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1、2008.05129Technology Lecture技术讲座产品认证、电磁兼容测试标准与测试方法（四）钱振宇4 雷击浪涌抗扰度试验雷击浪涌抗扰度试验的国家标准为 G B / T 1 7 6 2 6 . 5 （等同于国际标准 I E C 6 1 0 0 0 - 4 - 5 ）。4.1 试验目的自然界的雷击（指间接雷，如云层内、云层间的雷击，或邻近物体遭到的雷击）都可以在户外架空线上感应出浪涌电压和电流。此外，在电站或开关站中，大型开关切换瞬间，也会在供电线路上感应出大的浪涌电压和电流。这两种浪涌的共同特点是能量特别大（用能量作比较，静电为皮焦耳级，脉冲群为毫焦耳级，雷击浪涌则为几百焦耳级，是
2、前两种干扰能量的百万倍），但波形较缓（微秒级，而静电与脉冲群是纳秒级，甚至亚纳秒级），重复频率低。G B 1 7 6 2 6 . 5 通过模拟雷击浪涌的试验，为电气和电子设备建立一个客观评价抗浪涌干扰能力的标准。4.2 浪涌发生器标准提到两种浪涌发生器，分别模拟电源线和通信线的浪涌情况，由于线路阻抗不同，两种浪涌的波形也不同。 用于电源线路试验的综合波发生器“综合波”是指波形参数由标准规定的电压波和电流波是在一个发生器中形成的（发生器输出端开路时，形成电压浪涌波；发生器输出端短路时，形成电流浪涌波）。发生器的线路和波形要求见右图： 对综合波发生器的基本要求：开路输出电压（1 0 %）：0 .
3、5 k VP 至 4 k VP短路输出电流（1 0 %）：0 . 2 5 k AP 至 2 k AP发生器内阻：2 （这是联系开路电压波和短路电流波的关键）可附加电阻 1 0 或 4 0 ，以形成 1 2 或 4 2 的内阻浪涌输出极性：正/ 负浪涌移相范围：0 3 6 0 （浪涌输出与电源同步时）最大重复频率：至少每分钟 1 次1302008.05 Technology Lecture技术讲座 用于通信线路试验的 1 0 / 7 0 0 s 浪涌波发生器发生器线路和波形见下图： 对发生器的基本要求是：开路电压波：1 0 / 7 0 0 s开路输出电压（1 0 %）：0 . 5 k VP 至
4、4 k VP发生器内阻：4 0 浪涌输出极性：正/ 负4.3 试验方法由于浪涌试验的电压和电流波形相对较缓，因此对试验室的配置比较简单。对于电源线路上的试验，是通过耦合/ 去耦网络来完成的，下图为单相试验电路例，有差模和共模试验的要求。对通信线路，则与被试线路有关，不一一列出。4.4 试验中的注意点试验前务必按照制造商的要求加接保护措施。试验速率每分钟 1 次，不宜太快，以便给保护器件有一个性能恢复的过程。事实上自然界的雷击现象和变电站大型开关的切换也不可能有非常高的重复率。试验一般正/ 负极性各做 5 次。试验电压要由低到高逐渐递升，避免由于试品的 I V非线性特性出现的假象。另外，注意试验
5、电压不要超出产品标准的要求，以免带来不必要的损坏。4.5 试验的严酷度等级试验的严酷度等级分为 1 、2 、3 、4 和 X 级。电源线差模试验的 1 级参数未给，其余各级分别为 0 . 5 k V 、1 k V 、2 k V 及待定。电源线共模试验的各级参数为 0 . 5 k V 、1 k V 、2 k V 、4 k V 及待定。试验的严酷度等级取决于环境（遭受浪涌可能性的环境）及安装条件，大体分类是：1 级：较好保护的环境，如工厂或电站的控制室。2 级：有一定保护的环境，如无强干扰的工厂。3 级：普通的电磁骚扰环境，对设备未规定特殊安装要求，如普通安装的电缆网络，工业性的工作场所和变电所。
