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變壓器根據(jù)功能的不同具有電壓/電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓等作用，根據(jù)使用條件的不同廣泛應用于電力系統(tǒng)、軌道交通、電力電子、測量測控、工科醫(yī)等多個領域。比如智能電力變壓器，電壓互感器PT、電流互感器CT的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自身的電磁環(huán)境對于變壓器的電磁兼容性有著較高的要求，同時變壓器在開關電源、電動汽車、PCB板設計等功能應用上起著重要的作用，而這些方向又與多種行業(yè)的多類產品息息相關，需要對變壓器的電磁兼容性進行系統(tǒng)性分析與研究。

一般將變壓器分為干式變壓器、油浸式變壓器和小型變壓器，電力變壓器中的油浸式變壓器采用標準GB/T 1094.1-2013^[1]，電力變壓器中的干式變壓器采用標準GB/T 1094.11-2007^[2]。在以上兩個標準中，就發(fā)射電磁干擾和抗電磁干擾而言，電力變壓器本體側可看成是無源元件，對于電磁兼容試驗沒有要求^[1][2]。近些年隨著電網(wǎng)智能化程度的提高，電力變壓器配套多種智能組件，包含用以進行測量、控制、監(jiān)測、計量和保護等作用的智能電子裝置^[3]，對于開發(fā)變壓器多參量保護、后續(xù)電力系統(tǒng)繼電保護等都有重要意義。這些智能電子裝置包含大量電子元件，需完成數(shù)據(jù)及控制指令的收發(fā)及處理，所處電磁環(huán)境嚴酷而復雜，電磁兼容性研究必不可少。

標準GB/T 21419-2013^[4]從不同電磁兼容試驗項目角度出發(fā)，給出了不同端口的電磁兼容試驗項目在不同環(huán)境下的試驗等級，具體內容見表1。

標準IEC 62041:2017[7]從適用環(huán)境和試驗端口角度出發(fā)，給出變壓器需測試的電磁兼容項目，具體見表2。

其中，ESD代表靜電放電，RS代表輻射射頻電磁場，EFT代表電快速瞬變脈沖群，SURGE代表浪涌（脈沖），CS代表射頻場感應的傳導騷擾，Dips代表電壓暫降，Interruptions代表電壓短時中斷，Harmonics and flicker代表諧波和閃爍，RE代表輻射射頻騷擾，CE代表傳導射頻騷擾，Discontinuous disturbance代表斷續(xù)騷擾。

根據(jù)本文整理的表1結合GB/T 21419-2013，表2結合IEC 62041:2017，測試和研究人員由變壓器適用環(huán)境、端口種類即可明確需要測試的電磁兼容試驗項目。兩個標準區(qū)別在于，GB/T 21419-2013是將同一試驗項目的不同端口分表格描述，而IEC 62041:2017是將同一環(huán)境的不同端口分表格描述，從閱讀便利性方面IEC 62041:2017更為優(yōu)異。

GB/T 21419-2013等同采用IEC 62041:2010，所以IEC 62041:2017與中文標準GB/T 21419-2013的區(qū)別即是與自身舊版本標準的區(qū)別。

4.1 增加/變更了引用標準和內容

4.2 不確定度

IEC 62041:2017中新增了發(fā)射類試驗項目傳導騷擾、輻射騷擾的不確定度要求，同時對于確定批量變壓器產品的電磁兼容發(fā)射試驗的符合性判定給出了測量程序。

4.2.1 新增不確定度要求

在IEC 62041:2017中新增了輻射騷擾不確定度的內容，依據(jù)的是不確定度標準CISPR 16-4-2具體內容見表3。

表3中給出的推薦不確定度數(shù)值是依據(jù)的CISPR 16-4-2:2014^[10]，而在最新版CISPR 16-4-2:2018[11]中針對200 MHz~1 GHz對數(shù)周期天線測量結果的不確定度計算中，其中的“相位中心的位置”這一輸入量的不確定度有所改變^{[11] [12]}，所以200 MHz~1 GHz對數(shù)周期天線水平極性在10 m距離的不確定度改為5.20 dB，3 m距離的不確定度改為5.12 dB（天線傾斜）和5.21 dB（天線不傾斜）。相同的，200 MHz~1 GHz對數(shù)周期天線垂直極性在10 m距離的不確定度改為5.21 dB，3 m距離的不確定度改為5.14 dB（天線傾斜）和6.21 dB（天線不傾斜）。由于IEC標準更新?lián)Q代較快，且此處不確定度均是減小，所以需了解并注意。

4.2.2 符合性判定的不確定度

用于進行批量變壓器產品的電磁兼容符合性判定時，按照上表2中關于發(fā)射類試驗的要求，需要至少在5臺變壓器上進行試驗，特殊情況無法得到5臺樣品，至少在3臺樣品上進行試驗^[13]。

符合性判斷程序依據(jù)CISPR TR 16-4-3：2004^[13]，該標準遵循80 %/80 %原則，即必須向消費者確保產品總量的80 %，以80 %的置信度符合發(fā)射類試驗的要求。

