電力系統(tǒng)EMC實驗室的建設(shè)

1、 電力系統(tǒng)EMC實驗室的建設(shè)             電磁兼容（E M C）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，且不對該環(huán)境中任何其他事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。隨著電氣和電子技術(shù)的發(fā)展，電磁兼容問題已經(jīng)成為世界各國普遍關(guān)注的問題。       電力系統(tǒng)內(nèi)電氣和電子設(shè)備集中，電磁環(huán)境復(fù)雜，在正常和異常運行狀態(tài)下都會產(chǎn)生或出現(xiàn)各種電磁干擾，如開關(guān)操作、短路故障等的暫態(tài)過程；高電壓、大電流導(dǎo)線

2、或設(shè)備附近的電場和磁場；射頻電磁輻射；雷電；靜電放電；供電網(wǎng)的電壓波動、電壓突降和中斷；諧波；電子設(shè)備的工作信號和噪聲等。在電力系統(tǒng)中運行的自動化設(shè)備是電磁干擾的敏感者。以微電子技術(shù)和計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的二次弱電設(shè)備，如繼電保護(hù)、自動控制、遠(yuǎn)動和通信裝置等在電力系統(tǒng)中廣泛使用，它們的靈敏度高，且與強電設(shè)備靠近，很容易受到干擾。在我國電力系統(tǒng)中，由于開關(guān)操作、雷電、輻射電磁場、工頻磁場等原因引起的干擾事件屢有發(fā)生，結(jié)果造成保護(hù)誤動，自動化設(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，電壓等級提高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，對自動化的程度和繼電保護(hù)與自動化系統(tǒng)的靈敏度與可靠性要求

3、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)和計算機技術(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)生變化，它們的發(fā)展趨向是小型緊湊化、集成組合化和智能化。如集繼電保護(hù)、監(jiān)控和通信功能于一體的分散式變電站綜合自動化設(shè)備；集電子控制、監(jiān)視甚至保護(hù)為一體的高壓智能開關(guān)；SF6封閉式開關(guān)設(shè)備（GIS）；將高壓斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流和電壓互感器等單個元件有機地組合在一起的緊湊組合型戶外開關(guān)設(shè)備等都在發(fā)展中?？刂坪捅Ｗo(hù)等二次設(shè)備會由原來各種環(huán)境條件都較好的控制室移置到開闊場或離一次設(shè)備很近的地方，甚至強電、弱電設(shè)備組合為一體，電磁環(huán)境惡化，電磁兼容問題更加突出。電力系統(tǒng)如果不妥善解決電磁

4、兼容問題，不但要威脅安全可靠生產(chǎn)，也不利于新技術(shù)的采用，影響電力系統(tǒng)的發(fā)展。電磁兼容測試是研究和解決電磁兼容問題的關(guān)鍵，近幾年國內(nèi)各行業(yè)先后建設(shè)了針對不同產(chǎn)品的電磁兼容實驗室，如通信、汽車、家電等。國外也有各種類型的實驗室，但都沒有針對電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的電磁兼容實驗室，鑒于目前電力行業(yè)對電磁兼容的迫切需要，準(zhǔn)備建設(shè)了電力系統(tǒng)自動化設(shè)備電磁兼容實驗室。實驗室的建成，為開展電力行業(yè)自動化設(shè)備電磁兼容的檢測和研究工作提供了必要條件。1、自動化設(shè)備電磁兼容實驗室設(shè)計和電磁兼容的含義相對應(yīng)，電磁兼容測試包括抗擾性（或稱電磁敏感性、EMS）試驗和電磁騷擾（或稱電磁發(fā)射、EMI）測試兩方面?？箶_性試驗是模

5、擬運行中可能出現(xiàn)的各類干擾，并在被試設(shè)備盡可能接近實際運行的條件下，檢驗其是否能耐受規(guī)定的電磁干擾電平。通過調(diào)節(jié)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（發(fā)射）測試是測量被試設(shè)備在實際運行條件下，經(jīng)外連導(dǎo)線（電源、信號控制、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，它不能超過規(guī)定的限值，以避免干擾其他設(shè)備或系統(tǒng)工作。在進(jìn)行上述兩種測試時，可以檢驗和比較各種抗干擾和抑制發(fā)射的技術(shù)措施的實際效果。由于實驗室是針對電力系統(tǒng)自動化設(shè)備而建設(shè)，因此在設(shè)計時重點考慮了其產(chǎn)品特點，包括：（1 ）模擬的各種干擾源類別為現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象，如一次開關(guān)操作暫態(tài)、二次回