6、4 级：受严重骚扰的环境，如民用架空线，未加保护的高压变电所。X 级：特殊级，由用户和制造商协商后确定。具体产品选用哪一级，一般由产品标准定。4.6 对标准的评述现在有不少标准都提到用 1 . 2 / 5 0 s 雷击波做试验的情况，但标准不同，做试验的目的也不同。如高压试验也提到雷击试验，这是做脉冲耐压试验，用的发生器是高电压、高阻抗的。此时尽管发生器电压很高，但能量并不大。而且这种试验是在设备离线状态（不工作状态）下进行的。反之，对 G B / T 1 7 6 2 6 . 5 标准，它强调做在线设备的浪涌抗扰度试验。由于线路阻抗低，因此发生器的输出阻抗也要求低。这样看来，适用于做浪涌抗扰度
7、试验的发生器，除了要有足够高的输出电压外，还要求发生器有低输出阻抗和能量输出大的特点。而且由于设备是在线状态（设备工作的状态）进行试验，必须要用到耦合/ 去耦网络。可见上面提到的两种试验是截然不同的试验，绝对不能混为一谈。2008.05131Technology Lecture技术讲座5 由射频场感应所引起的传导骚扰抗扰度试验由射频场感应所引起的传导骚扰抗扰度试验的国家标准为 G B / T 1 7 6 2 6 . 6 （等同于国际标准 I E C 6 1 0 0 0 - 4 - 6 ）。5.1 试验目的在通常情况下，被干扰设备的尺寸要比干扰波的波长短得多，相形之下，设备引线（包括电源线及其架
8、空线的延伸、通信线和接口电缆线等）的长度则可能达到干扰波的几个波长的长度（或更长）。这样，设备引线就变成被动天线，接受射频场的感应，变为传导骚扰侵入设备内部，最终以射频电压和电流形成的近场电磁场影响设备的工作。射频场感应所引起的传导骚扰与射频场辐射电磁骚扰恰成一对，相互补充，形成 1 5 0 k H z 1 0 0 0 MH z 全频段抗扰度试验。其中 1 5 0 k H z 8 0 MH z 为传导抗扰度试验；8 0 MH z 1 0 0 0 MH z 为辐射抗扰度试验。5.2 试验要求和严酷度要求试验的频率范围为 1 5 0 k H z 8 0 MH z 。当试品尺寸较小时，上限频率可扩展
9、到 2 3 0 MH z 。为提高试验难度，试验中要用到 1 k H z 的正弦波进行幅度调制，调制深度为 8 0 %。试验的严酷度等级分 1 、2 、3 和 X 级的共模试验，试验电压分别为 1 V 、3 V 、1 0 V 和待定。严酷度等级的分类情况与 G B / T 1 7 6 2 6 . 3 是相同的，这里不重复。5.3 基本试验仪器传导骚扰的基本试验仪器由下图组成：信 号 发 生器8 0 % 调制 宽带功率 放大器 低通和高 通滤波器 固定衰 减器 至 耦 合 / 去 耦网络，电 流钳或电磁 耦合钳 射频信号发生器（带宽 1 5 0 k H z 2 3 0 MH z ，有幅度调制功能
10、，能手动或自动扫描，扫描点的留驻时间可以设定，输出信号的幅度可自动控制）。 射频功率放大器（取决于试验方法及试验的严酷度等级）。 低通和高通滤波器（用于避免信号谐波对试品产生干扰）。 固定衰减器（衰减量固定为 6 d B ，用以减少功放至耦合网络间的不匹配程度，安装时要尽量靠近耦合网络）。上述仪器如配上电子毫伏计、计算机及控制软件，可组成自动测试系统。5.4 试验方法试验一般在屏蔽室中进行。干扰的注入方法有：耦合/ 去耦网络（常用在作电源线的抗扰度试验。当信号线数目较少时也常采用）；电流钳和电磁耦合钳（特别适用于对多芯电缆的试验。其中电磁耦合钳在 1 . 5 MH z 以上频率，对试验结果有良
11、好再现性；当频率高于 1 0 MHz 时，电磁耦合钳比常规的电流钳有更好的方向性，并且在辅助设备信号参考点与参考接地板之间不再要求有专门的阻抗，因此使用更方便）。1 0 V 等级时，注入方式与功率放大器之间的关系（供参考）：注入方式 功率放大器的输出功率耦合/ 去耦网络 7 W电流钳 1 7 6 W电磁耦合钳 2 8 W6 电压跌落、短时中断和电压渐变抗扰度试验电压跌落、短时中断和电压渐变抗扰度的国家标准为G B / T 1 7 6 2 6 . 1 1 （等同于国际标准 I E C 6 1 0 0 0 - 4 - 1 1 ）。6.1 试验目的电压跌落、短时中断是由电网、变电设施故障或负载出现大
