電快速脈衝群測試介紹

電快速（sù）瞬變脈衝（chōng）群（(EFT/B, Electrical Fast Transient / Burst)是在同一供電回路（lù）中，多種（zhǒng）用電器（qì）（或設備）在工作過程中(如開關、繼電器等在使（shǐ）用時)產生的瞬態脈衝（chōng）群。如果電感性負載多次重複（fù）切換，脈衝群就會以相應的時間間隔多次重複出現。這種脈（mò）衝上升時間短，重複（fù）率高，能量低，頻譜分布（bù）較寬（kuān）。脈衝群幹擾會使用電器（或設備）性（xìng）能下降或失靈。

重複（fù）性（xìng）快速瞬變試（shì）驗是一種將由許多快（kuài）速瞬變脈衝組（zǔ）成的脈衝群耦合（hé）到電氣和電子設備的（de）電源端口、信號和控製端口的試驗。試（shì）驗（yàn）的要點是瞬變的短上升時間、重複率和低能量。其目的是評估受試設備對來自（zì）操作瞬態過程(如斷開電感（gǎn）性負荷、繼電器接點彈跳（tiào）等）中所產生的瞬態（tài）脈衝群的抗擾度。

1.試驗等級（jí）

表1列（liè）出了設（shè）備的供電電（diàn）源（yuán）、保護接地(PE)、信號和控製端口進（jìn）行電快速瞬變脈衝群抗擾度試驗時應優先（xiān）采（cǎi）用的試驗等級的範（fàn）圍。

表1，試驗（yàn）等級

注：* “X"表示一個開放等級，在專用設備技術規（guī）範中必須對這（zhè）個級別加以（yǐ）規定。

   試驗等級應按照最真實的安裝（zhuāng）和環（huán）境條件加以選擇，在進行（háng）抗擾度試驗時，應確定設（shè）備 在（zài）預期工作環境（jìng）中的性能等級。對於受試設備的1/0、控製（zhì）、信（xìn）號和數據端口，試驗電壓為（wéi）電源端口試驗電壓的一半。

根據通常（cháng）的安（ān）裝實踐，建議（yì）按照電磁環境的要求來（lái）選（xuǎn）擇電快速瞬變脈衝群（qún）抗擾度試驗的 試驗等級，具體試驗等（děng）級如下。

(1)    等級1：具有良好保護的環境

在此級別的設施具有下列特性。

a.       在被切換的電源和控製線路中，電快速瞬變脈衝被（bèi）全部抑（yì）製。

b.       電（diàn）源線（交流和直流>與來自屬於較高嚴酷度等級的其他環境中的控製和測量（liàng）線路 分離。

c.       電源電纜帶有屏蔽層，屏蔽層的兩端在設施的接地參考平麵接（jiē）地，並通過濾波進行 電源保護。

例如計算機房。對（duì）於此（cǐ）級別試驗，隻使（shǐ）用形式試驗中的電源線路及安裝後試（shì）驗中（zhōng）的接地 線路和設備機櫃。

(2)    等級2：受保護的環境

在此級別的設施具有下列特性。

a.       僅應用於繼電器（無接觸器）切換的電源線路（lù）和控製線路中，電快速瞬變脈衝（chōng）群被 部分抑（yì）製。

b.       所有線（xiàn）路與同較高嚴（yán）酷等級環境有關的其他（tā）線路分離。

c.       無屏蔽的（de）電源電纜（lǎn）和控製電纜與信號（hào）電纜和通信電纜在結構上分離（lí）。 例如工廠和發（fā）電廠的控製室或終端室可作這類環境的代表。

(3)    等級3：典型（xíng）的工業環境

在此級別的設施具有下列特性。

a．  僅采用繼電器（無接觸器（qì））切換的電源線路和控製線路中，對電快速瞬變脈衝群無 抑製（zhì）。    

b．  工業線路（lù）與同（tóng）較高嚴酷等級環境（jìng）有關的其他線路分離不徹（）底。

c．  電源、控製、信號和通信線路采用（yòng）專用電纜。 丄電源、控製、信號和通信線路之間的（de）分離不徹（）底。

d．  存在由電纜托架（同保護接地係統相連）中的導電管道、接地導體（tǐ）和接地網提供的 接地係（xì）統。

例如工業過程設備的使（shǐ）用場所、發（fā）電廠和戶外高壓變電站的繼電器房等。

(4)    等級4：嚴（yán）酷的工業環境

在此級別（bié）的設施具有下列特性。

a．  由繼電器和接（jiē）觸器切換的電源和控（kòng）製線路中，對電快速瞬變脈衝群無抑製。

b．  工業線（xiàn）路與（yǔ）同（tóng）較（jiào）高嚴酷等級環境有關（guān）的其（qí）他線路不分離。

c．  電源、控製、信號和（hé）通信電纜之間（jiān）不分離。 丄控製和信號線共用多芯電纜。

未采用（yòng）特定安裝措施的電站工業過程設備的戶外（wài）區域，露天的高壓變（biàn）電站配電裝置和工 作電壓達5001^^的開關裝置（采用典型（xíng）的安（ān）裝（zhuāng）措施）等（děng）區域可作為這類環境的（de）代表。

