淺談安科瑞AM5微機保護測控裝置進行浪涌（沖擊）
抗擾度試驗的方法
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）損壞機理，以及AM5系列微機保護測控裝置進行浪涌（沖擊）抗擾度試驗的方法及必要性，參照國標GB/T17626.5-2008、IEC 60255-22-5 量度繼電器和保護裝置 第22-5部分：浪涌（沖擊）抗擾性試驗，分析安科瑞電氣股份有限公司（300286.SZ）AM5系列微機保護測控裝置承受浪涌（沖擊）的抗擾能力。
1.引言
開關(guān)操作或雷擊可能對電網(wǎng)或通信產(chǎn)生暫態(tài)過電壓或過電流干擾，通常將這種呈脈沖狀的過電壓或過電流稱作浪涌（沖擊），其波前時間為數(shù)微秒，脈沖半峰值時間從幾十微秒到幾百微秒，脈沖幅值沖幾百伏到幾萬伏，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源于此雷擊瞬態(tài)和開關(guān)瞬態(tài)。在雷雨多發(fā)地區(qū)或電網(wǎng)負載經(jīng)常突變地區(qū)，如果措施不當，浪涌經(jīng)常會燒毀電子元器件，破壞通信設(shè)備，使網(wǎng)絡(luò)異常等。因此作為保護測控裝置來講，在承受該干擾時其狀態(tài)、能力的穩(wěn)定性就必須納入考核的范疇。
安科瑞電氣測試中心建有專業(yè)的EMC測試實驗室，配備了專業(yè)的EMC測試設(shè)備，通過定期檢測嚴格把控中壓保護裝置的抗EMC干擾的能力，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
2.浪涌(沖擊)損壞機理
2.1 浪涌(沖擊)進入電子設(shè)備的途徑有2種：
1)高能雷電沖擊波通過戶外傳輸線路、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，對設(shè)備產(chǎn)生沖擊，損害其對地絕緣。
2.2浪涌損壞機理
一般浪涌脈沖的上升時間較長，脈寬較寬，不含有較高的頻率成分，多通過傳導(dǎo)方式進入設(shè)備內(nèi)部。縱向(共模)沖擊對設(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、層問或線對地絕緣等。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度：對具有自恢復(fù)能力的絕緣，擊穿只是暫時的，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)，如果擊穿后只流過很小電流則不會立即中斷設(shè)備的運行，但隨時間的推移，元件絕緣能力會逐漸下降，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，對易受能量損壞的元器件，受損壞程度主要取決于流過其上的電流及持續(xù)時間。
3.試驗內(nèi)容：
對安科瑞電氣股份有限公司（300286.SZ）的AM5系列微機測控保護裝置的供電電源端口、信號和控制端口在受到浪涌（沖擊）干擾時的性能進行評定。
4.試驗?zāi)康模?
確保AM5系列微機測控保護裝置在浪涌試驗期間及試驗之后裝置性能不發(fā)生改變，正常對測控線路進行保護。
5.試驗實施
安科瑞電氣測試中心（隸屬于安科瑞電氣股份有限公司（300286.SZ））有試驗場所1000多平米，儀器設(shè)備40多臺套，中心設(shè)置“電氣性能測試試驗室”、“電磁兼容測試試驗室”、“安全性測試試驗室”、“氣候環(huán)境試驗室”、“機械環(huán)境試驗室”、“IP防護等級測試試驗室”、“HALT/HASS試驗室”以及“電子產(chǎn)品RoHS符合性篩選試驗室”，可以針對電量傳感器、電測儀表、電能計量表、火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品、低壓配電產(chǎn)品等的性能符合性進行摸底測試，提供設(shè)計改進的依據(jù)。
本次試驗在安科瑞測試中心“電磁兼容測試試驗室”進行，使用3ctest的雷擊浪涌模擬器SG-5006G試驗設(shè)備對AM5系列微機測控裝置進行浪涌試驗。
試驗依據(jù)：GB/T17626.5-2008/IEC 60255-22-5 量度繼電器和保護裝置 第22-5部分：浪涌（沖擊）抗擾性試驗。
技術(shù)要求：在干擾施加過程中受試設(shè)備能正常工作，不出現(xiàn)誤動作。允許指示器給出暫時的錯誤信息，試驗后能自行恢復(fù)正常。
試驗嚴酷等級： 試驗電平：共模 4KV，差模 2KV；
試驗脈沖次數(shù)：正負各5次；
脈沖時間間隔：30S。
試驗方法：受試設(shè)備處在正常工作狀態(tài)，按試驗等級及規(guī)定的試驗值，將干擾信號分別施加在電源回路、PT、CT、開入、開出回路，共模電壓施加步長為0.5KV、1KV、2KV、4KV，差模電壓施加步長為0.5KV、1KV、2KV，同時加入故障量，受試設(shè)備在經(jīng)受干擾時不應(yīng)發(fā)生不正確的動作。
6.試驗結(jié)果
AM5系列微機測控保護裝置完全能夠承受所進行的浪涌試驗，試驗過程及試驗結(jié)束后，AM5系列微機測控裝置沒有發(fā)現(xiàn)任何顯示異常及繼電器的誤動作，性能良好。
7.意見和建議
7.1產(chǎn)品浪涌沖擊抗擾度試驗失敗的原因