12、的变化所引起的，有时会连续出现两次或多次跌落或中断。电压变化则是由负载连续变化引起的，通常会持续一段时间。电压跌落或中断不总是突变的，例如一个大的电源网络断开（工厂的局部或地区中的较大范围），由于有众多旋转电机接在电网，这些电机短时充当发电机运行，使电网电压逐步降低。对数据处理设备，大多有断电检测装置，以便断电时设备作紧急处理后停机；而在电源恢复后，按正确方式重新启动。本试验考核设备的断电检测与处理能力。避免设备在断电检测装置触发前，直流稳压电源的输入直流己降至最低电压之下，由此造成数据丢失与改变。1322008.05 Technology Lecture技术讲座6.2 试验仪器基本试验仪器有
13、两种： 用电子开关控制的两个独立 调压器结构方式 用波形发生器和功率放大器 构成的试验发生器两个电子开关同时关断时，输 出电压便中断（中断时间事前 设定）。 两个电子开关交替闭合时，可模 拟输出电压的瞬时跌落或升高。通常做成 0 和 1 8 0 切换方式。 价格低，可满足一般设备试验 要求。结构复杂，造价昂贵，但波形 失真小，可在任意角度上进行 切换。 此线路增加程控功能后还可实 现电压渐变功能。6.3 试验方法仪器选择主要取决于负载电流、峰值启动电流的能力。输出电压精度为 5 %。根据产品标准上规定的电压跌落或中断要求进行试验。试验一般做 3 次，每次间隔 1 0 秒钟。试验要在试品的典型工
14、作状态下进行。如果要在特定角度上进行切换，应优先选择 4 5 、9 0 、1 3 5 、1 8 0 、2 2 5 、2 7 0 和 3 1 5 上进行试验。但一般选择 0 和 1 8 0 做试验己足够。对三相系统，一般是一相、一相地进行试验。特殊请况下才对三相同时做试验，这时要求三套仪器要同步进行试验。7 衰减振荡波抗扰度试验衰减振荡波抗扰度试验的国家标准为 G B 1 7 6 2 6 . 1 2 （等同于国际标准 I E C 6 1 0 0 0 - 4 - 1 2 ）。7.1 试验目的衰减振荡波代表高压和中压变电站的高压母线闸刀开关操作情况，它常会产生波前时间达到几十 n s 级的瞬变电压波
15、。由于高压电路中特性阻抗的失配，电压波有反射，由此产生了衰减振荡波。振荡波的振荡频率受母线长度（通常为几十至几百米）影响，约为几百千赫芝至几兆赫芝。用衰减振荡波模拟工业环境中的衰减振荡瞬变，有着很高的裕度。用以检测试品在不同的特定运行条件下的抗扰度。目前常见于电力系统中继电保护设备、电站控制设备的抗扰度试验。7.2 衰减振荡波发生器衰减振荡波发生器的基本线路和振荡波形见下图：对衰减振荡波发生器的基本要求是：第一峰值电压上升时间：7 5 n s 2 0 %；衰减振荡波的振荡频率：1 0 0 k H z 和 1 MH z 两种，1 0 % ；衰减振荡波的重复频率：对 1 0 0 k H z 至少
16、4 0 c / s ；对 1 MH z 至少 4 0 0 c / s ；衰减振荡波的波形衰减率：在 3 6 周内衰减到峰值的 5 0 %；一串衰减振荡波的持续时间：不低于 2 s ；发生器输出阻抗：2 0 0 2 0 %；峰值开路电压：2 5 0 V （- 1 0 %）2 . 5 k V （+ 1 0 %）；与电源频率的关系：异步；衰减振荡波的第一峰值极性：正/ 负。2008.05133Technology Lecture技术讲座迄今衰减振荡波发生器在世界范围内也只有极少数几家公司有售，但发生器的主开关几乎都是采用气隙放电方式，因此振荡波形的稳定性较差，单个振荡波形中的振荡次数与电压有关（电压高，振
