周忠杰，張文強(qiáng)，劉學(xué)申

(河南省高壓電器研究所，河南 平頂山 467001)

淺談GB/T 17626系列中的三種磁場的抗擾度試驗(yàn)

周忠杰，張文強(qiáng)，劉學(xué)申

(河南省高壓電器研究所，河南 平頂山 467001)

工頻磁場、脈沖磁場和阻尼振蕩磁場是發(fā)電廠和高壓變電站中的設(shè)備經(jīng)常遭受的三種磁場。本文根據(jù)GB/T 17626標(biāo)準(zhǔn)就此三種磁場抗擾度的試驗(yàn)原理、適用范圍和試驗(yàn)方法一一進(jìn)行了介紹，并簡單對比了這三種磁場抗擾度試驗(yàn)方法的不同，結(jié)合自身情況，總結(jié)了實(shí)際試驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題。

工頻磁場;脈沖磁場;阻尼振蕩磁場

1 引言

GB/T 17626《電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù)》系列標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了電子電氣設(shè)備在電磁環(huán)境中的抗擾度試驗(yàn)要求。其中，GB/T 17626.8、GB/T 17626.9、GB/T 17626.10三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別對工頻磁場、脈沖磁場和阻尼振蕩磁場抗擾度的適用范圍、試驗(yàn)等級、試驗(yàn)設(shè)備以及試驗(yàn)程序做出了明確規(guī)定。這三種磁場抗擾度測試一般適用于高壓變電所、發(fā)電廠(如靠近開關(guān)站遙控中心)等特殊區(qū)域中使用的電子電氣設(shè)備。因?yàn)檫@些區(qū)域中的磁場頻率低、強(qiáng)度大，會對電子電氣設(shè)備以及線圈、霍爾效應(yīng)裝置等對磁場敏感的裝置容產(chǎn)生較大干擾，進(jìn)而影響系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

2 工頻磁場抗擾度

2.1 適用范圍

GB/T 17626.8標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在正常運(yùn)行條件下的設(shè)備對住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)、工礦企業(yè)和發(fā)電廠以及中高壓變電所中的工頻磁場騷擾的抗擾度要求。

2.2 概述

所謂工頻即“工業(yè)頻率”，通常是指在電力工業(yè)領(lǐng)域中的頻率。我國的民用及工業(yè)用電頻率為50Hz，世界上有些國家采用60Hz。工頻磁場是由導(dǎo)體中的工頻電流(如母線中的電流)產(chǎn)生的。工頻磁場波形為工頻正弦波形。在正常運(yùn)行情況下，工作電流穩(wěn)定會產(chǎn)生相對較小的穩(wěn)定磁場，若在故障狀態(tài)下，電流伴生的磁場就比較強(qiáng)，但持續(xù)時(shí)間很短，直到保護(hù)設(shè)備動(dòng)作為止。對熔斷器來說，大約是幾毫秒，對保護(hù)繼電器，最大可能達(dá)到 3～5s。前者描述的磁場環(huán)境適用于在公共或者工業(yè)低壓配電網(wǎng)絡(luò)或發(fā)電廠的電子電氣設(shè)備。后者描述的磁場環(huán)境適用于安裝在電力設(shè)施等區(qū)域中的設(shè)備。工頻磁場抗擾度試驗(yàn)就是為了檢驗(yàn)當(dāng)電子電氣設(shè)備處于與其特定位置和安裝條件相關(guān)的工頻磁場時(shí)的敏感性。

2.3 試驗(yàn)設(shè)備

工頻磁場抗擾度測試試驗(yàn)設(shè)備如表1所示，包括單匝的或多匝的感應(yīng)線圈、給線圈供電的電流源(試驗(yàn)發(fā)生器)等。試驗(yàn)發(fā)生器輸出波形應(yīng)與試驗(yàn)磁場的波形一致。標(biāo)準(zhǔn)的感應(yīng)線圈可以是邊長為1m的正方形，也可以是直徑為1m的圓形，由截面積較小的非磁性導(dǎo)電材料(如鋁或銅)制成，必須采用絕緣支撐，四周距離墻壁或其他磁性物質(zhì)至少1m。

