雷擊浪涌發(fā)生器以及浪涌的抗擾度試驗(yàn)

雷擊浪涌發(fā)生器用于評估設(shè)備電源線和內(nèi)部連接線在經(jīng)受來自開關(guān)切換及自然界雷擊所引起高能量瞬變干擾時(shí)的性能提供一個(gè)共同依據(jù)。測試儀器的性能滿足IEC61000-4-5和GB/T17626.5標(biāo)準(zhǔn)的要求。

主要技術(shù)參數(shù)
輸出波形 綜合波:       綜合波       綜合波CCITT
輸出電壓/電流 電壓波1.2/50μs，0～6kV   電流波:8/20μs，0～3kA  
          綜合波 電壓:1.2/50μs，0～10kV,電流:8/20μs，0～5kA
          綜合波 電壓:1.2/50μs，0～10kV,電流:8/20μs，0～5kA CCITT:10/700μs，0～6kV
浪涌極性       正/負(fù)
浪涌發(fā)生     手動(dòng)/自動(dòng)
相移         與電源同步時(shí)為0°～360°
          綜合波，與電源同步時(shí)為0°～360°
          綜合波，與電源同步時(shí)為0°～360°CCITT:異步
輸出阻抗     綜合波:2Ω
綜合波:2Ω
綜合波:2ΩCCITT:40Ω，15Ω脈沖耐壓:500Ω
耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)   可選件:SGN-5010A SGN-5010B網(wǎng)絡(luò)
          內(nèi)置:單/三相電源線（負(fù)載電流20A）
內(nèi)置:單/三相電源線 通信線（4線）
計(jì)數(shù)           6 digit
工作電源     AC220V 50/60Hz
注:雷擊浪涌發(fā)生器綜合電壓波可做到20KV，綜合電流波可達(dá)10KA，須定制。


