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淺談安科瑞AM5微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置進(jìn)行浪涌（沖擊）

抗擾度試驗(yàn)的方法

高楊 18860995195

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇 江陰 214405

摘要：本文主要介紹了浪涌（沖擊）損壞機(jī)理，以及AM5系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置進(jìn)行浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)的方法及必要性，參照國(guó)標(biāo)GB/T17626.5-2008、IEC 60255-22-5  量度繼電器和保護(hù)裝置 第22-5部分：浪涌（沖擊）抗擾性試驗(yàn)，分析安科瑞電氣股份有限公司（300286.SZ）AM5系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置承受浪涌（沖擊）的抗擾能力。

1.引言

開(kāi)關(guān)操作或雷擊可能對(duì)電網(wǎng)或通信產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)電壓或過(guò)電流干擾，通常將這種呈脈沖狀的過(guò)電壓或過(guò)電流稱作浪涌（沖擊），其波前時(shí)間為數(shù)微秒，脈沖半峰值時(shí)間從幾十微秒到幾百微秒，脈沖幅值沖幾百伏到幾萬(wàn)伏，或者中幾百安到上百千安，是一種能量較大的騷擾。

電磁兼容領(lǐng)域所指的浪涌一般來(lái)源于此雷擊瞬態(tài)和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)。在雷雨多發(fā)地區(qū)或電網(wǎng)負(fù)載經(jīng)常突變地區(qū)，如果措施不當(dāng)，浪涌經(jīng)常會(huì)燒毀電子元器件，破壞通信設(shè)備，使網(wǎng)絡(luò)異常等。因此作為保護(hù)測(cè)控裝置來(lái)講，在承受該干擾時(shí)其狀態(tài)、能力的穩(wěn)定性就必須納入考核的范疇。

安科瑞電氣測(cè)試中心建有專業(yè)的EMC測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，配備了專業(yè)的EMC測(cè)試設(shè)備，通過(guò)定期檢測(cè)嚴(yán)格把控中壓保護(hù)裝置的抗EMC干擾的能力，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

2.浪涌(沖擊)損壞機(jī)理

2.1 浪涌(沖擊)進(jìn)入電子設(shè)備的途徑有2種：

1)高能雷電沖擊波通過(guò)戶外傳輸線路、設(shè)備間的連接線以及電力線侵入設(shè)備．使串接在線路中間或終端的電力儀表遭到損害；

2)雷擊大地或接地導(dǎo)體，引起局部瞬間地電位上升．波及附近的電力儀表，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生沖擊，損害其對(duì)地絕緣。

2.2浪涌損壞機(jī)理

一般浪涌脈沖的上升時(shí)間較長(zhǎng)，脈寬較寬，不含有較高的頻率成分，多通過(guò)傳導(dǎo)方式進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部?？v向(共模)沖擊對(duì)設(shè)備平衡電路元件的影響有：損壞跨接在線與地間的元部件或其絕緣介質(zhì)、擊穿在線路和設(shè)備間起阻抗匹配作用的變壓器匝間、層問(wèn)或線對(duì)地絕緣等。橫向(差模)沖擊則同樣可在電路中傳輸，損壞內(nèi)部電路的電容電感及耐沖擊能力差的半導(dǎo)體器件。設(shè)備中元件遭受浪涌損壞的程度取決于該部件的絕緣水平及抗沖擊的強(qiáng)度：對(duì)具有自恢復(fù)能力的絕緣，擊穿只是暫時(shí)的，一旦沖擊消失，絕緣很快便得到恢復(fù)。有些非自恢復(fù)的絕緣介質(zhì)，如果擊穿后只流過(guò)很小電流則不會(huì)立即中斷設(shè)備的運(yùn)行，但隨時(shí)間的推移，元件絕緣能力會(huì)逐漸下降，電路特性變壞，最后將使電路中斷。有的部件，如晶體管的集電極與發(fā)射極或發(fā)射極與基極，若發(fā)生反向擊穿，常出現(xiàn)永久性損壞，對(duì)易受能量損壞的元器件，受損壞程度主要取決于流過(guò)其上的電流及持續(xù)時(shí)間。

3.試驗(yàn)內(nèi)容：

對(duì)安科瑞電氣股份有限公司（300286.SZ）的AM5系列微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置的供電電源端口、信號(hào)和控制端口在受到浪涌（沖擊）干擾時(shí)的性能進(jìn)行評(píng)定。

4.試驗(yàn)?zāi)康模?

