2 浅谈安科瑞AM5微机保护测控装置进行浪涌（冲击）抗扰度试验的方法

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浅谈安科瑞AM5微机保护测控装置进行浪涌（冲击）

抗扰度试验的方法

江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏 江阴 214405

摘要：本文主要介绍了浪涌（冲击）损坏机理，以及AM5系列微机保护测控装置进行浪涌（冲击）抗扰度试验的方法及必要性，参照国标GB/T17626.5-2008、IEC 60255-22-5  量度继电器和保护装置 第22-5部分：浪涌（冲击）抗扰性试验，分析安科瑞电气股份有限公司（300286.SZ）AM5系列微机保护测控装置承受浪涌（冲击）的抗扰能力。
1.引言
开关操作或雷击可能对电网或通信产生暂态过电压或过电流干扰，通常将这种呈脉冲状的过电压或过电流称作浪涌（冲击），其波前时间为数微秒，脉冲半峰值时间从几十微秒到几百微秒，脉冲幅值冲几百伏到几万伏，或者中几百安到上百千安，是一种能量较大的骚扰。
电磁兼容领域所指的浪涌一般来源于此雷击瞬态和开关瞬态。在雷雨多发地区或电网负载经常突变地区，如果措施不当，浪涌经常会烧毁电子元器件，破坏通信设备，使网络异常等。因此作为保护测控装置来讲，在承受该干扰时其状态、能力的稳定性就必须纳入考核的范畴。
安科瑞电气测试中心建有专业的EMC测试实验室，配备了专业的EMC测试设备，通过定期检测严格把控中压保护装置的抗EMC干扰的能力，确保产品质量。
2.浪涌(冲击)损坏机理
2.1 浪涌(冲击)进入电子设备的途径有2种：
1)高能雷电冲击波通过户外传输线路、设备间的连接线以及电力线侵入设备．使串接在线路中间或终端的电力仪表遭到损害；
2)雷击大地或接地导体，引起局部瞬间地电位上升．波及附近的电力仪表，对设备产生冲击，损害其对地绝缘。
2.2浪涌损坏机理
一般浪涌脉冲的上升时间较长，脉宽较宽，不含有较高的频率成分，多通过传导方式进入设备内部。纵向(共模)冲击对设备平衡电路元件的影响有：损坏跨接在线与地间的元部件或其绝缘介质、击穿在线路和设备间起阻抗匹配作用的变压器匝间、层问或线对地绝缘等。横向(差模)冲击则同样可在电路中传输，损坏内部电路的电容电感及耐冲击能力差的半导体器件。设备中元件遭受浪涌损坏的程度取决于该部件的绝缘水平及抗冲击的强度：对具有自恢复能力的绝缘，击穿只是暂时的，一旦冲击消失，绝缘很快便得到恢复。有些非自恢复的绝缘介质，如果击穿后只流过很小电流则不会立即中断设备的运行，但随时间的推移，元件绝缘能力会逐渐下降，电路特性变坏，最后将使电路中断。有的部件，如晶体管的集电极与发射极或发射极与基极，若发生反向击穿，常出现永久性损坏，对易受能量损坏的元器件，受损坏程度主要取决于流过其上的电流及持续时间。
3.试验内容：
    对安科瑞电气股份有限公司（300286.SZ）的AM5系列微机测控保护装置的供电电源端口、信号和控制端口在受到浪涌（冲击）干扰时的性能进行评定。
4.试验目的：
确保AM5系列微机测控保护装置在浪涌试验期间及试验之后装置性能不发生改变，正常对测控线路进行保护。
5.试验实施
    安科瑞电气测试中心（隶属于安科瑞电气股份有限公司（300286.SZ））有试验场所1000多平米，仪器设备40多台套，中心设置“电气性能测试试验室”、“电磁兼容测试试验室”、“安全性测试试验室”、“气候环境试验室”、“机械环境试验室”、“IP防护等级测试试验室”、“HALT/HASS试验室”以及“电子产品RoHS符合性筛选试验室”，可以针对电量传感器、电测仪表、电能计量表、火灾监控产品、低压配电产品等的性能符合性进行摸底测试，提供设计改进的依据。
