电力系统EMC实验室的建设高等教育工学高等教育工学.pdf

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1、 Logo Aee 电力系统EMC实验室的 建设 room 电力系统EMC实验室的建设 电磁兼容（E M C）的含义是：电气和电子设备在它们所处的电磁环境中能正常工作.且不对该环境中任何其他爭物 构成不能承受的电磁T扰的能力。随着电气和电子技术的发展电磁兼容问趣已经成为世界各国普遍关注的问題。电力系统内电气和电子设备集中电磁环境复朵.在正常和异常运行状态下都会产生或出现各种电磁干扰.如开关 操作、短路故障等的暂态过程：岛电圧.大电流导线或设备附近的电场和磁场：射频电磁辐射：雷电：静电放电：供 电网的电圧波动、电压突降和中断：谐波：电子设备的工作信号和噪声等。在电力系统中运行的自动化设备是电磁干

2、扰的敬感者。以微电子技术和计算机技术为基础的二次弱电设备，如 继电保护、自动控制.远动和通信装过等在电力系统中广泛使用，它们的灵敬度扁，且与强电设备靠近.很容易受到 干扰。在我国电力系统中.由于开关操作、宙电、辐射电磁场、匸频磁场等原因引起的干扰爭件屡有发生，结果造成 保护误动，自动化设备不能正常工作，甚至造成元件或设备损坏。随着电力系统的发展电网容虽増大.电压等级提商，电网结构也复杂.对自动化的程度和继电保护与自动化 系统的灵敏度与可靠性要求更商：另一方而.由于岛压电器设备制造技术、信息技术和讣算机技术的进步，传统的 -X二次设备的结构和布局正在发生变化，它们的发展趋向是小型紧凑化、集成组合

3、化和智能化。如集继电保护、监 控和通信功能于一体的分散式变电站综合自动化设备：集电子控制、监视甚至保护为一体的高压智能开关：SF6封闭 式开关设备（GIS）:将髙压断路器、隔离开关.接地开关、电流和电压互感器等单个元件有机地组合在一起的紧凑 组合型户外开关设备等都在发展中。控制和保护等二次设备会由原來各种环境条件都较好的控制室移辻到开阔场或离 一次设备很近的地方.甚至强电.弱电设备组合为一体电磁环境恶化.电磁兼容问题见加突出。电力系统如果不妥善解决电磁兼容问题.不但要威胁安全可釜生产，也不利于新技术的采用.彩响电力系统的 发展。电磁兼容测试是研尤和解决电磁兼容问題的关键.近几年国内行业先后建设

4、了针对不同产品的电磁兼容实验 室.如通信、汽午.家电等。国外也有各种类型的实验室.但都没有针对电力系统自动化设备的电磁兼容实验室.鉴 于目前电力行业对电磁兼容的迫切需要.准备建设了电力系统自动化设备电礁兼容实验室。实验室的建成.为开展电 力行业自动化设备电磁兼容的检测和研尤工作提供了必要条件。1、自动化设备电雄兼容实验峑设计 和电磁兼容的含义相对应，电磁兼容测试包括抗扰性（或称电磁敬感性、EMS）试验和电磁難扰（或称电磁发 射、EMI）测试两方而。抗扰性试验是模拟运行中可能出现的各类干扰并在被试设备尽可能接近实际运行的条件 下检验其是否能耐受规定的电磁T扰电平。通过调节干扰电平的输出.可模拟不

5、同T扰程度的电磁环境。电磁強扰 （发射测试是测量被试设备在实际运行条件下.经外连导线（电源.信号/控制、通信、接地等端口）或空间（外 壳端口）向外发出的电磁齡扰电平.它不能超过规定的限值.以避免干扰其他设备或系统工作。在进行上述两种测试 时.可以检验和比较各种抗干扰和抑制发射的技术描施的实际效果。由于实验室是针对电力系统自动化设备而建设因此在设计时重点考了其产品特点，包括：（1）模拟的各种干扰源类别为现场经常出现的T扰现念.如一次开关操作暂态.二次回路操作暂态.雷电.静 电放电、1：频磁场、于持式通信设备电磁发射等。工作且不对该环境中任何其他爭物构成不能承受的电磁扰的能力随着电气和电子技术的发

