EMC测试项目

0目录一．概述二．量度继电器与保护装置的EMC标准1．高频电气干扰2．静电放电干扰3．辐射电磁场干扰4．快速瞬变干扰三．电磁干扰防护的一般原则1．高频电气干扰防护2．静电放电干扰防护3．辐射电磁场干扰防护4．快速瞬变干扰防护四．TC95的其它EMC标准1．冲击浪涌干扰2．射频传导干扰3．电磁发射限值4．量度继电器和保护装置的电磁兼容要求五．结束语六．附录1．量度继电器和保护装置的EMC标准概况2．IEC61000系列标准简介1一．概述随着科学技术的发展，特别是微电子、信息、通讯等高科技的迅速进步与发展，对电磁骚扰的控制与防护提出了繁多而又复杂的问题。在世界各国，特别是欧洲的一些先进国家，经过几十年对电磁干扰和抗干扰等问题的研究和控制，已将这些技术研究形成了一门新兴的学科——电磁兼容（ElectromagneticCompatibility）。电磁兼容就是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备（分系统，系统、广义的还包括生物体），可以共存并不致引起降级的一门科学，国家标准GB/T4365-1995《电磁兼容术语》对电磁兼容所下的定义为：“设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”。就是说在规定的电磁环境中，任何设备、系统都不因受电磁干扰而降低工作性能，并且其本身所发射的电磁能量也不大于规定的极限值，以免影响其它设备或系统的正常工作，从而达到互不干扰而共存的目地。国际无线电干扰特别委员会（法文缩写是CISPR）是国际电工委员会（IEC）的一个特别委员会，它成立于1934年，是最早开始系统地对电磁兼容进行研究的国际性的标准化组织。该委员会成立的初衷主要是保护广播、通讯不受电磁干扰的影响。围绕这方面的问题，对车辆、家电、电动工具、工科医射频设备、高压架空线路等提出了一系列骚扰限值（包括射频辐射和传导两方面,工作频率多在9kHz～18GHz）和测试方法的标准。近几年来随着它的业务范围不断扩大，也开展了一些抗扰度标准的研究。它更主要的重点还是研究电磁骚扰限值及其测量方法。TC65是IEC工业过程测量与控制设备专业委员会，它下设的WG4工作组最早系统地开展了设备抗干扰标准的研究，并与1984年出版了著名的IEC801标准中的第一批分标准。（与IEC801系列标准对应的国家标准是GB/T13926系列标准）。自从IEC801标准问世以后，引起了各有关领域的重视，不断被有关电气和电子设备的国际标准或各国的国内标准所引用（或等效采用）。在量度继电器与保护装置方面TC95最早出版的四个抗干扰标准中有三个就是以IEC801为基础，即静电放电、辐射电磁场、和快速瞬变干扰。TC77是IEC中研究电气设备（包括网络）之间电磁兼容性的专业委员会，属于研究共性技术的技术委员会。因此在它负责制订的IEC61000-4标准中，除了在IEC801标准中已提到的五种试验外，从它自身的特点出发，着重研究低频段、静电的和瞬态脉冲作用下的各种传导和电磁场干扰。当然，也不排除斥它对高频辐射电磁场的研究。IEC61000-4系列标准是目前国际上比较完整和系统的抗扰度基础标准。现在TC65工业过程控制和测量技术委员会有关EMC的工作已转交给TC77——电磁兼容技术委员会，IEC801-1～6都由相应的IEC61000系列中的相应标准替代，且以后该标准的修订也2将由TC77承担。量度继电器和保护装置专业委员会TC95，也很早就对继电保护的抗干扰问题给予认真的关注。它的第一个抗干扰标准是IEC255-22-1-19881MHz脉冲群干扰试验。到目前为止，TC95已出版了六个抗干扰标准。它们都与IEC61000-4中的相应标准相对应，还有一个发射标准即IEC60255-25，它与CISPR22相对应。另有一个标准，那就是IEC255-11-1979《量度继电器、直流辅助激励量的中断与交流分量》，也属于电磁兼容的范筹。