電力系統(tǒng)EMC實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

/電力系統(tǒng)EMC試驗(yàn)室的建設(shè)

電磁兼容（EMC）的含義是：電氣和電子設(shè)備在它們所處的電磁環(huán)境中能正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中任何其他事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的實(shí)力。隨著電氣和電子技術(shù)的發(fā)展，電磁兼容問(wèn)題已經(jīng)成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的問(wèn)題。

電力系統(tǒng)內(nèi)電氣和電子設(shè)備集中，電磁環(huán)境困難，在正常和異樣運(yùn)行狀態(tài)下都會(huì)產(chǎn)生或出現(xiàn)各種電磁干擾，如開(kāi)關(guān)操作、短路故障等的暫態(tài)過(guò)程；高電壓、大電流導(dǎo)線或設(shè)備旁邊的電場(chǎng)和磁場(chǎng)；射頻電磁輻射；雷電；靜電放電；供電網(wǎng)的電壓波動(dòng)、電壓突降和中斷；諧波；電子設(shè)備的工作信號(hào)和噪聲等。在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的自動(dòng)化設(shè)備是電磁干擾的敏感者。以微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的二次弱電設(shè)備，如繼電愛(ài)惜、自動(dòng)限制、遠(yuǎn)動(dòng)和通信裝置等在電力系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用，它們的靈敏度高，且和強(qiáng)電設(shè)備靠近，很簡(jiǎn)潔受到干擾。在我國(guó)電力系統(tǒng)中，由于開(kāi)關(guān)操作、雷電、輻射電磁場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)等緣由引起的干擾事務(wù)屢有發(fā)生，結(jié)果造成愛(ài)惜誤動(dòng)，自動(dòng)化設(shè)備不能正常工作，甚至造成元件或設(shè)備損壞。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)容量增大，電壓等級(jí)提高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更困難，對(duì)自動(dòng)化的程度和繼電愛(ài)惜和自動(dòng)化系統(tǒng)的靈敏度和牢靠性要求更高；另一方面，由于高壓電器設(shè)備制造技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的一、二次設(shè)備的結(jié)構(gòu)和布局正在發(fā)生變更，它們的發(fā)展趨向是小型緊湊化、集成組合化和智能化。如集繼電愛(ài)惜、監(jiān)控和通信功能于一體的分散式變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備；集電子限制、監(jiān)視甚至愛(ài)惜為一體的高壓智能開(kāi)關(guān)；SF6封閉式開(kāi)關(guān)設(shè)備（GIS）；將高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、電流和電壓互感器等單個(gè)元件有機(jī)地組合在一起的緊湊組合型戶外開(kāi)關(guān)設(shè)備等都在發(fā)展中。限制和愛(ài)惜等二次設(shè)備會(huì)由原來(lái)各種環(huán)境條件都較好的限制室移置到開(kāi)闊場(chǎng)或離一次設(shè)備很近的地方，甚至強(qiáng)電、弱電設(shè)備組合為一體，電磁環(huán)境惡化，電磁兼容問(wèn)題更加突出。電力系統(tǒng)假如不妥當(dāng)解決電磁兼容問(wèn)題，不但要威逼平安牢靠生產(chǎn)，也不利于新技術(shù)的接受，影響電力系統(tǒng)的發(fā)展。電磁兼容測(cè)試是探討和解決電磁兼容問(wèn)題的關(guān)鍵，近幾年國(guó)內(nèi)各行業(yè)先后建設(shè)了針對(duì)不同產(chǎn)品的電磁兼容試驗(yàn)室，如通信、汽車、家電等。國(guó)外也有各種類型的試驗(yàn)室，但都沒(méi)有針對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容試驗(yàn)室，鑒于目前電力行業(yè)對(duì)電磁兼容的迫切須要，準(zhǔn)備建設(shè)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)室。試驗(yàn)室的建成，為開(kāi)展電力行業(yè)自動(dòng)化設(shè)備電磁兼容的檢測(cè)和探討工作供應(yīng)了必要條件。1、自動(dòng)化設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)室設(shè)計(jì)和電磁兼容的含義相對(duì)應(yīng)，電磁兼容測(cè)試包括抗擾性（或稱電磁敏感性、EMS）試驗(yàn)和電磁騷擾（或稱電磁放射、EMI）測(cè)試兩方面?？箶_性試驗(yàn)是模擬運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各類干擾，并在被試設(shè)備盡可能接近實(shí)際運(yùn)行的條件下，檢驗(yàn)其是否能耐受規(guī)定的電磁干擾電平。通過(guò)調(diào)整干擾電平的輸出，可模擬不同干擾程度的電磁環(huán)境。電磁騷擾（放射）測(cè)試是測(cè)量被試設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行條件下，經(jīng)外連導(dǎo)線（電源、信號(hào)／限制、通信、接地等端口）或空間（外殼端口）向外發(fā)出的電磁騷擾電平，它不能超過(guò)規(guī)定的限值，以避開(kāi)干擾其他設(shè)備或系統(tǒng)工作。在進(jìn)行上述兩種測(cè)試時(shí)，可以檢驗(yàn)和比較各種抗干擾和抑制放射的技術(shù)措施的實(shí)際效果。由于試驗(yàn)室是針對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備而建設(shè)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮了其產(chǎn)品特點(diǎn)，包括：（1

