1 范围
本部分涉及到电气和电子设备在运行条件下的抗扰度要求和试验方法，它包括： a）主要在高压和中压(HV/MV)变电站安装的电源电缆、控制电缆和信号电缆中出现的重复阻尼振荡波。 b）主要在气体绝缘变电站(GIS)和某些情况下的空气绝缘变电站(AIS)或者由于高空电磁脉冲(HEMP)现象下的任何设施的电源电缆，控制电缆和信号电缆中出现的重复阻尼振荡波。
本部分的目的是为了在试验室评价居住、商业和工业用电气和电子设备的性能而建立抗扰度要求和共同参考，适用时，也可用于发电厂和变电站设备。
注：按IEC导则107 规定，本部分是电磁兼容基础标准，供产品委员会使用。IEC导则107还规定，产品委员会负责确定是否应用本抗扰度试验标准，如果使用，还应负责确定合适的试验等级和性能判据。全国电磁兼容标准化技术委员会及其分技术委员会愿与产品委员会合作，以评估其产品的特殊抗扰度要求。
本部分的目的在于规定：
——试验电压和电流波形；
——试验等级范围；
——试验设备；
——试验布置；
——试验程序。
本部分的目的在于建立一个共同准则来评价电气和电子设备受到阻尼振荡波时的抗扰度。本部分所规定的试验方法描述了评定设备或系统对于定义的电磁现象抗扰度的一致性方法。
2 规范性引用文件带风扇的安全帽
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IEC 60050(161) 国际电工词汇(IEV)第161章：电磁兼容(International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Chapter 161: Electromagnetic compatibility）
IEC 61000-4-4：电磁兼容(EMC)第4-4部分：试验和测量技术—电快速瞬变/脉冲抗扰度试验(Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-4: Testing and measurement techniques – Electrical fast transient/burst immunity test）
IEC 61000-6-6：电磁兼容(EMC)第6-6部分：通用标准—室内设备的高空电磁脉冲抗扰度(Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 6-6: Generic standards – HEMP immunity for indoor equipment)
3 术语和定义
本部分采用下列术语和定义，包括在IEC 60050(161)中的术语与定义, 其中有些在这里重复引用是为了方便使用：
3.1
空气绝缘变电站(AIS) air insulated substation
仅由空气绝缘开关设备组成的变电站。
3.2
猝发burst
数量有限且清晰可辨的脉冲序列或持续时间有限的振荡。
3.3
校准calibration
在规定条件下，在参考标准示值和测量结果之间建立关系的一组操作。
注1：该术语基于“不确定度”方法。
注2：原则上，标示值与测量结果之间的关系可以用校准图表示。
3.4
耦合coupling
能量由一个电路传输到另一电路的电路之间的相互作用。
3.5
耦合网络coupling network
用于将能量从一个电路传输到另一个电路的电路。
3.6
去耦网络decoupling network
用于阻止施加于受试设备(EUT)上的测试电压影响其他非受试装置、设备和系统的电子电路。
3.7
气体绝缘(金属封闭)变电站(GIS) gas insulated ( metal enclosed ) substation ( GIS )
仅由气体绝缘金属封闭开关设备组成的变电站
3.8
高空电磁脉冲( HEMP ) high altitude electromagnetic pulse ( HEMP )
地球大气层外部核爆炸产生的电磁脉冲
注：典型高度超过30km。
3.9
(对骚扰的)抗扰度immunity ( to a disturbance )
装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。
3.10
端口port
EUT与外部电磁环境特有的界面。
3.11
上升时间rise time
脉冲瞬时值首次从10 %上升到90 %的时间间隔。
3.12
瞬态(的) transient ( adjective and noun )