我国在继电保护方面的EMC研究和标准制订工作开展的也比较早。在七十年代，晶体管保护出现后，为解决干扰问题从74年开始就列为重点项目，并以解决高压变电所设备操作引起的干扰作为重点，经过大量现场测试，在1976年制定出了急需的抗干扰试验方法和标准，并于1985年列入正式的国家标准。这就是GB6162-85《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》。对TC95的现已出版的六个抗干扰标准，已有四个等同或等效转为国家标准。另两个也列入了今年的工作计划。一个发射标准已通过讨论，审定上报。随着这些标准的实施，将有效地提高我国继电保护产品的电磁兼容水平，为电力系统的稳定运行提供可靠的保证。二．量度继电器和保护装置的EMC标准1．GB/T14598.13-19981MHz脉冲群干扰试验对应的IEC标准是IEC60255-22-1：1988《1MHzburstdisturbancetests》，它是等效采用。等效采用的原因是我们在IEC255-22-1的基础上又增加了100kHz脉冲群干扰，一方面是因为我国的电力工作者在这方面有自己的实际工作，是我们自己测试总结出来的；另一方面，已出版的IEC61000-12〈〈振荡波抗扰度〉〉中，提到的干扰信号频率就是100kHz、1MHz两种。①干扰的形成：脉冲群干扰。即阻尼振荡波，也是我们常说的衰减振荡波干扰。它主要是模拟电厂、中高压变电站的开关切换。或重工业设备的电弧放电产生的电磁干扰。特别是关于高压母线的开关操作时，在被操作回路内会出现非常徒峭（波头时间为几十ns）的瞬变波。②脉冲频率：由于与高压电路中的特性阻抗失配，电压波会有反射，按照这一观点，在高压母线中的瞬态电压和电流波特性是由线路的长度和传播时间来决定基本频率的，就户外变电站受上述参数及母线长度的影响（母线的长度可从几十米至几百米，例如典型值是400m）振荡频率的范围大约在100kHz至几MHz之间。在这方面，1MHz的振荡频率可代表大多数的情况，但对大型高压变电站来说，则100kHz比较合适。③重复频率：振荡波的重复频率在几Hz至几kHz之间变化，这与开关触头之间的距离有关，当触头接近时，重复频率为最大，但当触头间距离增大到接近到几乎要熄灭时，每一相的最小重复频率将是电源频率的两倍（对50Hz的高压系统来说，每相为100/s；对60Hz高压系统来说，3每相为120/s）。因此，在考虑了这种现象之后，选择40/s和400／s是一种折衷的方案。④波头时间：为了达到试验结果的一致性，试验波第一个峰值的上升时间的具体数值很重要，通过对主要由断路器和隔离开关燃弧引起的干扰电压进行测量，已表明上升时间为50ns到100ns之间。如果上升时间非常短暂小于20ns。由于试验引线分布参数的变化，对提供试验结果的一致性比较困难，而较长的上升时间又将限制试验频谱的上限频率，则使试验更接近单一频率试验，所以IEC255-22-1和IEC61000-4-12都规定了第一个峰值的上升时间是75ns（100kHz、1MHz都是如此）。这是一个折衷的数值。⑤干扰的传播方式：100kHz和1MHz脉冲群干扰是一种传导干扰，干扰电压主要经由接到继电器的导体和通过一个或多个基本的耦合机制——传导、感应或电容耦合传递到继电器或保护装置上。A．传导耦合：（公共阻抗引起）两个可能具有独立功能的电路，通过两个电路公用的某个阻抗耦合时发生的传导耦合，例如：该阻抗可能是一根公共的接地线。B．感应耦合：一个回路的电流产生的磁场引起另一个回路出现电感耦合。当两个回路彼此靠近，且平行时，产生最大耦合。C．电容耦合：一个回路的电压产生的电场引起另一个回路出现电容耦合。⑥标准的发展：IEC60255-22-1正进行修订。修订内容主要有以下几个方面：标准是以IEC61000-4-12为基础，其干扰信号源应满足IEC61000-4-12的要求。这样，修改后标准就增加了首半波正，负极性的要求，老标准对首半波的极性没有要求；老标准把严酷等级分为1、2、3级，新标准没有严酷等级之分。