6、展电磁兼容问趣已经成为世界各国普遍关注的问題电力系统内电气和电子设备集中电磁环境复朵在正常和异常运行状态下都会产生或出现各种电供电网的电圧波动电压突降和中断波电子设备的工作信号和噪声等在电力系统中运行的自动化设备是电磁干扰的敬感者以微电子技术和计算机技术为基础的二次弱电设备如继电保护自动控制远动和通信装过等在电力系统中广泛使原因引起的干扰爭件屡有发生结果造成保护误动自动化设备不能正常工作甚至造成元件或设备损坏随着电力系统的发展电网容虽増大电压等级提商电网结构也复杂对自动化的程度和继电保护与自动化系统的灵敏度与可靠性要求更商（2）由于设备要在模拟正常运行状态下试验，故需婆施加的备种输入输出辅助虽

7、很欽 包括电乐、电流.开关 址、模拟量等实验室在建设时充分考他到这点.除配备有相应的仪器（如继电保护测试仪等）夕卜.还预留了笫路各 种类型的连接通道（特别在暗室设讣时），这样可很方便地给被试设备提供足够的辅助址.也可在试验时实时监控其 符种功能是否正常。（3）实验室设讣时充分考虑到电力系统自动化设备的外型.重虽.在承重、空间.门的尺寸和形式等方而都进 行了周全的设计。实验室的设计不仅适合电力系统自动化设备类产品.而且也适宜于其他类型产品，无论是在产品的外型尺寸、重虽还是在外接辅助量上.都提供r足够的余址。同时在试验类别方而，实验室也兼顾到其他类型产品的标准要求，可按GB.IECs CISPR、

8、E N等通用标准进行各项试验。试验区主要由电波暗室、屏蔽室、通用试验室和控制室组成。（1）电波暗室是一个标准的3 m法暗室，主要为研尤电磁波的传播.衰减提供性能稳定的测试场地。在其中可 按IEC、GB、EN及CISPR等标准进行辐射发射测试和辐射敬感度试验（2）屛蔽室是一个6而全屏蔽的空间，起到内外电磁场相互隔离的作用.提供了一个纯粹的电礎环境便于对 设备开展幹种电磁场分析和研尤而不受到外界的影响。同时可在其中开展按IEC、GB、EN及CISPR等标准进行的射频 传导抗扰试验和射频传导发射试验。（3）通用试验室是用干进行抗扰度试验的场地.可按IEC、GB、EN等标准进行模拟各种T扰类型的试验，

9、包 括：阻尼振荡波抗扰试验.快速瞬变抗扰试验.浪涌抗扰试验.静电放电抗扰试验.匸频磁场抗扰试验、脉冲磁场抗 扰试验、谐波抗扰试验、电斥暂降、短时中断和变化抗扰试验、谐波电流发射限值测试等。2.电波暗室 电波暗室是电磁兼容实验室中重耍的也是耗资最大的试验设施.实验室一般采用的是标准3m法暗室，主要基于 以下考唐：（1）3m法和10m法均是国际标准推荐的测试方案，而10m法造价甚高，比3m法价格高约100万美元,从性能 价格比看，采用3m法校合适（2）3m法电波暗室在国内外建设最名.在技术上已很成熟.可达到较商的性能指标。（3）自动化设备要在电力系统复朵的电磁环境中可靠运行，其抗扰度描标（即设备能

10、承受外界干扰的程度）尤 为重要.3m法电波暗室是进行辐射抗扰度试验的标准试验场地 电波暗室外层采用双层2mm镀锌钢板作为屏蔽层.以阻断内外电磁场的相互影响。内部采用复合型吸波材料即在铁氧 体上加尖劈吸波材料使暗室的有效空间和使用频宽得以大大提商暗室使用频率可到18GHzo暗室中配备有直径2m 承重2t的自动转台、1伽天线自动升降塔、电视监控系统.烟雾报警系统等.采用平移气动无门槛自动门，确保 门的屛蔽性能长期稳定及被试设备无障碍进入暗室。同时暗室还配备了女路各种类型的控制电缆、光缆.可为各种设 备试验提供筝种辅助虽：.以更好地模拟设备正常运行状态。电波暗室建成后由第三方权威测试机构进行了屛蔽性

11、能、场均匀性和归一化场地哀减测试.结果必须符合其 项性能指标。3.实验室主要仪器设备 工作且不对该环境中任何其他爭物构成不能承受的电磁扰的能力随着电气和电子技术的发展电磁兼容问趣已经成为世界各国普遍关注的问題电力系统内电气和电子设备集中电磁环境复朵在正常和异常运行状态下都会产生或出现各种电供电网的电圧波动电压突降和中断波电子设备的工作信号和噪声等在电力系统中运行的自动化设备是电磁干扰的敬感者以微电子技术和计算机技术为基础的二次弱电设备如继电保护自动控制远动和通信装过等在电力系统中广泛使原因引起的干扰爭件屡有发生结果造成保护误动自动化设备不能正常工作甚至造成元件或设备损坏随着电力系统的发展电网容