）模擬的各種干擾源類別為現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象，如一次開(kāi)關(guān)操作暫態(tài)、二次回路操作暫態(tài)、雷電、靜電放電、工頻磁場(chǎng)、手持式通信設(shè)備電磁放射等。（2

）由于設(shè)備要在模擬正常運(yùn)行狀態(tài)下試驗(yàn)，故須要施加的各種輸入輸出幫助量很多，包括電壓、電流、開(kāi)關(guān)量、模擬量等。試驗(yàn)室在建設(shè)時(shí)充分考慮到這點(diǎn)，除配備有相應(yīng)的儀器（如繼電愛(ài)惜測(cè)試儀等）外，還預(yù)留了多路各種類型的連接通道（特別在暗室設(shè)計(jì)時(shí)），這樣可很便利地給被試設(shè)備供應(yīng)足夠的幫助量，也可在試驗(yàn)時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控其各種功能是否正常。（3

）試驗(yàn)室設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的外型、重量，在承重、空間、門的尺寸和形式等方面都進(jìn)行了周全的設(shè)計(jì)。試驗(yàn)室的設(shè)計(jì)不僅適合電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備類產(chǎn)品，而且也適宜于其他類型產(chǎn)品，無(wú)論是在產(chǎn)品的外型尺寸、重量還是在外接幫助量上，都供應(yīng)了足夠的余量。同時(shí)在試驗(yàn)類別方面，試驗(yàn)室也兼顧到其他類型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求，可按GB、IEC、CISPR、EN

等通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)主要由電波暗室、屏蔽室、通用試驗(yàn)室和限制室組成。（1

）電波暗室是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的3m法暗室，主要為探討電磁波的傳播、衰減供應(yīng)性能穩(wěn)定的測(cè)試場(chǎng)地。在其中可按IEC、GB、EN及CISPR等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輻射放射測(cè)試和輻射敏感度試驗(yàn)（2

）屏蔽室是一個(gè)6

面全屏蔽的空間，起到內(nèi)外電磁場(chǎng)相互隔離的作用，供應(yīng)了一個(gè)純粹的電磁環(huán)境，便于對(duì)設(shè)備開(kāi)展各種電磁場(chǎng)分析和探討而不受到外界的影響。同時(shí)可在其中開(kāi)展按IEC、GB、EN及CISPR等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的射頻傳導(dǎo)抗擾試驗(yàn)和射頻傳導(dǎo)放射試驗(yàn)。（3

）通用試驗(yàn)室是用于進(jìn)行抗擾度試驗(yàn)的場(chǎng)地，可按IEC、GB、EN等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模擬各種干擾類型的試驗(yàn)，包括：阻尼振蕩波抗擾試驗(yàn)、快速瞬變抗擾試驗(yàn)、浪涌抗擾試驗(yàn)、靜電放電抗擾試驗(yàn)、工頻磁場(chǎng)抗擾試驗(yàn)、脈沖磁場(chǎng)抗擾試驗(yàn)、諧波抗擾試驗(yàn)、電壓暫降、短時(shí)中斷和變更抗擾試驗(yàn)、諧波電流放射限值測(cè)試等。2、電波暗室電波暗室是電磁兼容試驗(yàn)室中重要的也是耗資最大的試驗(yàn)設(shè)施，試驗(yàn)室一般接受的是標(biāo)準(zhǔn)3m

法暗室，主要基于以下考慮：（1）3m法和10m法均是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)舉薦的測(cè)試方案，而10m法造價(jià)甚高，比3m法價(jià)格高約100萬(wàn)美元，從性能價(jià)格比看，接受3m法較合適。（2）3m法電波暗室在國(guó)內(nèi)外建設(shè)最多，在技術(shù)上已很成熟，可達(dá)到較高的性能指標(biāo)。（3）自動(dòng)化設(shè)備要在電力系統(tǒng)困難的電磁環(huán)境中牢靠運(yùn)行，其抗擾度指標(biāo)（即設(shè)備能承受外界干擾的程度）尤為重要，3m法電波暗室是進(jìn)行輻射抗擾度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)場(chǎng)地。電波暗室外層接受雙層2mm