表1 工頻磁場抗擾度試驗(yàn)設(shè)備

工頻磁場試驗(yàn)發(fā)生器的原理圖如圖1所示。

圖1 工頻磁場試驗(yàn)發(fā)生器原理圖

圖1中，Vr為調(diào)壓器，C為控制回路，Tc為變流器。分別對應(yīng)自動(dòng)調(diào)壓器VAREXT1000，試驗(yàn)發(fā)生器TRA2000，感應(yīng)線圈MF1000(感應(yīng)線圈自帶變流器)。

感應(yīng)線圈MF1000的“感應(yīng)線圈因數(shù)”，即“場強(qiáng)/注入電流”的比值(H/I)為0.87m。感應(yīng)線圈MF1000包括MF1000-1和MF1000-3兩個(gè)線圈，線圈MF1000-1有3個(gè)量程，最低0.8A/m，最高160A/m，可以滿足穩(wěn)定持續(xù)工頻磁場的試驗(yàn)等級，線圈MF1000-3用于短時(shí)工頻磁場試驗(yàn)，最大可產(chǎn)生1050A/m的磁場強(qiáng)度。

2.4 試驗(yàn)方法

工頻磁場抗擾度試驗(yàn)等級如表2所示。

表2 工頻磁場抗擾度試驗(yàn)等級

工頻磁場抗擾度測試的試驗(yàn)布置與脈沖磁場抗擾度、阻尼振蕩磁場抗擾度的試驗(yàn)布置基本一致。三者都需要按照被測設(shè)備的實(shí)際安裝條件進(jìn)行布置，并且都需要用0.25mm厚的非磁性金屬薄板(如銅或鋁)作為GRP(接地參考平面)，將被測設(shè)備放置在接地參考平面上，兩者之間應(yīng)有0.1m厚的絕緣支撐。除此之外，試驗(yàn)發(fā)生器和感應(yīng)線圈的距離不超過3m，所有與被測設(shè)備連接的電纜至少應(yīng)有1m的長度暴露于磁場中。根據(jù)被測設(shè)備尺寸大小的不同，GB/T 17626系列標(biāo)準(zhǔn)又規(guī)定了使用侵入法(適用于臺式設(shè)備)和臨近法(適用于立式設(shè)備)施加干擾磁場。為了確保試驗(yàn)的完整性，無論是侵入法還是臨近法，都需要在三個(gè)正交方向分別對被測設(shè)備施加干擾磁場。

工頻磁場抗擾度試驗(yàn)設(shè)備連接方法如圖2所示。

圖2 工頻磁場試驗(yàn)設(shè)備連接圖

2.5 注意事項(xiàng)

(1)在進(jìn)行工頻磁場試驗(yàn)前，一定要按照圖2連接試驗(yàn)設(shè)備，不可使用TRA2000自耦調(diào)壓器，否則會因?yàn)殡娏鬟^大而將TRA2000損毀。

(2)根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)等級的需求，在感應(yīng)線圈MF1000-1上選擇合適的量程。

(3)由于試驗(yàn)發(fā)生器TRA2000為多功能試驗(yàn)發(fā)生器，在進(jìn)行其他試驗(yàn)時(shí)通常用來給試品供電。但是，在進(jìn)行工頻磁場試驗(yàn)時(shí)一定不能用TRA2000給試品供電。因?yàn)樵囼?yàn)發(fā)生器TRA2000上的兩個(gè)電源輸出端為并聯(lián)電路，若在試驗(yàn)的同時(shí)又給試品供電，會由于試驗(yàn)電壓的變化而導(dǎo)致試品電壓的變化，造成試品性能的不穩(wěn)定。

(4)必須將自動(dòng)調(diào)壓器的旋鈕轉(zhuǎn)至位置“1”。

3 脈沖磁場抗擾度

3.1 適用范圍

GB/T 17626.9標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的脈沖磁場抗擾度測試主要適用于安裝在工業(yè)設(shè)施和發(fā)電廠，以及中壓和高壓變電站的電子電氣設(shè)備。

