電快速脈群測試(EFT)

　　電快速瞬變脈沖群（(EFT/B, Electrical Fast Transient / Burst)是在同一供電回路中，多種用電器（或設(shè)備）在工作過程中(如開關(guān)、繼電器等在使用時)產(chǎn)生的瞬態(tài)脈沖群。如果電感性負(fù)載多次重復(fù)切換，脈沖群就會以相應(yīng)的時間間隔多次重復(fù)出現(xiàn)。這種脈沖上升時間短，重復(fù)率高，能量低，頻譜分布較寬。脈沖群干擾會使用電器（或設(shè)備）性能下降或失靈。

重復(fù)性快速瞬變試驗是一種將由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群耦合到電氣和電子設(shè)備的電源端口、信號和控制端口的試驗。試驗的要點是瞬變的短上升時間、重復(fù)率和低能量。其目的是評估受試設(shè)備對來自操作瞬態(tài)過程(如斷開電感性負(fù)荷、繼電器接點彈跳等）中所產(chǎn)生的瞬態(tài)脈沖群的抗擾度。

1.試驗等級

表1列出了設(shè)備的供電電源、保護(hù)接地(PE)、信號和控制端口進(jìn)行電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗時應(yīng)優(yōu)先采用的試驗等級的范圍。

表1，試驗等級

注：* “X”表示一個開放等級，在專用設(shè)備技術(shù)規(guī)范中必須對這個級別加以規(guī)定。

    試驗等級應(yīng)按照最真實的安裝和環(huán)境條件加以選擇，在進(jìn)行抗擾度試驗時，應(yīng)確定設(shè)備 在預(yù)期工作環(huán)境中的性能等級。對于受試設(shè)備的1/0、控制、信號和數(shù)據(jù)端口，試驗電壓為電源端口試驗電壓的一半。

根據(jù)通常的安裝實踐，建議按照電磁環(huán)境的要求來選擇電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗的 試驗等級，具體試驗等級如下。

(1)    等級1：具有良好保護(hù)的環(huán)境

在此級別的設(shè)施具有下列特性。

a.       在被切換的電源和控制線路中，電快速瞬變脈沖被全部抑制。

b.       電源線（交流和直流〉與來自屬于較高嚴(yán)酷度等級的其他環(huán)境中的控制和測量線路 分離。

c.       電源電纜帶有屏蔽層，屏蔽層的兩端在設(shè)施的接地參考平面接地，并通過濾波進(jìn)行 電源保護(hù)。

例如計算機(jī)房。對于此級別試驗，只使用形式試驗中的電源線路及安裝后試驗中的接地 線路和設(shè)備機(jī)柜。

(2)    等級2：受保護(hù)的環(huán)境

在此級別的設(shè)施具有下列特性。

a.       僅應(yīng)用于繼電器（無接觸器）切換的電源線路和控制線路中，電快速瞬變脈沖群被 部分抑制。

b.       所有線路與同較高嚴(yán)酷等級環(huán)境有關(guān)的其他線路分離。

c.       無屏蔽的電源電纜和控制電纜與信號電纜和通信電纜在結(jié)構(gòu)上分離。 例如工廠和發(fā)電廠的控制室或終端室可作這類環(huán)境的代表。

(3)    等級3：典型的工業(yè)環(huán)境

在此級別的設(shè)施具有下列特性。

a．  僅采用繼電器（無接觸器）切換的電源線路和控制線路中，對電快速瞬變脈沖群無 抑制。    

b．  工業(yè)線路與同較高嚴(yán)酷等級環(huán)境有關(guān)的其他線路分離不徹底。

c．  電源、控制、信號和通信線路采用專用電纜。 丄電源、控制、信號和通信線路之間的分離不徹底。

d．  存在由電纜托架（同保護(hù)接地系統(tǒng)相連）中的導(dǎo)電管道、接地導(dǎo)體和接地網(wǎng)提供的 接地系統(tǒng)。

例如工業(yè)過程設(shè)備的使用場所、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(yè)環(huán)境

