電磁兼容試驗(yàn)和測量浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的差異分析

電磁兼容試驗(yàn)和測量浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的差異分析

0 引言

近幾年，伴隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的持續(xù)加快以及經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，社會對于電力的需求越來越大，電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性受到社會各界的廣泛關(guān)注。EMC 測試是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段，而浪涌是 EMC 的基本測試項(xiàng)目之一。浪涌是由開關(guān)操作或雷擊在電網(wǎng)或通信線上產(chǎn)生暫態(tài)過電壓或過電流形成的，目前浪涌測試依據(jù)的是 2008 版的標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 17626.5-2008《電磁兼容，試驗(yàn)和測量技術(shù)，浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》[1]（舊標(biāo)準(zhǔn)）于 2008 年 5 月發(fā)布，2009 年 1 月實(shí)施，GB/T 17626.5-2019 《電磁兼容，試驗(yàn)和測量技術(shù)，浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》[2]（新標(biāo)準(zhǔn)）于 2019 年 6 月發(fā)布。新標(biāo)準(zhǔn)使用翻譯法等同采用 IEC 61000-4-5:2014《電磁兼容（EMC） 第 4～5 部分：試驗(yàn)和測量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》[3]。本文總結(jié)了新標(biāo)準(zhǔn)所做的修改，并對新舊標(biāo)準(zhǔn)的差異進(jìn)行了分析。

1 主要修訂內(nèi)容

1.1 刪除部分

（1）刪除了舊標(biāo)準(zhǔn)第 2 章的部分引用文件：GB/T 4365、GB/T 16927.1、GB/Z 18509-2001、IEC 62305、IEC 60469-1。

（2）刪除了舊標(biāo)準(zhǔn) 6.2 關(guān)于 10/700μs 組合波發(fā)生器的描述。

（3）刪除了舊標(biāo)準(zhǔn)第 7 章關(guān)于高速通信線的試驗(yàn)配置的描述、關(guān)于施加電位差的試驗(yàn)配置的描述以及關(guān)于 EUT 的工作狀態(tài)的描述。

1.2 增加部分

（1）新標(biāo)準(zhǔn)第 3 章增加了 3 個(gè)新的定義。

耦合/去耦網(wǎng)絡(luò) coupling/decoupling network、CDN，即耦合網(wǎng)絡(luò)和去耦網(wǎng)絡(luò)的組合。

波前時(shí)間 Tf，(浪涌電壓)一個(gè)為 30% 峰值和 90% 峰值兩點(diǎn)之間所對應(yīng)時(shí)間間隔 T 的 1.67 倍的虛擬參數(shù)。（浪涌電流）一個(gè)為 10% 峰值和 90% 峰值兩點(diǎn)之間所對應(yīng)時(shí)間間隔 T 的 1.25 倍的虛擬參數(shù)。

電源端口 power port，即為設(shè)備或相關(guān)設(shè)備提供電源而使其正常工作的導(dǎo)線或電纜的端口。

（2）新標(biāo)準(zhǔn)第 3 章增加了縮略語。

AE：輔助設(shè)備（Auxiliary equipment）；CD：耦合裝置（Coupling device）；CDN：耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)（Coupling/Decoupling network）；CLD：箝位器件（Clamping device）；CN：耦合網(wǎng)絡(luò)（Coupling network）；CWG：組合波發(fā)生器（Combination wave generator）；DN：去耦網(wǎng)絡(luò)（Decoupling network）；EFT/B：電快速瞬變/脈沖群（Electrical fast transient/Burst）；EMC：電磁兼容（Electromagnetic compatibility）；ESD：靜電放電（Electrostatic discharge）；EUT：受試設(shè)備（Equipment under test）；GDT：氣體放電管（Gas discharge tube）；MU：測量不確定度（Measurement uncertainty）；PE：保護(hù)地（Protective earth）；SPD：浪涌保護(hù)器（Surge protective device）。