3.2 概述

脈沖磁場是由雷擊建筑物和其他金屬架構(gòu)(包括天線桿、接地體)以及由在低壓、中壓和高壓電力系統(tǒng)中初始的故障瞬態(tài)產(chǎn)生的。在高壓變電所，脈沖磁場也可由斷路器操作高壓母線和高壓線路產(chǎn)生。脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)安裝在發(fā)電廠(如靠近開關(guān)站遙控中心中心)的設(shè)備對此類磁場的敏感性。

脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)所用的感應(yīng)線圈與工頻磁場抗擾度試驗(yàn)的感應(yīng)線圈相同，所用試驗(yàn)設(shè)備如表3所示。但應(yīng)注意MF1000-1上短接線的位置與工頻磁場抗擾度試驗(yàn)時(shí)不一樣。脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)與浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)共用一臺發(fā)生器，直接將感應(yīng)線圈連接至試驗(yàn)發(fā)生器的信號輸出端即可。

表3 脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)設(shè)備

3.4 試驗(yàn)方法

脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)等級如表4所示。

表4 脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)等級

GB/T 17626.9標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：至少要進(jìn)行5次正極性脈沖和5次負(fù)極性脈沖試驗(yàn)，脈沖間隔不小于10s。在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，可以通過浪涌發(fā)生器MIG0603上的兩個(gè)CRO輸出端子在示波器上監(jiān)視試驗(yàn)電壓和電流波形。由于該試驗(yàn)與浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)共用一個(gè)內(nèi)部程序，在試驗(yàn)時(shí)必須按照設(shè)備儀器要求根據(jù)試驗(yàn)等級設(shè)定相應(yīng)電壓。脈沖磁場強(qiáng)度與脈沖電壓峰值的關(guān)系如圖3所示。

3.5 注意事項(xiàng)

(1)在進(jìn)行脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)之前，一定要檢查感應(yīng)線圈MF1000-1上的短接線連接是否正確，特別是做完工頻抗擾度試驗(yàn)之后。因?yàn)楣ゎl磁場抗擾度試驗(yàn)與脈沖、阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)的短接方式不一樣。

圖3 脈沖磁場強(qiáng)度與脈沖電壓峰值的關(guān)系

(2)在進(jìn)行脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)時(shí)，人員一定不能觸摸感應(yīng)線圈及連接電纜的接頭，以免對人員造成傷害。

在程瀚的督促下，該案件“迅速告破”。王某某雖然在高速上扔掉手機(jī)，但還是未能逃脫被抓獲的命運(yùn)。寄出快遞還不到一周，她就在淮北家中被抓，帶到合肥市公安局接受審訊。待王某某交出所有U盤后，程瀚以其態(tài)度不錯(cuò)為由釋放。至于另一名敲詐者李某某，雖然已被合肥警方鎖定并準(zhǔn)備實(shí)施抓捕，但程瀚見不雅視頻已經(jīng)銷毀，便要求放棄抓捕。

(3)浪涌發(fā)生器MIG0603的電源線必須與安全地連接。

4 阻尼磁場抗擾度

4.1 適用范圍

GB/T 17626.10標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的阻尼振蕩磁場抗擾度測試主要適用于安裝在高壓變電所中的電子設(shè)備。

4.2 概述

阻尼振蕩磁場是由高壓變電所中的隔離開關(guān)切合高壓母線瞬間在其附近空間產(chǎn)生的振蕩磁場。阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)安裝在高壓變電站中的電子電氣設(shè)備對這類阻尼振蕩磁場的敏感性。

4.3 試驗(yàn)設(shè)備

阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)所用試驗(yàn)設(shè)備如表5所示。感應(yīng)線圈上的短接線與脈沖磁場試驗(yàn)時(shí)的一樣。阻尼振蕩磁場發(fā)生器與感應(yīng)線圈直接相連即可。阻尼振蕩磁場發(fā)生器有0.1MHz和1MHz兩種頻率輸出，當(dāng)振蕩頻率為0.1MHz時(shí)，每秒40個(gè)衰減振蕩波；當(dāng)振蕩頻率為1MHz時(shí)，每秒400個(gè)衰減振蕩波。其輸出電流滿足10～100A的要求。阻尼振蕩磁場發(fā)生器上有輸出電流監(jiān)視端口，可通過示波器對試驗(yàn)電流進(jìn)行監(jiān)視。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，阻尼振蕩磁場試驗(yàn)發(fā)生器輸出電流波形應(yīng)如圖4所示。