如果每一個測得的騷擾電平均滿足下式，則可判定該批變壓器符合限值。

X_max+k_E×σ_max＜L                                      （1）

其中：

X_max—所有測量樣本的最大測量值；

k_E—對應表5中取決于樣本大小的因子，是指的某一“產品類”的產品的80%以80%的置信度低于限值時，從正態(tài)分布表中得到的因子；

σ_max—產品期望的最大標準差，針對不同類型的騷擾測量使用以下保守值：傳導騷擾σ_max=輻射騷擾σ_max=6 dB；

L—允許的限值。

該判斷程序如下：首先確定樣本大小，根據(jù)樣品數(shù)量在表4中查得對應因子，將該因子與推薦的騷擾測量的產品期望的最大標準差相乘，得到測量時的允許附加接受限值。其次對全部樣品進行標準要求的騷擾項目的測量，測量完畢取所有樣品測量值的最大值，將最大值與附加接受限值相加，該結果與測量最大值頻率點處的標準限值對比，若結果小于限值則試驗通過，認為該批變壓器產品滿足要求，若結果大于限值則結論反之。

根據(jù)以上程序，可以理解為測量最大值的裕量不小于表5中規(guī)定的值，則可認為該批變壓器產品滿足要求。在此程序中樣本量最大是6，若有更多數(shù)量的樣品來進行符合性判定，可用不使用附加接受限值的基于二項式分布的試驗方法進行判定^[13]。

4.3 輻射騷擾中新增內容

對比中文標準GB/T 21419-2013，IEC 62041:2017對外殼端口的輻射騷擾的測量，增加了不同頻段、不同測量場地的相應限值，同時針對樣品的不同工作頻率規(guī)定了測量頻段，具體內容見表6。

從上表兩個標準關于外殼端口的輻射騷擾的差異來看，IEC 62041:2017增加了對變壓器產品更高頻段輻射騷擾的測量要求，側面證明了現(xiàn)在各類變壓器所處電磁環(huán)境越來越復雜，對于輻射騷擾的要求更為全面和詳細。

5.1 中文標準 GB/T 21419-2013

5.2 英文標準IEC 62041:2017

6.1 小型變壓器

變壓器由繞在鐵芯上的兩個或多個繞組組成，繞組之間在電路上處于隔離狀態(tài)，通過交變磁場互相聯(lián)系，這種原理可以利用磁路實現(xiàn)設備之間的連接，即同一頻率的電壓/電流信號可以從變壓器的一次側傳遞至二次側。從電磁兼容角度來講，變壓器隔離可以切斷變壓器兩端的低頻的共模電流^[14]。但是變壓器初次級之間的寄生電容仍然能夠為頻率較高的共模電流提供通路，對于像電快速瞬變脈沖群這樣的高頻寬帶的共模干擾信號,雷擊浪涌以及振鈴波的共模信號，變壓器的隔離功能已經(jīng)不起作用。這種情況可以在變壓器主次級之間設置屏蔽層，直接作用于減小變壓器主次級之間的寄生電容，另外可在變壓器兩端的信號地之間也跨接一個比寄生電容大得多的Y電容，并在電纜側做良好接地，這兩種方式都可以減小通過的共模電流。同時，由于電磁兼容中的傳導騷擾測量的是對地不平衡電壓，所以這種屏蔽方式也可以間接減小傳導騷擾和輻射騷擾。

6.2 智能電力變壓器

變壓器的雷電沖擊試驗是型式試驗項目之一，用來考核變壓器主絕緣和縱向絕緣對雷電沖擊電壓的承受能力^[15]，而在試驗過程中雷擊電磁場會從線纜或空間以各種形式耦合到變壓器的智能組件的電源部件、通訊部件，這種情況下由線纜耦合的阻尼振蕩波和空間耦合的脈沖磁場是必要要考核的電磁兼容試驗項目。

變壓器在運行過程中會承受由突發(fā)性的系統(tǒng)斷路、負荷投切而產生的短路/故障電流的沖擊，伴隨大電流的是機械應力、熱應力損壞，以及由系統(tǒng)過電壓、瞬時過沖、繞組內部諧振產生的電應力損壞，這些不同的損壞方式都會導致變壓器絕緣老化，進一步會產生局部放電^[16]。所以實時監(jiān)測變壓器絕緣損壞導致的局部放電信號是智能變壓器重要的一項工作，而這種監(jiān)控系統(tǒng)必須提前經(jīng)過電磁兼容設計，否則會影響電力系統(tǒng)日常檢修和正常運行^{[17] [18]}。

6.3 開關電源

變壓器的電磁兼容性設計對整個開關電源的電磁兼容水平影響最大。在實際產品中，開關電源種類非常多，體積作用不一，所以傳統(tǒng)的在電源線加裝濾波器的辦法不能粗暴的適用于各類產品。可在電源和信號電路中增加共模電感，以增大干擾回路阻抗，減小共模干擾電流[19]；或增加共模電容，對共模干擾電流進行旁路引流。同時做好電源隔離可有效減小信號干擾，此外良好的控制回路接地、做好屏蔽措施也是增加開關電源電磁兼容抗干擾能力的有效方式[20]。

本文從變壓器電磁兼容測試標準入手，分析了不同功能變壓器的工作原理，分別對最新變壓器電磁兼容中英文標準的試驗項目進行系統(tǒng)性梳理，并給出最新中英文標準內容的差異，對于英文標準IEC 62041：2017新增的不確定度分析和符合性判定流程著重說明，并對相關內容的引用標準的最新版本的更新內容進行說明。針對不同環(huán)境的變壓器的電磁干擾源進行研究并給出相應的干擾和抗干擾整改措施，本文對于變壓器檢驗檢測人員研究電磁兼容標準和試驗內容，以及變壓器設計研發(fā)人員進行電磁兼容設計與整改，以及對于變壓器電磁兼容性框架的整體性把握，具有一定的參考意義。