鍍鋅鋼板作為屏蔽層，以阻斷內(nèi)外電磁場(chǎng)的相互影響。內(nèi)部接受復(fù)合型吸波材料即在鐵氧體上加尖劈吸波材料，使暗室的有效空間和運(yùn)用頻寬得以大大提高，暗室運(yùn)用頻率可到18GHz。暗室中配備有直徑2m承重2t

的自動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)、1～4m天線自動(dòng)升降塔、電視監(jiān)控系統(tǒng)、煙霧報(bào)警系統(tǒng)等，接受平移氣動(dòng)無(wú)門檻自動(dòng)門，確保門的屏蔽性能長(zhǎng)期穩(wěn)定及被試設(shè)備無(wú)障礙進(jìn)入暗室。同時(shí)暗室還配備了多路各種類型的限制電纜、光纜，可為各種設(shè)備試驗(yàn)供應(yīng)多種幫助量，以更好地模擬設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)。電波暗室建成后由第三方權(quán)威測(cè)試機(jī)構(gòu)進(jìn)行了屏蔽性能、場(chǎng)勻整性和歸一化場(chǎng)地衰減測(cè)試，結(jié)果必需符合其各項(xiàng)性能指標(biāo)。3、試驗(yàn)室主要儀器設(shè)備試驗(yàn)室除擁有電波暗室、屏蔽室、限制室外，還配備有國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的電磁兼容測(cè)試儀器，可按國(guó)內(nèi)外有關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高等級(jí)要求測(cè)試設(shè)備的抗干擾實(shí)力和設(shè)備本身對(duì)外放射的電磁干擾程度。這些設(shè)施包括：（1

）全套輻射抗擾度測(cè)試系統(tǒng)和輻射放射測(cè)試系統(tǒng)。（2

）各種傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)儀器。

(3)電磁場(chǎng)掃描儀是針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)研制階段的電磁干擾近場(chǎng)掃描設(shè)備，利用它可以很簡(jiǎn)潔地探測(cè)出線路板或小裝置中的輻射源位置和強(qiáng)度，并以二維或三維彩色圖形直觀顯示出來(lái)。能剛好發(fā)覺(jué)潛在的問(wèn)題，避開(kāi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后再修改所帶來(lái)的各種損失。4、試驗(yàn)室工作試驗(yàn)室在建設(shè)過(guò)程中應(yīng)逐步開(kāi)展電磁兼容試驗(yàn)工作，為電力系統(tǒng)繼電愛(ài)惜、遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控等自動(dòng)扮裝置及其他類型的設(shè)備進(jìn)行多臺(tái)/套的各種項(xiàng)目試驗(yàn)，同時(shí)也應(yīng)給出多份試驗(yàn)報(bào)告，其中包含了新品開(kāi)發(fā)或產(chǎn)品定型試驗(yàn)。在試驗(yàn)中不但發(fā)覺(jué)了問(wèn)題，還剛好地解決了問(wèn)題，這些工作能極大地豐富技術(shù)人員的電磁兼容測(cè)試閱歷。試驗(yàn)室擁有強(qiáng)大的技術(shù)力氣，熟悉電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容專業(yè)人員不僅能精確地考核設(shè)備的性能，還可以為提高設(shè)備的電磁兼容性能供應(yīng)幫助。試驗(yàn)室建設(shè)立足于電力系統(tǒng)，同時(shí)也兼顧到了其他領(lǐng)域的產(chǎn)品需求，可以為信息技術(shù)設(shè)備、家用電器、電動(dòng)工具等產(chǎn)品供應(yīng)同樣的服務(wù)。試驗(yàn)室還可以舉辦各種講座和會(huì)議，普及宣揚(yáng)EMC學(xué)問(wèn)，從中獲得良好的社會(huì)效益。試驗(yàn)室依據(jù)國(guó)家認(rèn)可的試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合EMC特點(diǎn)進(jìn)行管理運(yùn)行，儀器設(shè)備均應(yīng)通過(guò)計(jì)量單位的計(jì)量。試驗(yàn)室可以在以下幾個(gè)方面為電力系統(tǒng)及全社會(huì)供應(yīng)良好的服務(wù)：（1）對(duì)電力系統(tǒng)及其他系統(tǒng)出現(xiàn)的各種電磁干擾源和現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量并探討其在時(shí)域頻域和傳播方式上的特性；（2）對(duì)電力系統(tǒng)電磁環(huán)境及其影響進(jìn)行評(píng)估；（3）進(jìn)行電力系統(tǒng)一、二次設(shè)備間電磁兼容的評(píng)估；（4）進(jìn)行各種電磁兼容檢測(cè)試驗(yàn)；（5）探討對(duì)設(shè)備的電磁兼容檢測(cè)方法；（6）探討設(shè)備的抗干擾措施；（7）探討限制設(shè)備電磁放射的措施；（8）在設(shè)備研制的每個(gè)階段進(jìn)行預(yù)料試，使設(shè)備的電磁兼容問(wèn)題在研制初期就得到限制；（9）進(jìn)行電磁兼容防護(hù)元器件特性的試驗(yàn)探討；（10）對(duì)電磁兼容技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)。繼電愛(ài)惜及自動(dòng)化產(chǎn)品的電磁兼容（EMC）測(cè)試要求及解決方案：