表5 阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)設(shè)備

4.4 試驗(yàn)方法

阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)等級如表6所示。

阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)應(yīng)在30kHz～10MHz之間至少選擇兩種頻率進(jìn)行，GB/T 17626.9標(biāo)準(zhǔn)推薦0.1MHz和1MHz。頻率為0.1MHz時(shí)，重復(fù)頻率至少40Hz；頻率為1MHz時(shí)，重復(fù)頻率至少400Hz。重復(fù)頻率與試驗(yàn)頻率成比例增加或減少。施加持續(xù)時(shí)間為2s的阻尼振蕩磁場進(jìn)行試驗(yàn)。

圖4 阻尼振蕩磁場試驗(yàn)發(fā)生器輸出電流波形

等級磁場強(qiáng)度/(A/m)1-2-3104305100×特定

4.5 注意事項(xiàng)

(1)在進(jìn)行阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)時(shí)，一定要用原始連接線將感應(yīng)線圈連接到阻尼振蕩磁場發(fā)生器，因?yàn)樵撨B接線為特殊電纜，若用其他電線會改變磁場強(qiáng)度的大小。

(2)在進(jìn)行阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)時(shí)，人員一定不能觸摸感應(yīng)線圈及連接電纜的接頭，以免對人員造成傷害。

5 結(jié)束語

工頻磁場、脈沖磁場和阻尼振蕩磁場三種磁場抗擾度試驗(yàn)的所用設(shè)備，試驗(yàn)布置和流程基本一致。在最新版的IEC 61000-4系列標(biāo)準(zhǔn)中針對工頻磁場、脈沖磁場和阻尼振蕩磁場抗擾度的實(shí)驗(yàn)室氣候條件有了新的要求，取消了溫度、相對濕度和大氣壓力規(guī)定，改為“實(shí)驗(yàn)室氣候條件應(yīng)在受試設(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備各自制造商規(guī)定的運(yùn)行范圍內(nèi)”，由于磁場測試不會受到氣候條件的影響，所以修改后更加符合實(shí)際情況。另外實(shí)測結(jié)果表明，隔離開關(guān)操作產(chǎn)生的空間磁場強(qiáng)度最大幅值接近200A/m，最高頻率接近40MHz，最新的IEC 61000-4-18標(biāo)準(zhǔn)增加了3MHz、10MHz、30MHz 3個(gè)振蕩頻率，因此在修訂阻尼振蕩磁場抗擾度國標(biāo)時(shí)可以考慮增加這3個(gè)振蕩頻率，同時(shí)將試驗(yàn)等級提高到200A/m。

[1] GB/T 17626.8 電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 工頻磁場抗擾度試驗(yàn)[S].

[2] GB/T 17626.9 電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)[S].

[3] GB/T 17626.10電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)[S].

[4] 趙軍,陳維江，張建功，等.智能變電站二次設(shè)備對開關(guān)瞬態(tài)的的電磁兼容抗擾要求度分析[J].高電壓技術(shù)，2015.

Simple Analysis on the Three Kinds of Magnetic Immunity Test of GB/T 17626 Series

ZHOUZhong-jie,ZHANGWen-qiang，LIUXue-shen

(Henan High Voltage Apparatus Research Institute,Pingdingshan 467001，China)

The equipment of power and high voltage substation often suffer power frequency magnetic field,pulse magnetic field and damped oscillatory magnetic field.This paper introduces the theories,application scopes and test methods of the three kinds of magnetic field immunity tests of the GB/T 17626 series.It also gives the differences among those three kinds of magnetic field immunity tests on the test method.According to the actual situation,there is a summary of the important problems during the test.

power frequency magnetic field;pulse magnetic field;damped oscillatory magnetic field

1004-289X(2016)06-0010-04

TM15

B

2016-04-14

周忠杰(1987-)，男，助理工程師，從事高壓電器的試驗(yàn)檢測工作; 張文強(qiáng)(1986-)，男，助理工程師，從事高壓電器的試驗(yàn)檢測工作; 劉學(xué)申(1979-)，男，工程師，從事高壓電器的試驗(yàn)檢測工作。