在两相邻稳定状态之间变化的物理量或物理现象，其变化时间小于所关注的时间尺度。5g通讯模块
3.13
校验verification
用于检查试验仪器系统(如试验信号发生器和互连电缆)的操作过程，以确认试验系统的运行功能满足第6章的规定。
注1：校验可以采用和校准不同的方法。
麻石脱硫除尘器
注2：作为指南性质的6.1.3和6.2步骤是为了保证信号发生器和构成试验配置的其他设备的正确运行，以使期望的试验波形施加到EUT。
分子筛膜4 概述
阻尼振荡波现象可分为两个部分。第一部分称为慢速阻尼振荡波，振荡频率在100 kHz和1 MHz 之间。
第二部分称为快速阻尼振荡波，振荡频率在1 MHz以上。这两类振荡波的成因如下。
4.1 有关慢速阻尼振荡波现象的信息
水塔水位控制系统
这种现象代表了户外HV/MV变电站隔离开关的切换情况，特别是有关HV母线的切换，以及工厂的背景骚扰。
在电站中HV隔离开关的合、分操作引起陡波前瞬态，其上升时间的数量级为几十纳秒。
由于涉及的高压(HV)电路的特征阻抗失配，电压前波会发生包括反射在内的演变，由此，高压母线中产生的瞬态电压和瞬态电流可用基波振荡频率来表征，这个频率取决于电路长度和传播时间。
在户外变电站，这种振荡频率从100 kHz到几兆赫兹，取决于上述参数的影响以及母线的长度，母线长度从几十米到几百米变化(可能达到400 m)。
为此，1 MHz的振荡频率可认为是代表大多数的情况，但对于大型HV变电站，取100 kHz为振荡波频率更合适。
重复频率在几赫兹到几千赫兹之间变化，这种变化取决于开关触点间距：触点较近时，重复频率最大，但当触点间距接近灭弧距离时，重复频率最小，相对每相而言，是电源频率的两倍(对于50 Hz系统每相100次/s，对于60 Hz系统每相120次/s)。
合闸脱扣器
考虑到这种现象有不同的持续时间、不同频率的适用性以及受试电路可承受的能量等因素，选择40次/s和400次/s的重复率是折衷方案。
在工厂内，重复的振荡瞬态可由开关瞬态和电力系统(网络及电气设备)中注入的脉冲电流产生。
系统对为试验目的而选择的阻尼振荡波的基频及其上升时间所覆盖的频段具有局部响应。
4.2 有关快速阻尼振荡波现象的信息
快速阻尼振荡波抗扰度试验应包括下列两个具体环境：
——电力网的变电站(由开关设备和控制设备产生)；
——所有暴露在高空电磁脉冲(HEMP)下的设施。
4.2.1 开关设备和控制设备产生的骚扰
在隔离开关的开、关操作中，在操作设备的两个触点之间，由于慢速的接触而产生了大量的点火击穿。因此隔离开关的操作产生非常快的瞬态，如同行波在变电站的母线内传播。屏蔽导线的电气长度和开路母线的长度决定了瞬态过电压的振荡频率。
对于空气绝缘变电站(AIS)，这些瞬态会在变电站环境中产生辐射电磁场。目前，在空气绝缘变电站使用了宽带仪器进行测量[1]。这些测量表明，高于1 MHz的瞬态现象也会在这些变电站发生。
对于气体绝缘变电站(GIS)，这些瞬态会在有SF6气体的金属壳体内传播。由于趋肤效应，高频瞬态局限于壳体内，不会造成问题。然而壳体的不连续性，使一部分瞬态传播到壳体外表面上。因此，壳体电势上升，在壳体外表面流动的电流会在变电站环境中产生辐射电磁场。瞬态地电位的上升是二次电路上瞬态共模电流的直接来源。辐射电磁场也在二次电路上感应共模电流。
测量表明，这些电流的频谱密度显著分量的最大频率可以高达30 MHz到50 MHz。(见图1和图2)[5]。
在图1和图2中，可以看出在电流谱密度特性上出现几个峰值，在几十兆赫上可以观察到重要的频谱分量。
如参考文献[1]中概述的，由于变电站规模的减小，气体绝缘变电站(GIS)的使用和电子设备的安装位置更接近了开关装置，而使得间隔距离减小，因而高压变电站(GIS，也包括AIS)的频率环境比过去变得更加严酷。
因此，振荡频率为3 MHz，10 MHz，30 MHz的快速阻尼振荡波是合适的，因这较好地考虑了在有
些AIS和全部GIS的更切合实际的环境。
重复频率在几赫兹到几千赫兹之间变化，这种变化取决于开关触点间距：触点较近时，重复频率最大，但当触点间距接近灭弧距离时，重复频率最小，相对每相而言，是电源频率的两倍(对于50 Hz系统每相100次/s，对于60 Hz系统每相120次/s)。
考虑到在GIS中测到过更高的重复率，所以将重复率选择为5000次/s。考虑到这种现象有不同的持续时间、不同频率的适用性以及受试电路可承受的能量等因素，选择该重复率是折衷方案。
4.2.2 高空电磁脉冲(HEMP)产生的骚扰
