『冷门但重要』振铃波、阻尼振荡、阻尼振荡磁场测试简介

振铃波是一种由于电气网络和电抗负载的切换以及电源电路故障和绝缘击穿或雷击而感应到低电压电缆中所产生的非重复性阻尼振荡瞬变现象。阻尼振荡波则是在高压或中压电源线、控制线和信号线上产生的重复性瞬变现象。 阻尼振荡波与磁场线圈配合便是阻尼振荡磁场测试。

　　振铃波、阻尼振荡、阻尼振荡磁场受试对象均为变电站设备或连接到交流电网的设备。

　　1、波形介绍

　　振铃波波形上升时间T1为0.5 μs ( 开路电压 ) 和 ≦ 1 μs ( 短路电流 )，振荡频率T一般为 100kHz。峰值电压Pk1通常为0.25kV至4.0kV。

　　振铃波波形

　　阻尼振荡波是一组重复性的振铃波，按照其振荡频率可分为慢速阻尼振荡波和快速阻尼振荡波。

　　慢速阻尼振荡波第一个波上升时间T1为75ns，振荡频率T一般为 100kHz和1MHz，峰值电压Pk1通常为0.25kV至2.5kV。

　　慢速阻尼振荡波波形

　　快速阻尼振荡波第一个波上升时间T1为5ns，振荡频率T一般为 3MHz、10MHz和30MHz，峰值电压Pk1通常为0.25kV至4.0kV。

　　快速阻尼振荡波波形

　　阻尼振荡磁场则是采用慢速阻尼振荡波。

　　2、振铃波抗扰度

　　2.1 振铃波抗扰度试验要求

　　振铃波受试端口为EUT电源端口和信号端口。

　　EUT试验的现象和振铃波试验时释放相位角有很大关系，因此电源端口振铃波试验需要在不同的相位角进行测试。并且试验电压要求从低等级开始，直至目标等级。

　　试验流程图如下：

　　电源端口耦合模式如下：

　　Line®GND (源阻抗 12W / 30W)

　　Neutral®GND (源阻抗 12W / 30W)

　　Line®Neutral (源阻抗 12W / 30W)

　　注：当EUT端口连接主板时，源阻抗选用12Ω;当EUT端口连接于电源引出插座时，源阻抗选用30Ω。

　　单相电源耦合模式示意图：

　　三相电源耦合模式示意图：

　　信号端口耦合模式示意图：

　　2.2 振铃波抗扰度试验布置

　　振铃波试验典型的测试布置如下：

　　在进行试验时，信号发生器、耦合/去耦网络、EUT和辅助设备应接到参考接地平面(GRP)，或以其他适当的方式接地。

　　受试设备除了下方的参考接地平面(GRP)外，和其他导电体结构的距离至少为0.5m。

　　耦合/去耦网络应用1m长度的电缆于EUT连接。

　　通信线(数据线)应使用技术规范要求的电缆，且需要高于参考接地平面(GRP)0.1m，其长度最少为1m。

　　3、阻尼振荡波抗扰度

　　3.1 阻尼振荡波抗扰度实验要求

　　阻尼振荡波试验受试端口为EUT电源端口和信号端口。

　　阻尼振荡按照振荡频率可分为：

　　——慢速阻尼振荡，振荡频率f为100 kHz, 1MHz。

　　——快速阻尼振荡，振荡频率f为3 MHz, 10MHz, 30MHz。

　　1)慢速阻尼振荡

　　慢速阻尼振荡试验设置要求如下：

　　试验电压V peak：250 V – 2500 V

　　持续时间td：不小于2s

　　试验时间T：标准未定义，通常为1分钟

　　间隔时间tr：标准未定义

　　重复率Rep：40/s ( 100 kHz) 400/s ( 1 MHz )