（3）新標(biāo)準(zhǔn)增加了線-線與線-地的試驗(yàn)等級，見表 1。

（4）新標(biāo)準(zhǔn) 6.2 對發(fā)生器特性的校準(zhǔn)方法的描述增加了以下內(nèi)容。

如果采用一個(gè)電流轉(zhuǎn)換器（探頭）測量短路電流，那么其磁芯不應(yīng)產(chǎn)生飽和。探頭的低端截止頻率（-3 dB）應(yīng)低于 100 Hz。發(fā)生器的特性應(yīng)通過在輸出端串接一個(gè) 18μF 的電容，在相同的設(shè)定電壓下，在開路狀態(tài)（負(fù)載大于或等于 10 kΩ）和短路狀態(tài)下測量。如果 18 μF 電容位于發(fā)生器內(nèi)部，那么校準(zhǔn)時(shí)不再需要外接 18 μF 電容。

在 CDN 的輸出端，每一個(gè)極性的 0o、90o、180o、270o 相位上應(yīng)滿足相移特性。

（5）新標(biāo)準(zhǔn) 6.3 增加了關(guān)于 CDN 的 EUT 端口的開路電壓峰值和短路電流峰值之間的關(guān)系，見表 2。

（6）新標(biāo)準(zhǔn) 6.4 增加了關(guān)于 CDN 的校準(zhǔn)。

在 CDN 的 EUT 端測得的波形參數(shù)取決于發(fā)生器，該波形參數(shù)只對被測的發(fā)生器和 CDN 的特定組合有效，用于校準(zhǔn) CND 的測量儀器與校準(zhǔn)信號發(fā)生器的儀器應(yīng)有相同的要求。

對于額定電流每線 ≤ 200 A 的交/直流電源端口的 CDN 的校準(zhǔn)應(yīng)在相同的設(shè)定電壓下，在開路情況（負(fù)載大于或等于 10 kΩ）和短路情況（負(fù)載小于 0.1 Ω）測量 CDN 的特性。在既沒有連接 EUT 也沒有連接供電電源時(shí)，在去耦網(wǎng)絡(luò)的交/直流電源端口的被測線和地之間測量的殘余浪涌電壓不應(yīng)超過施加的試驗(yàn)電壓的最大值 15% 或 CDN 的額定峰值電壓的兩倍，二者中取較大者。在既沒有連接 EUT 也沒有連接供電電源時(shí)，在非被測線和地之間測得的不期望的浪涌電壓不應(yīng)超過施加的試驗(yàn)電壓（開路）最大值的 15%。在交/直流電源端口開路情況下，CDN 的輸出端應(yīng)滿足電壓波形要求、電流波形要求以及開路電壓峰值和短路電流峰值之間的關(guān)系的所有性能和特性要求。

對于互連線的 CDN 的校準(zhǔn)，建議使用和實(shí)際測試相同的配置（相同的耦合和去耦元件）校準(zhǔn)互連線的 CDN，在既沒有連接 EUT，也沒有連接 AE 時(shí)，應(yīng)測量并記錄 CDN 的 AE 側(cè)的被測線和地之間的殘余浪涌電壓，以便于使用者確認(rèn)對某些特殊的 AE 的保護(hù)是否充分?；ミB線的 CDN 的校準(zhǔn)分為非對稱互連線的 CDN 校準(zhǔn)和對稱互連線的 CDN 校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)程序的目的是檢查元件的正常功能，如去耦扼流圈的飽和度，DN 部分的去耦效果，CN 部分的電流容量和耦合效果。

（7）附錄中增加以下內(nèi)容：附錄 A 中增加了對于連接到外部通信線纜端口浪涌試驗(yàn)的專門說明，特別是，規(guī)定了 10/700 μs 組合波發(fā)生器的技術(shù)參數(shù)；附錄 E 中增加了關(guān)于浪涌波形的數(shù)學(xué)模型；附錄 F 中增加了關(guān)于測量不準(zhǔn)確度的考慮；附錄 G 中增加了關(guān)于脈沖測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法；附錄 H 中增加了關(guān)于對額定電流大于 200 A 供電線路施加浪涌的耦合/去耦方法。

1.3 修改部分

（1）修改了 2 個(gè)定義。舊標(biāo)準(zhǔn)中持續(xù)時(shí)間（duration）定義為規(guī)定的波形或特征存在或持續(xù)的間隔絕對值。新標(biāo)準(zhǔn)中持續(xù)時(shí)間分為 3 個(gè)具體內(nèi)容單獨(dú)定義。

