浅析几种电磁干扰的形成原因及其试验方法
摘要:文章分析了电力系统中几种常见电磁十扰形成的原因，并相应给出了检验设备电磁敏感度的试验条件和试验方法。为了进一步理解不同试验之间的差别，对几种十扰试验进行了比较。最后，对电力电子试验室做了简中一的说明。
关键词:电磁兼容性;电磁十扰;试验
在电力系统中，由于断路器操作、雷电、静电和短路故障等原因引起的自动化设备损坏、继电保护和控制系统误动作的事故时有发生，出现这些问题大部分都与产品的电磁兼容性能有关。电磁兼容是指设备或系统在其所处的共同的电磁环境中不受干扰能正常工作的同时不对该环境中任何其它事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。而产生电磁干扰问题的二要素是干扰源、祸合途径和敏感设备。
从电磁干扰的二要素分析电力系统中电磁兼容问题。一、由于电力系统木身就是一个强大的干扰源，在正常运行或故障时都会产生各种稳态或暂态干扰，如断路器动作、一次回路操作和系统短路等。一、随着电力系统自动化水平的不断提高，电子设备越来越广泛的使用，特别是新型低电压高速器件的应用，这就使得电子设备对外界产生的电磁干扰更加严重，而自身抗干扰能力变得更加敏感、脆弱。二、一次回路的弱电设备与一次回路的强电设备不可避免地存在各种各样的电磁联
系，使得干扰互相祸合。从这二个方而可以看出，电磁兼容问题在电力系统中表现的尤为突出。因此，在电力系统开展电磁兼容的分析与研究，有利于提高相关人员对电磁兼容知识的了解及电磁兼容试验重要性的认识。通过建立电力电子试验室，对入网前的电力设备进行必要的电磁兼容试验的检验，这对电力系统的安全运行也是非常有必要的。卜而根据目前我们试验室仪器的配置情况以及当前的工作重点，对几种常见电磁干扰形成的机理进行了说明，并对相应的试验方法进行详细介绍。
常见电磁十扰产生原因分析及试验方法20世纪80年代初，产品的电磁兼容问题才由IEC的过程测量与控制专业技术委员会把它作为必须的测试项目写进了IEC801系列标准。国内相应的标准也在不断完善中，目前，不少产品的电磁兼容性能已经成为产品安全性能的一部分，在加以考虑进行强制性的产品认证。其中，与配电网相关产品需要试验的卞要电磁抗扰度项目有:①静电放电抗扰度试验;②电快速瞬变脉冲群抗扰度试验;③雷击浪涌抗扰度试验;④电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验;⑤工频磁场抗扰度试验;⑥阻尼振荡磁场抗扰度试验;⑦脉冲磁场抗扰度试验;⑧射频辐射电磁场抗扰度试验。
浪涌冲击抗扰度试验
雷击浪涌抗扰度试验是模拟自然界雷击瞬变或者断路器切换变对供电线路、通信线路以及与之相连的设备的暂态过电压和过电流，是评定设备的电源线、输入/输出线以及通信线抗干扰性能的依据。雷击瞬变是模拟包括雷电击中外部线路、线路临近的物体及附近的地而和间接雷击在外部线路及内部线路上等引起的干扰;切换瞬变是模拟包括电源系统切换，靠近设备附近小开关动作和各种类似系统故障等形成的干扰。
试验方法:使用仪器包括雷击浪涌发生器和祸合/去祸网络，祸合网络是用于雷击浪涌试验时，向被试品提供传递干扰波的通路，而去祸网络是阻止测试时干扰波进入同一电网的其它用电设备。根据被试产品的使用情况来确定试验等级，在被试品的试验部位，如电源端、输入/输出端等，加正负干扰5一10次，每次间隔至少为is，试验电压逐步增加到产品标准所规定的电压等级。试验对实验室的环境没有特别要求。
2电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验是模拟在电网中断路器切换电感性负载时所产生的干扰。如果电感性负载多次重复切换，则脉冲群会以相应的时间间隔多次重复出现，目_脉冲具有上升时间短、重复率高、能量低和频谱分布较宽等特点。电快速瞬变脉冲群抗扰度试验就是将许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群祸合到电子设备的电源、信号和控制端口，来评定设备对切换瞬态过程(切断感性负载和继电器触点弹跳等)产生的脉冲群的抗干扰水平的试验。
试验方法:使用仪器包括电脉冲群发生器、祸合/去祸网络和容性祸合夹，祸合/去祸网络卞要用于电源端口试验，而容性祸合夹卞要用于I/O端口和通信端口试验。对实验室的环境有所要求，如接地参考平而最小尺寸为1mXlm，接地参考平而的厚度为不小于0.25mm的铜板或铝板，被试产品与其它任何导电结构之间的距离不大于0.5m,祸合装置和被试产品之间的信号线和电源线长度不大于1m等。根据被试产品的试验等级和试验类型，确定试验所加电压、极性和施加电压的次数，试验时每种状态试验持续的时间不小于1mino