在此級別的設(shè)施具有下列特性。

a．  由繼電器和接觸器切換的電源和控制線路中，對電快速瞬變脈沖群無抑制。

b．  工業(yè)線路與同較高嚴(yán)酷等級環(huán)境有關(guān)的其他線路不分離。

c．  電源、控制、信號和通信電纜之間不分離。 丄控制和信號線共用多芯電纜。

未采用特定安裝措施的電站工業(yè)過程設(shè)備的戶外區(qū)域，露天的高壓變電站配電裝置和工 作電壓達(dá)5001^^的開關(guān)裝置（采用典型的安裝措施）等區(qū)域可作為這類環(huán)境的代表。

(5) 等級5：需加分析的特殊環(huán)境

根據(jù)騷擾與設(shè)備的電路、電纜、線路等電磁分離程度的優(yōu)劣以及安裝質(zhì)量，可能需要采用高于或低于上述的環(huán)境等級。應(yīng)該指出，較高嚴(yán)酷等級的設(shè)備線路可以進(jìn)入嚴(yán)酷等級較低
的環(huán)境。

2.試驗設(shè)備

(1)    試驗發(fā)生器

試驗發(fā)生器的主要元件包括高壓源、充電電阻、儲能電容、放電器、脈沖持續(xù)時間成形
電阻、阻抗匹配電阻、隔直電容，其電路簡圖如圖1所示。

圖1,電快速瞬變脈沖群發(fā)生器電路簡圖

U—髙壓源；R_c一充電電阻；C_c一儲能電容器；R_S一脈沖持續(xù)時間成形電阻；

R_m一阻抗匹配電阻；C_d—隔直電容

電快速瞬變脈沖群發(fā)生器的性能特性（接50Ω負(fù)載）如下。

a．  開路輸出電壓范圍（在儲能電容器兩端的電壓〉為0.25(1一10%)～4Kv(1±10%)

b．  極性：正極性、負(fù)極性。

c．  輸出形式：同軸輸出。

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

e．  發(fā)生器內(nèi)的隔直電容為10nF

f．   單個脈沖的上升時間：5 (1±30%）ns，如圖2所示。

                     圖2， 接50負(fù)載時單個脈沖的波形

g．  脈沖持續(xù)時間（50%值）：50（1±30%）ns，如圖2所示。

h．  與供電電源電壓異步。

i．    脈沖持續(xù)時間：15 （1±20%)ms，如圖3所示。

j．    脈沖群周期：300（1±20%)ms。

圖3，電快速瞬變脈沖群概略圖

(2)    電快速瞬變脈沖群發(fā)生器的校驗

為了消除因各種類型發(fā)生器特性的分散性而可能出現(xiàn)的試驗結(jié)果的不確定性，需要一個 標(biāo)準(zhǔn)的校驗和試驗程序。試驗發(fā)生器的輸出通過一個50Ω的同軸衰減器接至示波器上。測 量設(shè)備的帶寬至少為400MHz。應(yīng)該對一個脈沖群的上升時間、脈沖持續(xù)時間和脈沖重復(fù)頻 率進(jìn)行監(jiān)視。

對帶有一個50Ω終端負(fù)載的電快速瞬變脈沖群發(fā)生器要進(jìn)行校驗的特性（見圖2）如下。

a．  脈沖的上升時間50（1±30%）ns。

b．  脈沖持續(xù)時間（50%值）：50（1±30%）ns。

脈沖的重復(fù)頻率和輸出電壓的峰值：0.125Kv時為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/去耦網(wǎng)絡(luò)

這個網(wǎng)絡(luò)提供在不對稱條件下把試驗電壓施加到受試設(shè)備的電源端口的能力。其特性參 數(shù)如下。

a．  頻率范圍：1～100MHz。

b．  耦合電容:3Nf。

c．  耦合衰減：小于2dB。

d．  在不對稱條件下的去耦衰減：大于20dB。

e．  網(wǎng)絡(luò)中每條線路和其他線路之間的串?dāng)_衰減：大于30 dB。。

f．   耦合電容的絕緣耐受能力：5kV(試驗脈沖：1.2/50µs〉。

(4)    容性耦合夾

耦合夾能在與受試設(shè)備各端口的端子、電纜屏蔽或受試設(shè)備的任何其他部分無任何電連 接的情況下把快速瞬變脈沖群耦合到受試線路上。其特性參數(shù)如下。

a．  電纜和耦合夾之間典型的耦合電容：50?200pF。

b．  圓電纜可用的直徑范圍：4～40mm。

c．  絕緣耐受能力：5kV。

(5)    試驗配置

電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗可以分成在實驗室進(jìn)行的試驗和在設(shè)備最終安裝條件下對設(shè)備進(jìn)行的安裝后試驗。優(yōu)先采用實驗室進(jìn)行的試驗。