1.2/50 μs 浪涌電壓。浪涌電壓從上升到峰值電壓的一半，到下降到峰值電壓的一半，二者之間的時(shí)間間隔（Tw），持續(xù)時(shí)間 Td＝Tw。

8/20 μs 浪涌電流。虛擬參數(shù)，定義為浪涌電流從上升到峰值電流的一半，到下降到峰值電流的一半，二者之間的時(shí)間間隔（Tw），再乘以 1.18，持續(xù)時(shí)間 Td＝1.18×Tw。

5/320 μs 浪涌電流波形。浪涌電流從上升到峰值電流的一半，到下降到峰值電流的一半，二者之間的時(shí)間間隔（Tw），持續(xù)時(shí)間 Td＝Tw。

（2）修改了對 1.2/50μs～8/20μs 波形參數(shù)的定義。舊標(biāo)準(zhǔn)中對波形參數(shù)定義如表 3，新標(biāo)準(zhǔn)中波形參數(shù)定義如表 4。

（3）修改了耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的選擇流程圖。圖 1 為舊標(biāo)準(zhǔn)的流程圖，圖 2 為新標(biāo)準(zhǔn)的流程圖。

（4）修改了對于用于交/直流電源的 CDN 的要求，主要更改了 CDN 的 EUT 端口的電壓波形要求。表 5 為舊標(biāo)準(zhǔn)的電壓波形要求，表 6 為新標(biāo)準(zhǔn)的電壓波形要求。

（5）EUT 電源端的試驗(yàn)配置，新標(biāo)準(zhǔn)中增加了對 CDN 的選擇。CDN 的選擇應(yīng)滿足 EUT 的額定電流要求（例如，額定電流 5 A 的 EUT 應(yīng)采用一個(gè)額定電流 16 A 的 CDN）。對于額定電流相對較低的 EUT，任何高于其額定電流的 CDN 都可以使用，只要其滿足表 4 中規(guī)定的要求（例如，額定電流 64 A 的 CDN 可以用于額定電流 5 A 的 EUT 的試驗(yàn)，只要其滿足額定電流 16 A 的 CDN 的要求）。

舊標(biāo)準(zhǔn)中提到對于沒有地線或外部接地連接的雙重絕緣產(chǎn)品，如沒有其他接地的可能，可以不進(jìn)行線到地測試，而新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定對于雙重絕緣產(chǎn)品（例如，沒有任何專門的接地端子），不施加線-地的浪涌。

（6）對屏蔽線施加浪涌的試驗(yàn)布置做了較大更改。雙端接地的屏蔽線按圖 3 給屏蔽層施加浪涌。對屏蔽線的試驗(yàn)使用 2 Ω 源阻抗的發(fā)生器和 18 μF 電容；對于一端接地的屏蔽線，因?yàn)榇祟惼帘螌τ纱艌龈袘?yīng)的浪涌不能提供任何防護(hù)。在這種情況下，浪涌試驗(yàn)不適用于此類屏蔽。

（7）試驗(yàn)報(bào)告中增加了 2 部分內(nèi)容，包含試驗(yàn)布置和 EUT 的布局的示意圖和/或照片和所有被測電纜的類型，包括電纜長度以及連接到 EUT 的端口。

2 新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施指導(dǎo)

新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施過程中主要有兩點(diǎn)需注意和調(diào)整：（1）耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的校準(zhǔn)。（2）對于屏蔽線的試驗(yàn)配置和測試方法需調(diào)整。

3 結(jié)語

經(jīng)過以上比對分析，2019 版標(biāo)準(zhǔn)增加了試驗(yàn)等級、發(fā)生器特性的校準(zhǔn)方法、浪涌波形的數(shù)學(xué)模型、測量不確定度等內(nèi)容，調(diào)整了原有標(biāo)準(zhǔn)的部分校準(zhǔn)方式和試驗(yàn)布置，修正了原標(biāo)準(zhǔn)中的錯(cuò)誤。通過新舊標(biāo)準(zhǔn)的比較，新標(biāo)準(zhǔn)突出顯示了更多優(yōu)點(diǎn)，更有利于檢測機(jī)構(gòu)高效地開展檢測業(yè)務(wù)，也更有利于企業(yè)更好的控制提高產(chǎn)品質(zhì)量，為電力發(fā)展做好基礎(chǔ)保障。