    本次试验在安科瑞测试中心“电磁兼容测试试验室”进行，使用3ctest的雷击浪涌模拟器SG-5006G试验设备对AM5系列微机测控装置进行浪涌试验。
    试验依据：GB/T17626.5-2008/IEC 60255-22-5  量度继电器和保护装置 第22-5部分：浪涌（冲击）抗扰性试验。
    技术要求：在干扰施加过程中受试设备能正常工作，不出现误动作。允许指示器给出暂时的错误信息，试验后能自行恢复正常。
试验严酷等级： 试验电平：共模 4KV，差模 2KV；
               试验脉冲次数：正负各5次；
               脉冲时间间隔：30S。
试验方法：受试设备处在正常工作状态，按试验等级及规定的试验值，将干扰信号分别施加在电源回路、PT、CT、开入、开出回路，共模电压施加步长为0.5KV、1KV、2KV、4KV，差模电压施加步长为0.5KV、1KV、2KV，同时加入故障量，受试设备在经受干扰时不应发生不正确的动作。
6.试验结果
AM5系列微机测控保护装置完全能够承受所进行的浪涌试验，试验过程及试验结束后，AM5系列微机测控装置没有发现任何显示异常及继电器的误动作，性能良好。
7.意见和建议
7.1产品浪涌冲击抗扰度试验失败的原因
    浪涌脉冲对电路的干扰以传导为主，主要体现在过高的差模电压导致输入器件过压损坏，或者过高的共模电压导致线路与地之间的绝缘层击穿。由于器件击穿后阻抗很低，浪涌发生器产生的很大的电流随之使器件过热发生损坏。对于有较大平滑电容的整流电路，过电流使器件损坏也可能是首先发生的。
例如，对开关电源的高压整流滤波电路而言，浪涌到来时，整流电路和平滑电容提供了很低的阻抗，浪涌发生器输出的很大的电流流过整流二极管，当整流二极管不能承受这个电流时，就发生过热而烧毁。随着电容的充电，电容上的电压也会达到很高，有可能导致电容击穿损坏。
7.2通过浪涌抗扰度试验应采取的措施
    雷击浪涌试验有共模和差模两种。因此浪涌吸收器件的使用要考虑到与试验的对应情况。为保证使用效果，浪涌吸收器件应设计在进线处，吸收器件的吸收容量要与浪涌电压和电流的试验等级相匹配。布线时还要考虑与信号回路的隔离，以防止因电磁耦合将干扰引入信号和电源线路。
     雷击浪涌试验的最大特点是能量特别大。所以普通滤波器和铁氧体磁芯来滤波、吸收的效果很小；应考虑气体放电管、压敏电阻、硅瞬变电压吸收二极管和半导体放电管等专门的浪涌抑制器件。
浪涌抑制器件的一个共同特性就是阻抗在有浪涌电压与没浪涌电压时完全不同，正常电压下，它的阻抗很高，对电路的工作没有影响；当有很高的浪涌电压加在它上面时，它的阻抗变得很低，将浪涌能量释放掉,从而起到保护电路的作用。
8.安科瑞试验中心项目介绍

委托试验流程

9.结束语
通过以上论述可以发现，在产品的设计、验收阶段对保护测控装置进行EMC试验非常必要，在试验期间保护装置不能发生错误的动作指令，试验结束后产品性能不能发生任何改变，而通过专业的EMC检测可以及时的发现设计、生产缺陷，给改进提供依据，确保产品质量，保护用户的利益。


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
[2]. IEC 60255-22-5  量度继电器和保护装置 第22-5部分：浪涌（冲击）抗扰性试验