浪涌脈沖對電路的干擾以傳導(dǎo)為主，主要體現(xiàn)在過高的差模電壓導(dǎo)致輸入器件過壓損壞，或者過高的共模電壓導(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熱發(fā)生損壞。對于有較大平滑電容的整流電路，過電流使器件損壞也可能是首先發(fā)生的。
例如，對開關(guān)電源的高壓整流濾波電路而言，浪涌到來時，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整流二極管，當整流二極管不能承受這個電流時，就發(fā)生過熱而燒毀。隨著電容的充電，電容上的電壓也會達到很高，有可能導(dǎo)致電容擊穿損壞。
7.2通過浪涌抗擾度試驗應(yīng)采取的措施
雷擊浪涌試驗有共模和差模兩種。因此浪涌吸收器件的使用要考慮到與試驗的對應(yīng)情況。為保證使用效果，浪涌吸收器件應(yīng)設(shè)計在進線處，吸收器件的吸收容量要與浪涌電壓和電流的試驗等級相匹配。布線時還要考慮與信號回路的隔離，以防止因電磁耦合將干擾引入信號和電源線路。
雷擊浪涌試驗的最大特點是能量特別大。所以普通濾波器和鐵氧體磁芯來濾波、吸收的效果很?。粦?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共同特性就是阻抗在有浪涌電壓與沒浪涌電壓時完全不同，正常電壓下，它的阻抗很高，對電路的工作沒有影響；當有很高的浪涌電壓加在它上面時，它的阻抗變得很低，將浪涌能量釋放掉,從而起到保護電路的作用。
8.安科瑞試驗中心項目介紹
委托試驗流程
價目表
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測試項目 |
收費標準（RMB） |
測試項目 |
收費標準（RMB） |
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電氣性能測試 |
1000元 |
絕緣強度 |
500元 |
|
電磁兼容 |
射頻電磁場輻射抗擾度試驗 |
2000元 |
傳導(dǎo)發(fā)射試驗 |
2000元 |
|
浪涌(沖擊)抗擾度試驗 |
500元 |
防雷測試 |
2000元 |
|
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靜電放電抗擾度 |
300元 |
電快速瞬變脈沖群抗擾度 |
500元 |
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環(huán)境試驗 |
氣候環(huán)境（高低溫等） |
≤2h 1800元； ＞2h 增100元/h |
振動 |
1000元 |
|
鹽霧試驗 |
2000元 |
沖擊 |
1000元 |
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材料試驗 |
灼熱絲 |
500元/部位 |
針焰 |
500元/部位 |
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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 |
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HALT/HASS試驗 |
800元/h |
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IP防護 |
1600元 |
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備注： 1、若產(chǎn)品需要現(xiàn)場整改，試驗室提供場所和設(shè)備，整改后重復(fù)檢驗必須收費的項目有：IP防護、高低溫、鹽霧、阻燃、灼熱絲、漏電起痕、振動、沖擊、防雷、RoHS符合性、HALT/HASS； 2、收費標準為第一次重復(fù)檢驗免費（HALT/HASS除外），第二次按原費用的50%收取。 3、若產(chǎn)品需退回整改，則對已作的項目進行收費，整改完重新委托重新試驗。 |
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9.結(jié)束語
通過以上論述可以發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)品的設(shè)計、驗收階段對保護測控裝置進行EMC試驗非常必要，在試驗期間保護裝置不能發(fā)生錯誤的動作指令，試驗結(jié)束后產(chǎn)品性能不能發(fā)生任何改變，而通過專業(yè)的EMC檢測可以及時的發(fā)現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)缺陷，給改進提供依據(jù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量，保護用戶的利益。
參考文獻
[1].GB/T 17626.5-2008 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 浪涌（沖擊）抗擾度試驗
[2]. IEC 60255-22-5 量度繼電器和保護裝置 第22-5部分：浪涌（沖擊）抗擾性試驗
作者簡介：
高楊（1990-），女，本科，就職于江蘇安科瑞電器制造有限公司測試中心，致力于于氣候環(huán)境試驗、機械環(huán)境試驗、材料的阻燃耐熱試驗等試驗研究。手機:18860995195 QQ:1197585678
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