如IEC 61000-2-9 [6]中所述，高空电磁脉冲(HEMP)是上升时间为2.5 ns，脉冲宽度约25 ns的平面波强电磁脉冲场。这个场与暴露的电缆和电线相互作用产生振荡电压和电流，取决于线的长度(见IEC 61000-2-10 [7])。大多数外部线都足够长，如电源线和通信线(大多长于1 km)，以至于耦合的电流和电压通常是脉冲性质的。
对于建筑物内的电线和电缆，入射的HEMP被部分衰减，然而，仍然有足够的场耦合到室内的短电缆上，对连接的电子设备造成了威胁。过去的实验清楚表明，虽然低于30 MHz阻尼振荡波频率是最常见的，但是HEMP场耦合到短线可产生高达100 MHz的高频阻尼振荡波(见IEC 61000-2-10)。由于大多数建筑物内存在吸收墙，振荡波的阻尼速率相当快，典型的共振品质因数Q为10～20。
值得注意的是外部短线，例如在变电站或者发电厂中的部分控制电路也能很好地耦合HEMP场。这些电缆也会产生1 MHz～100 MHz的阻尼振荡电压，具体频率取决于电缆长度。
鉴于HEMP环境典型只是一个或二个脉冲，任何规定的试验不一定需要高的重复率来重现事件的环境。但是，由于对数字电子产品可靠性的关注，建议HEMP试验也采用类似推荐用于开关设备和控制设备的重复率(5000次/s)，以增加发现故障的概率。这与通常只有当电子系统出现严重失效时，才进行HEMP防护和试验的事实相符。
至今已经出版了HEMP的抗扰度和通用标准(IEC 61000-4-25[8]和IEC 61000-6-6)，但现在仍需要一个包含试验等级、信号发生器设计、试验程序等信息的阻尼振荡波基础标准，这是进行高空电磁脉冲(HEMP)感应的电压试验所必须的。此电压波形是一种施加到连接设备的快速阻尼正弦波。虽然，现实条件下可能存在很多振荡频率，但还是决定这个快速振荡波试验宜用不高于30 MHz的振荡频率进行，以符合电网变电站产生的电磁环境。
5 试验等级
表1和表2给出施加到设备电源、信号及控制端口的振荡波的优先试验等级范围。试验等级定为试验波形中的第一个峰值电压(最大或最小)(图1的Pk1)。
电源、信号和控制端口可以采用不同的试验等级。用于信号和控制端口的试验等级与用于电源端口的试验等级相差不应超过一级。
表1 慢速阻尼振荡波试验等级(100 kHz或1 MHz)
阻尼振荡波的适用性应参考产品技术规范。
表1和表2的试验等级的选定应以设施中电缆走线暴露的主要现象为基础。试验等级被定义为信号发生器输出端或使用的CDN(耦合去耦网络)输出端上的开路电压。
抗扰度试验与这些试验等级对应，以建立设备在预期工作环境中的性能等级。电磁环境等级由主要现象和设施实际情况确定。
适用选择这些试验等级的设施主要是高压变电站和由自身供电(变电站)的工厂。
在高压电厂中，电缆与母线平行的程度和长度、电路的工作电压、屏蔽及接大地(接地)情况将决定感应电压的等级。
为了尽可能减少这些变化因素，并考虑到专用于此类设施的设备仅在工厂的某些运行电压范围内使用(如从150 kV～800 kV)，试验等级的确定主要考虑互联的设备、位置、电缆屏蔽质量及接地情况(见附录A)。
6 试验设备
6.1 信号发生器
试验信号发生器应具有在短路情况下工作的能力。图2给出了一个典型的阻尼振荡波信号发生器的原理图。
当阻尼振荡波施加在EUT的端口时，试验信号发生器应具备下列的特性。如果通过耦合/去耦网络来施加，应规定该网络输出端的特性。
信号发生器的输出端应浮地且输出端对地寄生电容的不平衡应小于20 %，以差模方式进行EUT控制及信号端口试验时这种条件是必需的。信号发生器必须有双端口输出。快速阻尼信号发生器具有单一的同轴输出端，此信号发生器试验应只用共模方式。
当信号发生器的输出不是浮地时，要采用8.2 b)的规定。
应采取措施防止信号发生器强骚扰的发射，这些骚扰可能被注入到电网中，或者可能影响试验结果。
6.1.1 慢速阻尼振荡波信号发生器的性能和参数
技术参数：
——电压上升时间(图1的T1)：75(1 ± 20 %) ns；
——电压振荡频率(注1)：100(1 ± 10 %) kHz和1(1 ± 10 %) MHz；
——重复率：100 kHz时40(1 ± 10 %) 次/s，1 MHz时400(1 ± 10 %) 次/s；
——衰减(见图1)：Pk5值应大于Pk1值的50 %，Pk10值应小于Pk1值的50 %；
——猝发持续时间：不小于2 s；
豫公网安备41160202000603
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