(5) 等級5：需加分析的特殊環境

根據騷擾與設備的電路、電纜、線路等電磁分離程度的優劣以及安裝質量，可能需要采用高於（yú）或低於（yú）上述的環境等級。應該指出，較高嚴酷等級的設備線路可以進入嚴（yán）酷等級較低
的環境。

2.試驗設備

(1)    試驗（yàn）發生器

試（shì）驗發生器的主要元件包括高壓源、充電（diàn）電阻、儲能電容、放電器、脈衝持續（xù）時間成形
電阻、阻抗匹（pǐ）配電阻、隔直（zhí）電容，其電路簡圖如圖1所示。

圖1,電快速瞬變（biàn）脈衝群發生器電路簡圖

U—髙壓（yā）源；Rc一充電電阻；Cc一儲能電容器；RS一脈衝持續時間成形電阻；

Rm一（yī）阻抗匹配電阻；Cd—隔直電容

電（diàn）快速瞬變脈（mò）衝群發（fā）生器的性能特性（接50Ω負載）如（rú）下。

a．  開路輸出電壓範圍（在儲能電容（róng）器（qì）兩端的電壓>為0.25(1一（yī）10%)～4Kv(1±10%)

b．  極性：正極性、負極性（xìng）。

c．  輸出形式（shì）：同軸輸出。

d．  動態（tài）源阻抗：50 (1±20%) Ω在（1?100MHz時)。

e．  發生器內的（de）隔（gé）直電容（róng）為10nF

f．   單（dān）個脈衝的上升時（shí）間：5 (1±30%）ns，如圖2所示（shì）。

                    圖2， 接50負載時單個脈衝的波形

g．  脈衝持續時間（50%值）：50（1±30%）ns，如（rú）圖2所示。

h．  與（yǔ）供電電源電壓異步。

i．    脈衝持續時間：15 （1±20%)ms，如圖3所示。

j．    脈衝群周期：300（1±20%)ms。 

圖3，電快速瞬變脈衝群概略圖

(2)    電快速瞬變脈衝群發生器（qì）的校驗

為（wéi）了（le）消除因各種（zhǒng）類型發（fā）生器特性的分散性而可能（néng）出現的試驗結果的不確（què）定性，需要一個 標準的校驗和試驗程序。試驗發（fā）生（shēng）器的輸出通過（guò）一（yī）個50Ω的同（tóng）軸（zhóu）衰減器接（jiē）至示波器上。測 量設備的帶寬至少（shǎo）為400MHz。應該對一個脈衝群的上升時間、脈衝持續時間和脈衝重複頻率進行監視。

對帶（dài）有（yǒu）一個50Ω終端（duān）負載的電快速瞬變脈（mò）衝群發生器要進行校驗的特性（見圖2）如下。

a．  脈衝的上（shàng）升時間50（1±30%）ns。

b．  脈衝持續時間（50%值）：50（1±30%）ns。

脈衝的（de）重（chóng）複頻率和輸出電壓的峰值：0.125Kv時（shí）為5（1±20%）kHz、0.25kV時為5（1±20%）kHz、0.5kV時為5（1±20%）kHz、1.0kV時為5（1±20%）kHz、2.0kV時為2.5（1±20%）kHz。

(3)    交/直流端口的耦合/去耦（ǒu）網絡

這個網絡提供在不對稱條（tiáo）件下把試驗電壓施加到受試設備的電源（yuán）端口的能力。其特性參 數如下（xià）。

a．  頻率範圍：1～100MHz。

b．  耦合電容:3Nf。

c．  耦合衰減：小於2dB。

d．  在（zài）不對稱條件下的去耦衰（shuāi）減：大於20dB。

e．  網絡（luò）中每條線路和其他線路之間的串擾衰減：大於30 dB。。

f．   耦合電容的絕緣耐受能力：5kV(試驗脈衝：1.2/50µs>。

(4)    容性耦合夾

耦合夾能在與（yǔ）受試（shì）設備各端口的端子、電纜（lǎn）屏蔽或受試設備（bèi）的任何其他部分無任何電連 接（jiē）的情況下把快速（sù）瞬變脈衝群耦合到受試線路（lù）上。其特性參數（shù）如下。

a．  電纜和（hé）耦合夾之間典型的耦合電容：50?200pF。

b．  圓電纜（lǎn）可用的直徑範圍：4～40mm。

c．  絕緣耐受能力：5kV。

(5)    試驗配置

電快速瞬（shùn）變脈衝群抗擾度試驗可以分成在實驗室進行（háng）的試驗（yàn）和在設備最終安裝（zhuāng）條件下對設備進行的安裝後試驗（yàn）。優先采用實驗（yàn）室進行的試驗（yàn）。