確保AM5系列微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置在浪涌試驗(yàn)期間及試驗(yàn)之后裝置性能不發(fā)生改變，正常對(duì)測(cè)控線路進(jìn)行保護(hù)。

5.試驗(yàn)實(shí)施

安科瑞電氣測(cè)試中心（隸屬于安科瑞電氣股份有限公司（300286.SZ））有試驗(yàn)場(chǎng)所1000多平米，儀器設(shè)備40多臺(tái)套，中心設(shè)置“電氣性能測(cè)試試驗(yàn)室”、“電磁兼容測(cè)試試驗(yàn)室”、“安全性測(cè)試試驗(yàn)室”、“氣候環(huán)境試驗(yàn)室”、“機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)室”、“IP防護(hù)等級(jí)測(cè)試試驗(yàn)室”、“HALT/HASS試驗(yàn)室”以及“電子產(chǎn)品RoHS符合性篩選試驗(yàn)室”，可以針對(duì)電量傳感器、電測(cè)儀表、電能計(jì)量表、火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品、低壓配電產(chǎn)品等的性能符合性進(jìn)行摸底測(cè)試，提供設(shè)計(jì)改進(jìn)的依據(jù)。

本次試驗(yàn)在安科瑞測(cè)試中心“電磁兼容測(cè)試試驗(yàn)室”進(jìn)行，使用3ctest的雷擊浪涌模擬器SG-5006G試驗(yàn)設(shè)備對(duì)AM5系列微機(jī)測(cè)控裝置進(jìn)行浪涌試驗(yàn)。

試驗(yàn)依據(jù)：GB/T17626.5-2008/IEC 60255-22-5  量度繼電器和保護(hù)裝置 第22-5部分：浪涌（沖擊）抗擾性試驗(yàn)。

技術(shù)要求：在干擾施加過(guò)程中受試設(shè)備能正常工作，不出現(xiàn)誤動(dòng)作。允許指示器給出暫時(shí)的錯(cuò)誤信息，試驗(yàn)后能自行恢復(fù)正常。

試驗(yàn)嚴(yán)酷等級(jí)： 試驗(yàn)電平：共模 4KV，差模 2KV；

試驗(yàn)脈沖次數(shù)：正負(fù)各5次；

脈沖時(shí)間間隔：30S。

試驗(yàn)方法：受試設(shè)備處在正常工作狀態(tài)，按試驗(yàn)等級(jí)及規(guī)定的試驗(yàn)值，將干擾信號(hào)分別施加在電源回路、PT、CT、開(kāi)入、開(kāi)出回路，共模電壓施加步長(zhǎng)為0.5KV、1KV、2KV、4KV，差模電壓施加步長(zhǎng)為0.5KV、1KV、2KV，同時(shí)加入故障量，受試設(shè)備在經(jīng)受干擾時(shí)不應(yīng)發(fā)生不正確的動(dòng)作。

6.試驗(yàn)結(jié)果

AM5系列微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置完全能夠承受所進(jìn)行的浪涌試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)結(jié)束后，AM5系列微機(jī)測(cè)控裝置沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何顯示異常及繼電器的誤動(dòng)作，性能良好。

7.意見(jiàn)和建議

7.1產(chǎn)品浪涌沖擊抗擾度試驗(yàn)失敗的原因

浪涌脈沖對(duì)電路的干擾以傳導(dǎo)為主，主要體現(xiàn)在過(guò)高的差模電壓導(dǎo)致輸入器件過(guò)壓損壞，或者過(guò)高的共模電壓導(dǎo)致線路與地之間的絕緣層擊穿。由于器件擊穿后阻抗很低，浪涌發(fā)生器產(chǎn)生的很大的電流隨之使器件過(guò)熱發(fā)生損壞。對(duì)于有較大平滑電容的整流電路，過(guò)電流使器件損壞也可能是首先發(fā)生的。

例如，對(duì)開(kāi)關(guān)電源的高壓整流濾波電路而言，浪涌到來(lái)時(shí)，整流電路和平滑電容提供了很低的阻抗，浪涌發(fā)生器輸出的很大的電流流過(guò)整流二極管，當(dāng)整流二極管不能承受這個(gè)電流時(shí)，就發(fā)生過(guò)熱而燒毀。隨著電容的充電，電容上的電壓也會(huì)達(dá)到很高，有可能導(dǎo)致電容擊穿損壞。