IEC61000－4－5（GB/T17626.5）浪涌的抗擾度試驗(yàn)
4．1 浪涌的起因
（1）雷擊（主要模擬間接雷）：例如，雷電擊中戶外線路，有大量電流流入外部線路或接地電阻，因而產(chǎn)生的干擾電壓；又如，間接雷擊（如云層間或云層內(nèi)的雷擊）在線路上感應(yīng)出的電壓或電流；再如，雷電擊中了鄰近物體，在其周圍建立了電磁場，當(dāng)戶外線路穿過電磁場時(shí)，在線路上感應(yīng)出了電壓和電流；還如，雷電擊中了附近的地面，地電流通過公共接地系統(tǒng)時(shí)所引入的干擾。
（2）切換瞬變：例如，主電源系統(tǒng)切換時(shí)（例如補(bǔ)償電容組的切換）產(chǎn)生的干擾；又如，同一電網(wǎng)中，在靠近設(shè)備附近有一些較大型的開關(guān)在跳動(dòng)時(shí)所形成的干擾；再如，切換有諧振線路的晶閘管設(shè)備；還如，各種系統(tǒng)性的故障，例如設(shè)備接地網(wǎng)絡(luò)或接地系統(tǒng)間產(chǎn)生的短路或飛弧故障。
4．2 試驗(yàn)的目的
通過模擬試驗(yàn)的方法來建立一個(gè)評價(jià)電氣和電子設(shè)備抗浪涌*力的共同標(biāo)準(zhǔn)。4．3 浪涌的模擬
按照IEC61000－4－5（GB/T17626.5）標(biāo)準(zhǔn)的要求，要能分別模擬在電源線上和通信線路上的浪涌試驗(yàn)。由于線路的阻抗不一樣，浪涌在這兩種線路上的波形也不一樣，要分別模擬。
（1）   主要用于電源線路試驗(yàn)的1.2/50μs（電壓波）和8/20μs（電流波）的綜合波發(fā)生器
（2）   圖6是綜合波發(fā)生器的簡圖。
（3）   發(fā)生器的波形則見圖7所示。
對試驗(yàn)發(fā)生器的基本性能要求是：
開路電壓波：1.2/50μs；
短路電流波：8/20μs。
開路輸出電壓（峰值）：0.5kV～4kV
短路輸出電流（峰值）：0.25kA～2kA
發(fā)生器內(nèi)阻：2Ω（可附加電阻10或40Ω,以便形成12或42Ω的發(fā)生器內(nèi)阻）浪涌輸出極性：正/負(fù)
浪涌移相范圍：0°～360°
zui大重復(fù)率：至少每分鐘1次
（2）用于通信線路試驗(yàn)的10/700μs浪涌電壓發(fā)生器
發(fā)生器的基本線路見圖8所示。
相應(yīng)的電壓浪波形見圖9所示。
發(fā)生器的基本性能要求是：
開路峰值輸出電壓（峰值）：0.5kV～4kV
動(dòng)態(tài)內(nèi)阻：40Ω
輸出極性：正/負(fù)
4．4 試驗(yàn)方法
由于浪涌試驗(yàn)的電壓和電流波形相對較緩，因此對試驗(yàn)室的配置比較簡單。對于電源線上的試驗(yàn)，都是通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)來完成的。圖10給出了單相電路的試驗(yàn)線路。對于通信線路上的試驗(yàn)，則和被試電路有關(guān)，不一一列出。
試驗(yàn)中要注意以下幾點(diǎn)：
●試驗(yàn)前務(wù)必按照制造商的要求加接保護(hù)措施。
●試驗(yàn)速率每分種1次，不宜太快，以便給保護(hù)器件有一個(gè)性能恢復(fù)的過程。事實(shí)上，自然界的雷擊現(xiàn)象和開關(guān)站大型開關(guān)的切換也不可能有非常高的重復(fù)率現(xiàn)象存在。
●試驗(yàn)，一般正/負(fù)極性各做5次。
●試驗(yàn)電壓要由低到高逐漸升高，避免試品由于伏安非線性特性出現(xiàn)的假象。另外，要注意試驗(yàn)電壓不要超出產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，以免帶來不必要的損壞。
4．5 試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級
各等級電源線路的試驗(yàn)電壓值見表5。
表5 嚴(yán)酷度等級
等級   線－線（kV）   線－地（kV）
1   －   0.5
2   0.5   1.0
3   1.0   2.0
4   2.0   4.0
X     待定
試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級取決于環(huán)境及安裝條件，下面是一般的分級情況：
1級 較好的保護(hù)環(huán)境，浪涌電壓不超過500V，如工廠或電站中的控制室；
2級 保護(hù)環(huán)境比1級稍差，浪涌電壓不超過1kV,如無強(qiáng)干擾的工廠；
3級 一般性的電磁騷擾環(huán)境，無特殊安裝要求，浪涌不超過2kV，如普通安裝的電纜網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)性的工作場所和變電所等；
4級 受嚴(yán)重騷擾的環(huán)境，浪涌電壓可以達(dá)到4kV，如民用架空線，未加保護(hù)的高壓變電所等；
X級 為特殊等級，應(yīng)根據(jù)用戶的特殊要求，由制造商和用戶協(xié)商后確定。
4．6 標(biāo)準(zhǔn)的評述
現(xiàn)在有不少標(biāo)準(zhǔn)都提到要用1.2/50μs的雷擊波做試驗(yàn)的情況，但是標(biāo)準(zhǔn)不同，做試驗(yàn)的目的也不同，例如高壓試驗(yàn)（IECpub5260270）也提到了雷擊試驗(yàn)，但用于做脈沖耐壓試驗(yàn)，所以用到的發(fā)生器是高電壓和高阻抗的。亦即，發(fā)生器的電壓較高，但能量并不算大。反之，對IEC61000－4－5（GB/T17626.5）標(biāo)準(zhǔn)來說，強(qiáng)調(diào)的是做在線設(shè)備的抗浪涌性能試驗(yàn)，由于線路的阻抗比較低，因此發(fā)生器的輸出阻抗也要求低，這樣看來，適用于做這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)生器，除了要有足夠高的輸出電壓外，還要求發(fā)生器有輸出阻抗低和輸出能量大的特點(diǎn)。也就是說，這是兩種截然不同的試驗(yàn)，不能混為一談。