試驗配置包括接地參考平麵、耦合裝置〔網絡或耦合夾>、去耦（ǒu）網絡、試驗發射器等，
如圖4所示

圖4，電快速瞬變脈衝（chōng）群抗擾度試驗方框圖

實驗室（shì）進行（háng）試（shì）驗（yàn）的標準環境條件如下（xià）。

a．  受試設備應該放置在接地參考平麵上，並用厚度為0.1m±0.01m的絕緣支（zhī）座隔開。若受試設備為台式設備，則受試設備應放置在接地參考平（píng）麵上方0.8m±0.08m處，且（qiě）和所（suǒ）有其他導電結（jié）構（如（rú）屏（píng）蔽室的牆壁）之間的（de）最小距離應大於（yú）0.5m。

b．  接地參考平麵應為一塊（kuài）厚度不小於0，25mm的金屬板（bǎn）(銅或鋁)，也可以使用其他的 金屬材料，但厚度（dù）至少為0.65mm。

c．  接地平麵的最小尺寸為1m×1m，其各邊應至（zhì）少比受試設備大（dà）0.1m。

d．  試（shì）驗設備接地電纜與接地參考（kǎo）平麵的（de）連接和所（suǒ）有搭接所產生的電感應盡可能（néng）小（xiǎo）。

e．  使用耦（ǒu）合（hé）裝（zhuāng）置施加（jiā）試（shì）驗電壓（yā），試（shì）驗電壓應耦合到受試設備和去耦網絡之間的線路（lù）上 或與試（shì）驗有（yǒu）關的兩個設備之間的線路上。在使用耦合（hé）夾時，除了位於耦合夾和受試設備下方 的接地平麵外，耦合板和所有（yǒu）其他導電性結構之間的最小距離為（wéi）0.5111。耦合裝置和受試（shì）設備之間的信號線和電源線的長度不大於1m。

圖5給出了實驗室試驗（yàn）的（de）配置實（shí）例。

圖5，用於實驗室試驗的一般試驗（yàn）配（pèi）置

I一耦合夾與EUT之間（jiān）的距離，不應大於1m；

（A）一電源線耦合位置；(B)一信號線耦合位置

3. 試（shì）驗步驟

試（shì）驗的步驟包括：實驗室參比條件的檢驗、設備正常運行的初步檢驗、進行試驗（yàn）、試驗 結果的評價。

(1)    實驗室參比條件

為了盡量減小環境參數對試（shì）驗（yàn）結果的影響，應該在環境溫度為15?35℃、相對濕度為30%～60%、大氣壓力為86?10kPa的條件下進驗。實（shí）驗（yàn）室的電磁條件應能保證對式設備（bèi）正常工作（zuò）。

(2)    進行試驗

應根據試驗計劃進行試驗，包括（kuò）對（duì）技術規範所規定的受試設備性能（néng）的檢驗。試驗（yàn）計劃應 包括將要進行的試驗的類型，試（shì）驗等（děng）級，試驗電壓的極性，內部或外部發生（shēng）器激勵，試驗的 持續時間（jiān）（不少於1mm），施加試驗電壓的次數，待試驗的受試設（shè）備端口，受試設備的（de）典型 工作條件，依次對受試（shì）設備各端口或對同屬於兩個以（yǐ）上電路的電纜等施加試驗電壓的順序， 輔助設備。

(3)    試（shì）驗結果和試驗報告

由（yóu）於受試設備和（hé）係統的多樣（yàng）性和差異性，確定試驗對設備和係統的影響變（biàn）得比較困難。 試驗結果應該按受試設備的運行條件和功能規範進行如下分類。

a．  在技術要求限值內性能正常。

b．  功能或性能暫時降低或喪失（shī），但能（néng）自（zì）行恢複。

c．  功能或性能暫時降低或喪失，但需操作者幹預或係統複位。

d．  因設備（元件〕或軟(射員壞或數據丟失造成不能自（zì）行恢複至正常狀態的（de）功能降低或喪失。 一般地，如果設備在整個試驗期間顯示其抗擾度，且在試驗結束後（hòu）受試（shì）設（shè）備滿足技術規（guī） 範中的功（gōng）能要求，則表明試驗合格（gé）。

文章來自（電磁（cí）兼容之家）