12、虽増大电压等级提商电网结构也复杂对自动化的程度和继电保护与自动化系统的灵敏度与可靠性要求更商实验室除拥有电波暗室.屛蔽室、控制室外，还配备有国内外昴先进的电磁兼容测试仪器，可按国内外有关电 磁兼容标准规定的最商等级要求测试设备的抗干扰能力和设备木身对外发射的电磁干扰程度。这些设施包括：（1）全套辐射抗扰度测试系统和辐射发射测试系统。（2）各种传导抗扰度试验仪器。电磁场扫描仪是针对产品设讣研制阶段的电磁T扰近场扫描设备，利用它可以很容易地探测出线路板或小装宜中 的辐射源位宜和强度并以二维或三维彩色图形直观显示出來。能及时发现潜在的问题，避免产品设计完成后再修改 所带來的备种损失。4s实验室工作

13、实验室在建设过程中应逐步开展电磁兼容试验工作，为电力系统继电保护、远动监控等自动化装宜及其他类型 的设备进行篡台/套的各种项目试验，同时也应给出多份试验报告.其中包含了新品开发或产品定型试验。在试验中 不但发现了问題.还及时地解决了问題.这些工作能极大地丰富技术人员的电磁兼容测试经验。实验室拥有强大的技 术力址.熟悉电力系统自动化设备的电磁兼容专业人员不仅能准确地考核设备的性能.还可以为提商设备的电磁兼容 性能提供帮助 实验室建设立足于电力系统同时也兼顾到了其他领域的产品需求，可以为信息技术设备、家用电器、电动1：具等产品提供同样的服务。实验室还可以举办各种讲座和会议，普及宣传EMC知识，从中

14、获得良好的社会效益。实验室按照国家认可的实 验室标准并结合EMC持点进行管理运行.仪器设备均应通过il量笊位的lI So 实验室可以在以下几个方面为电力系统及全社会提供良好的服务：（1）对电力系统及其他系统出现的各种电磁干扰源和现象进行测虽并研尤其在时域频域和传播方式上的特 性：（2）对电力系统电磁环境及其影响进行评估：（3）进行电力系统一.二次设备间电磁兼容的评估：（4）进行各种电磁兼容检测试验：（5）研尤对设备的电磁兼容检测方法：（6）研究设备的抗干扰措施：（7）研尤控制设备电磁发射的措施：（8）在设备研制的每个阶段进行预测试使设备的电磁兼容问题在研制初期就得到控制：（9）进行电磁兼容防护

15、元器件特性的试验研尤：（10）对电磁加容技术人员进行培训。继电保护及自动化产品的电磁兼容(EMC)测试要求及解决方案：继电保护及自动化产品的电磁兼容性要求基木上分为两大部分：电磁墩感(electromagnetic susceptibility,简称 EMS)和电磁扰(electromagnetic interference,简称 EMI)其中EMI包括：1)谐波电流发射限值(IEC 61000-3-2/GB 2)电压波动与闪烁(IEC 61000-3-3/GB 工作且不对该环境中任何其他爭物构成不能承受的电磁扰的能力随着电气和电子技术的发展电磁兼容问趣已经成为世界各国普遍关注的问題电力系统内

16、电气和电子设备集中电磁环境复朵在正常和异常运行状态下都会产生或出现各种电供电网的电圧波动电压突降和中断波电子设备的工作信号和噪声等在电力系统中运行的自动化设备是电磁干扰的敬感者以微电子技术和计算机技术为基础的二次弱电设备如继电保护自动控制远动和通信装过等在电力系统中广泛使原因引起的干扰爭件屡有发生结果造成保护误动自动化设备不能正常工作甚至造成元件或设备损坏随着电力系统的发展电网容虽増大电压等级提商电网结构也复杂对自动化的程度和继电保护与自动化系统的灵敏度与可靠性要求更商3)射频传导发射限值(IEC 60255-25/GB/T 4)辐射发射限值(IEC 60255-25/GB/T EMS包括：1

17、)1MHz 脉冲群抗扰度试验(IEC 60255-22-1/GB/T 2静电放电(ESD)抗扰度(IEC 60255-22-2/GB/T 3)射频电磁场辐射抗扰度(IEC 60255-22-3/GB/T 4)电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验(IEC 60255-22-1/GB./T 5)浪涌(冲击)抗扰度(IEC 60255-22-5/GB/T 6)射频场感应的传导難扰抗扰度(IEC 60255-22-6/GB/T 7)工频抗扰度(IEC 60255-22-7/GB/T 8)辅助电源端口电压暂降.短时中断、电压变化和纹波(IEC 60255-11/GB/T 9)工频磁场抗扰度(IEC 61000-