但规定了设备各个端口的干扰电平，见表一。表一EUT各端口的试验电压试验端口试验电压(kV)共模差模电源2.51输入/输出2.51通信10工作地线00老标准的考核对象主要是继电器和普通装置，仅检查装置或继电器是否误动、拒动。新标准则根据继电保护的发展，继电保护装置现在所具有的各种功能，提出了具体的验收细则，见表4二。表二验收准则功能验收准则保护规定限值内的正常性能命令与控制规定限值内的正常性能测量试验期间暂时降低、试验结束自动恢复、存储数据不丢失人机接口、可视报警试验期间暂时降低或功能丧失、试验结束自动恢复、存储数据不丢失数据通讯误码率增加、传送数据不丢失根据这样的验收细则，我们操作起来就相对具体一些，对保护装置的考核也就更全面一些，希望大家对这些变化要给予充分地理解。尤其是验收细则，这也将是以后我们其它各种抗干扰试验的判据准则。1MHz脉冲群干扰试验的主要参数及基本试验方法（见GB/T7261-2000.25.1）。2．GB/T14598.14-1998静电放电干扰试验：对应的IEC标准是60255-22-2：1996《Electrostaticdischargetest》，该标准属等同采用。①试验的模拟对象：带静电物体进行放电时，会产生放电电流。这个放电电流会产生短暂的、强度很大的电磁场。放电时产生短暂的放电电流和相应的电磁场可能引起电气电子设备（如计算机终端设备等）的电路发生故障，甚至损坏。静电放电试验的目地就是检验操作人员带静电以后操作设备对设备发生静电放电，考核电气、电子设备在遭受静电放电干扰时的性能。②放电方式：标准规定了接触放电和空气放电两种施加方法。在接触放电中又分直接放电和间接放电两种方法。空气放电：利用放电电极与试品接近过程中，由飞向试品的火花，对试品进行放电试验。其试验结果与放电电极相对试品的接近速度、接近角度、空气湿度、大气压力、空气电离程度，以及试品的工作状态等有关。此外，电流脉冲的上升时间与充电电压的高低有密切关系。随着电压的改变，脉冲的频谱也在改变，电压较低时，典型的上升时间是100ps到5ns，电压达到8kV以上时，上升时间就变为5～30ns，使放电波形的高频成份明显减少。接触放电：将放电电极可靠接触放电部位后采用高压真空继电器作为放电器件，这是目前唯一能够产生重复和高速放电电流的器件。放电线路的储能电容代表了人体电容，现公认150PF比较合适，放电电阻为330Ω，用以代替手握钥匙或其它金属工具的人体电阻。现已证明用这种金属放电状态来再现人体放电的方法，5是足够严酷的。标准推荐接触放电为首选的试验方法，以保证试验结果的重复性和可比性。当受试验设备的可接近表面为非导体时，才采取空气放电（在接触放电中静态继电器和保护装置只采用直接放电不采用间接放电）。③静电放电对产品的影响方式：ESD的发生，其对产品的影响形式不外乎传导和辐射两种，而一次完整的ESD，实质上包含多种现象，如电场、磁场、电流、电晕等，其对产品的影响是多方面的，只是有主要、次要之分而已。静电放电对产品的影响途经：a．直接的ESD：直接的ESD主要发生于操作者在操作电子产品时，可直接接触的地方。如外壳、开关、拨盘、连接器、电位器。若放电电压击穿器件绝缘，直接进入内部电路，很容易造成器件损坏。b．间接的ESD：放电电流的流动要感应出电场、磁场，而电场、磁场，则经由空间的辐射影响到电子产品。静电放电干扰的主要参数及基本试验方法（见GB/T7261-200025.2）。3．GB/T14598.9-1995，辐射电磁场干扰试验对应的IEC标准是60255-22-3：1989《Radiatedelectromagneticfielddisturbancetests》该标准也是等同采用。①试验的模拟对象：射频电磁场干扰是人们最早考虑的电磁干扰，国际无线电干扰特别委员会CISPR最初就是研究干扰对广播接收效果的影响，但它的内容是研究各种设备所产生的无线电干扰特性的测量方法，以及对它们的限值。真正地把射频电磁场干扰作