繼電愛(ài)惜及自動(dòng)化產(chǎn)品的電磁兼容性要求基本上分為兩大部分：電磁敏感度(electromagneticsusceptibility，簡(jiǎn)稱EMS)和電磁干擾(electromagneticinterference，簡(jiǎn)稱EMI)其中EMI

包括：1)

諧波電流放射限值(IEC61000-3-2/GB17625.1)2)

電壓波動(dòng)和閃爍(IEC61000-3-3/GB17625.2)3)

射頻傳導(dǎo)放射限值(IEC60255-25/GB/T14598.16)4)

輻射放射限值(IEC60255-25/GB/T14598.16)EMS

包括：1)

1MHz脈沖群抗擾度試驗(yàn)(IEC60255-22-1/GB/T14598.13)2)

靜電放電(ESD)抗擾度(IEC60255-22-2/GB/T14598.14)3)

射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度(IEC60255-22-3/

GB/T14598.9)4)

電快速瞬變/脈沖群抗擾度試驗(yàn)(IEC60255-22-4/

GB/T14598.10)5)

浪涌(沖擊)抗擾度(IEC60255-22-5/

GB/T14598.18)6)

射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度(IEC60255-22-6/

GB/T14598.17)7)

工頻抗擾度(IEC60255-22-7/

GB/T14598.19)8)

幫助電源端口電壓暫降、短時(shí)中斷、電壓變更和紋波(IEC60255-11/

GB/T14598.11)9)

工頻磁場(chǎng)抗擾度(IEC61000-4-8/GB/T17626.8)10)

脈沖磁場(chǎng)抗擾度(IEC61000-4-9/GB/T17626.9)11)

諧波和諧間波抗擾度(IEC61000-4-13/GB/T17626.13)

測(cè)試項(xiàng)目依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試場(chǎng)地典型測(cè)試設(shè)備射頻傳導(dǎo)放射IEC60255-25/GB/T14598.16屏蔽室接收機(jī)：ESCI或N9038A人工電源網(wǎng)絡(luò):ENV216或NSLK8127輻射放射IEC60255-25/GB/T14598.16暗室接收機(jī)：ESCI或N9038A天線：VULB9162諧波電流放射IEC61000-3-2/GB17625.1屏蔽室諧波閃爍分析儀：DPA500NAC源：ACS500N6電壓波動(dòng)和閃爍IEC61000-3-3/GB17625.2屏蔽室諧波閃爍分析儀：DPA500NAC源：ACS500N61MHz脈沖群抗擾度試驗(yàn)IEC60255-22-1/GB/T14598.13屏蔽室阻尼振蕩波模擬器：OCS500N6靜電放電(ESD)抗擾度IEC60255-22-2/GB/T14598.14屏蔽室靜電放電模擬器：DITO或ESD30N射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度IEC60255-22-3/

GB/T14598.9暗室RIS3000輻射抗擾度系統(tǒng)電快速瞬變/脈沖群抗擾度試驗(yàn)IEC60255-22-4/

GB/T14598.10屏蔽室綜合機(jī)：UCS500N5或UCS500N7浪涌(沖擊)抗擾度IEC60255-22-5/

GB/T14598.18屏蔽室綜合機(jī)：UCS500N5或UCS500N7射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度IEC60255-22-6/

GB/T14598.17屏蔽室連續(xù)波模擬器：CWS500N1工頻抗擾度IEC60255-22-7/

GB/T14598.19屏蔽室共模傳導(dǎo)干擾模擬器：CWS500N4幫助電源端口電壓暫降、短時(shí)中斷、電壓變更和紋波IEC6025