7.2通過(guò)浪涌抗擾度試驗(yàn)應(yīng)采取的措施

雷擊浪涌試驗(yàn)有共模和差模兩種。因此浪涌吸收器件的使用要考慮到與試驗(yàn)的對(duì)應(yīng)情況。為保證使用效果，浪涌吸收器件應(yīng)設(shè)計(jì)在進(jìn)線處，吸收器件的吸收容量要與浪涌電壓和電流的試驗(yàn)等級(jí)相匹配。布線時(shí)還要考慮與信號(hào)回路的隔離，以防止因電磁耦合將干擾引入信號(hào)和電源線路。

雷擊浪涌試驗(yàn)的最大特點(diǎn)是能量特別大。所以普通濾波器和鐵氧體磁芯來(lái)濾波、吸收的效果很??；應(yīng)考慮氣體放電管、壓敏電阻、硅瞬變電壓吸收二極管和半導(dǎo)體放電管等專門的浪涌抑制器件。

浪涌抑制器件的一個(gè)共同特性就是阻抗在有浪涌電壓與沒(méi)浪涌電壓時(shí)完全不同，正常電壓下，它的阻抗很高，對(duì)電路的工作沒(méi)有影響；當(dāng)有很高的浪涌電壓加在它上面時(shí)，它的阻抗變得很低，將浪涌能量釋放掉,從而起到保護(hù)電路的作用。

8.安科瑞試驗(yàn)中心項(xiàng)目介紹

委托試驗(yàn)流程

價(jià)目表

	測(cè)試項(xiàng)目	收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)（RMB）	測(cè)試項(xiàng)目	收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)（RMB）
	電氣性能測(cè)試	1000元	絕緣強(qiáng)度	500元
電磁兼容	射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)	2000元	傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)	2000元
	浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)	500元	防雷測(cè)試	2000元
	靜電放電抗擾度	300元	電快速瞬變脈沖群抗擾度	500元
環(huán)境試驗(yàn)	氣候環(huán)境（高低溫等）	≤2h 1800元； ＞2h 增100元/h	振動(dòng)	1000元
	鹽霧試驗(yàn)	2000元	沖擊	1000元
材料試驗(yàn)	灼熱絲	500元/部位	針焰	500元/部位
	漏電起痕	600元/部位	RoHS符合性篩選	按元件數(shù)、工作量2000-5000元
HALT/HASS試驗(yàn)		800元/h
IP防護(hù)		1600元
備注： 1、若產(chǎn)品需要現(xiàn)場(chǎng)整改，試驗(yàn)室提供場(chǎng)所和設(shè)備，整改后重復(fù)檢驗(yàn)必須收費(fèi)的項(xiàng)目有：IP防護(hù)、高低溫、鹽霧、阻燃、灼熱絲、漏電起痕、振動(dòng)、沖擊、防雷、RoHS符合性、HALT/HASS； 2、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為第一次重復(fù)檢驗(yàn)免費(fèi)（HALT/HASS除外），第二次按原費(fèi)用的50%收取。 3、若產(chǎn)品需退回整改，則對(duì)已作的項(xiàng)目進(jìn)行收費(fèi)，整改完重新委托重新試驗(yàn)。

9.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上論述可以發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、驗(yàn)收階段對(duì)保護(hù)測(cè)控裝置進(jìn)行EMC試驗(yàn)非常必要，在試驗(yàn)期間保護(hù)裝置不能發(fā)生錯(cuò)誤的動(dòng)作指令，試驗(yàn)結(jié)束后產(chǎn)品性能不能發(fā)生任何改變，而通過(guò)專業(yè)的EMC檢測(cè)可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)缺陷，給改進(jìn)提供依據(jù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量，保護(hù)用戶的利益。

參考文獻(xiàn)

[1].GB/T 17626.5-2008 電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)

[2]. IEC 60255-22-5  量度繼電器和保護(hù)裝置 第22-5部分：浪涌（沖擊）抗擾性試驗(yàn)

作者簡(jiǎn)介：

高楊（1990-），女，本科，就職于江蘇安科瑞電器制造有限公司測(cè)試中心，致力于于氣候環(huán)境試驗(yàn)、機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)、材料的阻燃耐熱試驗(yàn)等試驗(yàn)研究。手機(jī):18860995195  QQ:1197585678