程图,图2为新标准的流程图。

 

耦合/去耦网络的选择流程图( 旧标准)

图1耦合/去耦网络的选择流程图( 旧标准)

耦合/去耦网络的选择流程图( 旧标准)

图2耦合/去耦网络的选择流程图( 新标准)

( 4) 修改了对于用于交/直流电源的 CDN 的要求,主要更改了CDN的EUT端口的电压波形要求。表5为旧标准的电压波形要求,表6为新标准的电压波形要求。

表 5 耦合/去耦网络EUT端口的电压波形要求( 旧标准)

 

表 6 耦合/去耦网络EUT端口的电压波形要求( 新标准)

( 5) EUT 电源端的试验配置,新标准中增加了对CDN的选择。CDN的选择应满足EUT的额定电流要求( 例如,额定电流5A的EUT应采用一个额定电流16A的CDN)。对于额定电流相对较低的EUT,任何高于其额定电流的 CDN 都可以使用,只要其满足表4中规定的要求( 例如,额定电流64A的CDN可以用于额定电流5A的EUT的试验,只要其满足额定电流16A的CDN的要求)。旧标准中提到对于没有地线或外部接地连接的双重绝缘产品, 如没有其他接地的可能,可以不进行线到地测试,而新标准中规定对于双重绝缘产品( 例如,没有任何专门的接地端子),不施加线-地的浪涌。

( 6) 对屏蔽线施加浪涌的试验布置做了较大更改。 双端接地的屏蔽线按图3给屏蔽层施加浪涌。对屏蔽线的试验使用2Ω源阻抗的发生器和18μ F电容;对于一端接地的屏蔽线, 因为此类屏蔽对由磁场感应的浪涌不能提供任何防护。在这种情况下,浪涌试验不适用于此类屏蔽。

图 3 用于屏蔽线的试验配置( 新标准)

( 7) 试验报告中增加了2部分内容,包含试验布置和EUT的布局的示意图和/或照片和所有被测电缆的类型, 包括电缆长度以及连接到EUT的端口。2新标准实施指导新标准实施过程中主要有两点需注意和调整:

( 1) 耦合/去耦网络的校准。

( 2) 对于屏蔽线的试验配置和测试方法需调整。

3 结语

经过以上比对分析,2019 版标准增加了试验等级、 发生器特性的校准方法、浪涌波形的数学模型、测量不确定度等内容, 调整了原有标准的部分校准方式和试验布置,修正了原标准中的错误。通过新旧标准的比较,新标准突出显示了更多优点,更有利于检测机构高效地开展检测业务,也更有利于企业更好的控制提高产品质量,为电力发展做好基础保障。
参考文献
[1] GB/T 17626. 5-2008, 电磁兼容, 试验和测量技术, 浪涌(冲击) 抗扰度试验[S]. 2008.
[2] GB/T 17626. 5-2019, 电磁兼容, 试验和测量技术, 浪涌(冲击) 抗扰度试验[S]. 2019.

[3] IEC 61000-4-5: 2014, 电磁兼容(EMC) 试验和测量技术浪涌(冲击) 抗扰度试验[S] . 2014.

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