試驗配置包括接地參考平面、耦合裝置〔網(wǎng)絡(luò)或耦合夾〉、去耦網(wǎng)絡(luò)、試驗發(fā)射器等，
如圖4所示

圖4，電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗方框圖

實驗室進(jìn)行試驗的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件如下。

a．  受試設(shè)備應(yīng)該放置在接地參考平面上，并用厚度為0.1m±0.01m的絕緣支座隔開。若受試設(shè)備為臺式設(shè)備，則受試設(shè)備應(yīng)放置在接地參考平面上方0.8m±0.08m處，且和所有其他導(dǎo)電結(jié)構(gòu)（如屏蔽室的墻壁）之間的最小距離應(yīng)大于0.5m。

b．  接地參考平面應(yīng)為一塊厚度不小于0，25mm的金屬板(銅或鋁)，也可以使用其他的 金屬材料，但厚度至少為0.65mm。

c．  接地平面的最小尺寸為1m×1m，其各邊應(yīng)至少比受試設(shè)備大0.1m。

d．  試驗設(shè)備接地電纜與接地參考平面的連接和所有搭接所產(chǎn)生的電感應(yīng)盡可能小。

e．  使用耦合裝置施加試驗電壓，試驗電壓應(yīng)耦合到受試設(shè)備和去耦網(wǎng)絡(luò)之間的線路上 或與試驗有關(guān)的兩個設(shè)備之間的線路上。在使用耦合夾時，除了位于耦合夾和受試設(shè)備下方 的接地平面外，耦合板和所有其他導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)之間的最小距離為0.5111。耦合裝置和受試設(shè)備之間的信號線和電源線的長度不大于1m。

圖5給出了實驗室試驗的配置實例。

圖5，用于實驗室試驗的一般試驗配置

I一耦合夾與EUT之間的距離，不應(yīng)大于1m；

（A）一電源線耦合位置；(B)一信號線耦合位置

3. 試驗步驟

試驗的步驟包括：實驗室參比條件的檢驗、設(shè)備正常運行的初步檢驗、進(jìn)行試驗、試驗 結(jié)果的評價。

(1)    實驗室參比條件

為了盡量減小環(huán)境參數(shù)對試驗結(jié)果的影響，應(yīng)該在環(huán)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(jìn)驗。實驗室的電磁條件應(yīng)能保證對式設(shè)備正常工作。

(2)    進(jìn)行試驗

應(yīng)根據(jù)試驗計劃進(jìn)行試驗，包括對技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的受試設(shè)備性能的檢驗。試驗計劃應(yīng) 包括將要進(jìn)行的試驗的類型，試驗等級，試驗電壓的極性，內(nèi)部或外部發(fā)生器激勵，試驗的 持續(xù)時間（不少于1mm），施加試驗電壓的次數(shù)，待試驗的受試設(shè)備端口，受試設(shè)備的典型 工作條件，依次對受試設(shè)備各端口或?qū)ν瑢儆趦蓚€以上電路的電纜等施加試驗電壓的順序， 輔助設(shè)備。

(3)    試驗結(jié)果和試驗報告

由于受試設(shè)備和系統(tǒng)的多樣性和差異性，確定試驗對設(shè)備和系統(tǒng)的影響變得比較困難。 試驗結(jié)果應(yīng)該按受試設(shè)備的運行條件和功能規(guī)范進(jìn)行如下分類。

a．  在技術(shù)要求限值內(nèi)性能正常。

b．  功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復(fù)。

c．  功能或性能暫時降低或喪失，但需操作者干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位。

d．  因設(shè)備（元件〕或軟(射員壞或數(shù)據(jù)丟失造成不能自行恢復(fù)至正常狀態(tài)的功能降低或喪失。 一般地，如果設(shè)備在整個試驗期間顯示其抗擾度，且在試驗結(jié)束后受試設(shè)備滿足技術(shù)規(guī) 范中的功能要求，則表明試驗合格。