18、4-8/GB./T 10)脉冲磁场抗扰度(IEC 61000-4-9/GB/T 11谐波和谐间波抗扰度仃EC 61000-1-13/GB/T 测试项目 依据标准 测试场地 典型测试设备 射频传导发射 IEC 60255-25/GB/T 屏蔽室 接收机:ESCI或N9038A 人工电源网络：ENV216 或 NSLK 8127 辐射发射 IEC 60255-25/GB/T 暗室 接收机：ESCI或N9038A 天线：VULB 9162 谐波电流发射 IEC 61000-3-2/GB 屏蔽室 谐波闪烁分析仪：DPA 500N AC 源：ACS 500N6 电压波动与闪烁 IEC 61000-3-3

19、/GB 屏蔽室 谐波闪烁分析仪:DPA 500N AC 源:ACS 500N6 1MHz脉冲群抗扰度试 验 IEC 60255-22-1/GB/T 屏蔽室 阻尼振荡波模拟器：OCS 500N6 赫电放电(ESD)抗扰度 IEC 60255-22-2/GB/T 屏蔽室 静电放电模拟器：DIT0或ESD 30N 工作且不对该环境中任何其他爭物构成不能承受的电磁扰的能力随着电气和电子技术的发展电磁兼容问趣已经成为世界各国普遍关注的问題电力系统内电气和电子设备集中电磁环境复朵在正常和异常运行状态下都会产生或出现各种电供电网的电圧波动电压突降和中断波电子设备的工作信号和噪声等在电力系统中运行的自动化设备

20、是电磁干扰的敬感者以微电子技术和计算机技术为基础的二次弱电设备如继电保护自动控制远动和通信装过等在电力系统中广泛使原因引起的干扰爭件屡有发生结果造成保护误动自动化设备不能正常工作甚至造成元件或设备损坏随着电力系统的发展电网容虽増大电压等级提商电网结构也复杂对自动化的程度和继电保护与自动化系统的灵敏度与可靠性要求更商射频电磁场辐射抗扰 度 IEC 60255-22-3/GB/T 暗室 RIS3000辐射抗扰度系统 电快速瞬变/脉冲群抗 扰度试验 IEC 60255-22-4/GB/T 屏蔽室 综合机：UCS 500N5 或 UCS 500N7 浪涌（冲击）抗扰度 IEC 60255-22-5/G

21、B/T 屏蔽室 综合机：UCS 500N5 或 UCS 500N7 射频场感应的传导酬 扰抗扰度 IEC 60255-22-6/GB/T 屏蔽室 连续波模拟器:CWS 500X1 工频抗扰度 IEC 60255-22-7/GB/T 屏蔽室 共模传导干扰模拟器：CWS 500N4 辅助电源端口电压暂 降、短时中断、电压 变化和纹波 IEC 60255-11/GB/T 屏蔽室 讥相电源质址抗扰度模拟器：XETWAVE 工频磁场抗扰度 IEC 61000-4-8/GB/T 屏蔽室 综合机：UCS 500N5 或 UCS 500N7 脉冲磁场抗扰度 IEC 61000-4-9/GB/T 屏蔽室 综合机

22、:UCS 500N5 或 UCS 500N7 谐波和谐间波抗扰度 IEC 61000-1-13/GB/T 屏蔽室 収相电源质址抗扰度模拟辭：NETWAVE *注：典型测试设备以单相为例产品资料我们公司网站均可查阅及下救，如果需婆特殊的配宜，请与我 们联系。工作且不对该环境中任何其他爭物构成不能承受的电磁扰的能力随着电气和电子技术的发展电磁兼容问趣已经成为世界各国普遍关注的问題电力系统内电气和电子设备集中电磁环境复朵在正常和异常运行状态下都会产生或出现各种电供电网的电圧波动电压突降和中断波电子设备的工作信号和噪声等在电力系统中运行的自动化设备是电磁干扰的敬感者以微电子技术和计算机技术为基础的二次弱电设备如继电保护自动控制远动和通信装过等在电力系统中广泛使原因引起的干扰爭件屡有发生结果造成保护误动自动化设备不能正常工作甚至造成元件或设备损坏随着电力系统的发展电网容虽増大电压等级提商电网结构也复杂对自动化的程度和继电保护与自动化系统的灵敏度与可靠性要求更商