3静电放电抗扰度试验
静电放电抗扰度试验卞要是模拟操作人员或物体在接触设备时的放电及人或物体对临近物体的放电。静电放电是指具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移现象。这可能对工作中的设备或系统造成干扰，严重时甚至会损坏设备。例如，静电放电引起磁场变化使得设备误动作或通过能量交换使半导体器件损坏等。其原因是由于人体或其它物体接近或接触电子设备表而发生静电放电时，产生很大的电流和强磁场。可以通过试验来考核被试设备抗静电干扰的能力。
试验方法:使用仪器为静电放电发生器。放电方法有直接放电和间接放电两种，直接放电仅适于操作人员可能接触到及允许用户维修的点和表而，包括接触放电和空气放电，接触放电时，放电发生器的电极应保持与被试产品的表而垂直，而空气放电时，放电头应尽可能接近并触及被试品，需要注意的是空气放电属于直接放电。间接放电是使用静电放电发生器对祸合板进行接触放电以模拟被试品受到附近物体放电的影响，分为水平祸合试验和垂直祸合试验两种，放电应在受试品四周最敏感的点和极性进行至少10次以上的单次放电。实验室环境与进行电快速瞬变脉冲群抗扰度试验的环境类似，卞要不同之处是，间接放电时需要的祸合板与接地参考平而用相同材料和厚度，并u_每块祸合板两端各用470k}电阻与接地参考平而连接。
4电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验
电压暂降是指电压偶然跌幅大于10%}15%,持续时间为0.550周期的电压变化;短时中断则是100%的电压跌落，持续时间一般不超过1min;电压变化指供电电压逐渐变得高于或低于额定电压，变化持续时间相对于周期来说可长可短。这些现象是由于电网、电力设备偶尔产生的短路、接地故障或负荷突然出现大的变化引起的，可能造成电压保护装置误动作、接触器跳闸以及存储器数据丢失等问题。电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验卞要是考核设备电压恢复正常时，能否从掉电发生以前的工作程序上恢复其正常工作。
其优先采用的试验等级和持续时间如表4,5所示。
试验方法:对电压暂降和短时中断试验，应由试验等级和持续时间进行若干组合，并目_每个组合进行二次试验，每两次试验之时间间隔不小于lOs。电压变化一般发生在0。和180。处，如果被试产品的标准中要求进行相位变化的骚扰试验
2不同试验项口之间的比较
从试验输出波形上来看，电快速瞬变脉冲群是很多组窄脉冲序残几十乃至上百个，周期300ms)，序列的脉冲频率很高kHz}MHz级)}u一单个脉冲的上升沿陡峭ns级)、持续的时间很短10}-100ns级)，峰值很高kV级)。而浪涌试验波形的特点是频率较低1次hnin)，开路电压波形的波前时间为1.2 us左右，半峰值时间为50us左右;短路电压波形的波前时间为8 us左右，半峰值时间为20us左右，峰值同样很高kV级)。
从被试品的工作状态来区别，浪涌冲击试验和脉冲耐压试验另外一项安全试验)输出的波形相同，但在试验时一者不能棍淆。前者是在被试品工作状态卜，通过电源线或者通信线来加脉冲的，是在线的抗干扰试验。而后者是在被试品非工作状态卜进行的。并目_进行这两种试验发生的内阻区别很大，前者大约为500，后者内阻是2奥等于低压电网的源阻加o
从试验输出能量来看，浪涌试验能量高几百焦耳级)，电快速瞬变脉冲群能量吹单个脉冲为毫焦耳级)，静电放电的能量更吹皮焦耳级)。
3试验举例
某厂家馈线监测终端FTL}，试验项目:浪涌抗扰度试验。试验依据电力行业标准DL/T721-2000和国家标准GB/T17626.5-1999。试验产品规格:二相二线制、额定电压为100V、额定电流为10A、精度等级为0.5s和波特率为9600bits的串口通信。试验要求:根据标准要求，馈线监测终端是靠近中压敞开式开关或真空开关装置，属于严重骚扰环境中使用的设备，信号、控制和电源回路抗骚扰级别为4级，浪涌电压为4.0kV，共模干扰，正负极性各十次，每分钟两次。试验结果，当在电源回路加规定的浪涌时，设备出现通信故障、死机现象，浪涌结束时，设备自动恢复正常工作，不符合产品要求。后来，在电源电路部分增加防浪涌器件，包括压敏电阻和防雷一极管等，经过改进后重新试验合格。
4结语
通过上而对电力系统中电磁干扰原因的分析，明确了在电力系统中对一、一次设备进行电磁兼容性试验是确保电力系统安全运行的一个重要环节。