　　第一个半周期极性：正和负

　　耦合方式：差模 L-N；共模 L-PE, N-PE, L+N-PE

　　试验波形示意图如下：

　　试验耦合模式如下：

　　a)单相电源耦合模式

　　Test setup for Line to ground test

　　Test setup for Line to Line test

　　b)三相电源耦合模式示意图：

　　c)信号端口耦合模式

　　2)快速阻尼振荡

　　快速阻尼振荡试验设置要求如下：

　　试验电压V peak：250 V – 4000 V

　　持续时间td：50 ms(3 MHz)，15 ms(10 MHz)，　5 ms(30 MHz)

　　试验时间T：标准未定义，通常为1分钟

　　间隔时间tr：标准未定义

　　重复率Rep：5000/s ( 3MHz， 10 MHz， 30 MHz)

　　第一个半周期极性：正和负

　　耦合方式：共模 Lx-PE, N-PE, Lx+N-PE

　　试验波形示意图如下：

　　电源端口耦合模式如下：

　　信号端口通常使用容性耦合夹进行耦合，与IEC 61000-4-4电快速瞬变脉冲群通信端口测试相同。

　　3.2 阻尼振荡波抗扰度试验布置

　　阻尼振荡波试验典型的测试布置如下：

　　使用接地参考平面的台式设备试验布置示例

　　使用接地参考平面的落地式设备试验布置示例

　　在进行试验时，信号发生器、耦合/去耦网络、EUT和辅助设备应接到参考接地平面(GRP)，或以其他适当的方式接地。

　　台式设备，EUT和电缆应置于高度为10 cm厚的绝缘支撑物，与GRP隔离。

　　立式设备，EUT应置于10 cm厚的绝缘支撑物上。

　　受试设备除了下方的参考接地平面(GRP)外，和其他导电体结构的距离至少为0.5m。

　　耦合/去耦网络接入在距离EUT 1m处的电路上并与GRP连接。

　　如果耦合/去耦网络与试验信号发生器是分离的，它们之间应靠近放置，并通过一个不超过1m长的导线连接。耦合/去耦网络与GRP的连接应尽可能短。

　　通信线(数据线)应使用技术规范要求的电缆，且需要高于参考接地平面(GRP)0.1m，其长度最少为1m。

　　如果EUT提供的电源线超过1m，超长电缆部分应折叠成直径为0.2m的扁平线圈，并置于GRP上方0.1m。

　　4、阻尼振荡磁场抗扰度

　　4.1 阻尼振荡磁场抗扰度试验要求

　　阻尼振荡磁场使用慢速阻尼振荡波，振荡频率为100kHz和1MHz。

　　阻尼振荡磁场试验设置要求如下：

　　磁场强度H：10A/m – 100A/m

　　持续时间td：不小于2s

　　试验时间T：标准未定义，通常为10s

　　间隔时间tr：标准未定义

　　重复率Rep：40/s ( 100 kHz) 400/s ( 1 MHz )

　　第一个半周期极性：正和负

　　感应线圈应具有足够的尺寸，以包围EUT(在3个互相垂直方位上)。

　　4.2 阻尼振荡磁场试验布置

　　阻尼振荡磁场试验典型的测试布置如下：

　　EUT应放在GRP上,两者之间有0.1m 厚的绝缘(如干木块)支撑。

　　应使用由EUT制造商提供或推荐的电缆。若没有推荐，应采用一种适合于所涉及信号的无屏蔽电缆，所有电缆应有1m 的长度暴露于磁场中。

　　通信线(数据线)应使用技术规范或标准中规定的电缆连接到EUT。在EUT 附近的每一根导线应保持距GRP0.1m 左右的距离。

　　试验发生器应放置在距离感应线圈不超过3m 远处。

　　感应线圈应围住放在其中心处的EUT。

　　在垂直位置(水平极化场)使用的感应线圈可直接与GRP连接(在一根垂直导体的根部)，GRP作为底边而成为线圈的一部分,这时从EUT到GRP的最短距离为0.1m 是足够的。