6、路操作暫態(tài)、雷電、靜電放電、工頻磁場、手持式通信設(shè)備電磁發(fā)射等。（2 ）由于設(shè)備要在模擬正常運行狀態(tài)下試驗，故需要施加的各種輸入輸出輔助量很多，包括電壓、電流、開關(guān)量、模擬量等。實驗室在建設(shè)時充分考慮到這點，除配備有相應(yīng)的儀器（如繼電保護(hù)測試儀等）外，還預(yù)留了多路各種類型的連接通道（特別在暗室設(shè)計時），這樣可很方便地給被試設(shè)備提供足夠的輔助量，也可在試驗時實時監(jiān)控其各種功能是否正常。（3 ）實驗室設(shè)計時充分考慮到電力系統(tǒng)自動化設(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。實驗室的設(shè)計不僅適合電力系統(tǒng)自動化設(shè)備類產(chǎn)品，而且也適宜于其他類型產(chǎn)品，無論是

7、在產(chǎn)品的外型尺寸、重量還是在外接輔助量上，都提供了足夠的余量。同時在試驗類別方面，實驗室也兼顧到其他類型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求，可按GB、IEC、CISPR、E N 等通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各項試驗。試驗區(qū)主要由電波暗室、屏蔽室、通用試驗室和控制室組成。（1 ）電波暗室是一個標(biāo)準(zhǔn)的3 m法暗室，主要為研究電磁波的傳播、衰減提供性能穩(wěn)定的測試場地。在其中可按IEC、GB、EN及CISPR等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輻射發(fā)射測試和輻射敏感度試驗（2 ）屏蔽室是一個6 面全屏蔽的空間，起到內(nèi)外電磁場相互隔離的作用，提供了一個純粹的電磁環(huán)境，便于對設(shè)備開展各種電磁場分析和研究而不受到外界的影響。同

8、時可在其中開展按IEC、GB、EN及CISPR等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的射頻傳導(dǎo)抗擾試驗和射頻傳導(dǎo)發(fā)射試驗。（3 ）通用試驗室是用于進(jìn)行抗擾度試驗的場地，可按IEC、GB、EN等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模擬各種干擾類型的試驗，包括：阻尼振蕩波抗擾試驗、快速瞬變抗擾試驗、浪涌抗擾試驗、靜電放電抗擾試驗、工頻磁場抗擾試驗、脈沖磁場抗擾試驗、諧波抗擾試驗、電壓暫降、短時中斷和變化抗擾試驗、諧波電流發(fā)射限值測試等。2、電波暗室電波暗室是電磁兼容實驗室中重要的也是耗資最大的試驗設(shè)施，實驗室一般采用的是標(biāo)準(zhǔn)3m 法暗室，主要基于以下考慮：（1）3m法和10m法均是國際標(biāo)準(zhǔn)推薦的測試方案，而10m法造價甚高，比3m法

9、價格高約100萬美元，從性能價格比看，采用3m法較合適。（2）3m法電波暗室在國內(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）自動化設(shè)備要在電力系統(tǒng)復(fù)雜的電磁環(huán)境中可靠運行，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)行輻射抗擾度試驗的標(biāo)準(zhǔn)試驗場地。電波暗室外層采用雙層2mm 鍍鋅鋼板作為屏蔽層，以阻斷內(nèi)外電磁場的相互影響。內(nèi)部采用復(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使用頻寬得以大大提高，暗室使用頻率可到18GHz。暗室中配備有直徑2m承重2t 的自動轉(zhuǎn)臺、14m天線自動升降塔、電視監(jiān)控系統(tǒng)、煙霧報警系統(tǒng)等，采

10、用平移氣動無門檻自動門，確保門的屏蔽性能長期穩(wěn)定及被試設(shè)備無障礙進(jìn)入暗室。同時暗室還配備了多路各種類型的控制電纜、光纜，可為各種設(shè)備試驗提供多種輔助量，以更好地模擬設(shè)備正常運行狀態(tài)。電波暗室建成后由第三方權(quán)威測試機構(gòu)進(jìn)行了屏蔽性能、場均勻性和歸一化場地衰減測試，結(jié)果必須符合其各項性能指標(biāo)。3、實驗室主要儀器設(shè)備實驗室除擁有電波暗室、屏蔽室、控制室外，還配備有國內(nèi)外最先進(jìn)的電磁兼容測試儀器，可按國內(nèi)外有關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高等級要求測試設(shè)備的抗干擾能力和設(shè)備本身對外發(fā)射的電磁干擾程度。這些設(shè)施包括：（1 ）全套輻射抗擾度測試系統(tǒng)和輻射發(fā)射測試系統(tǒng)。（2 ）各種傳導(dǎo)抗擾度試驗

11、儀器。 (3)電磁場掃描儀是針對產(chǎn)品設(shè)計研制階段的電磁干擾近場掃描設(shè)備，利用它可以很容易地探測出線路板或小裝置中的輻射源位置和強度，并以二維或三維彩色圖形直觀顯示出來。能及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，避免產(chǎn)品設(shè)計完成后再修改所帶來的各種損失。4、實驗室工作實驗室在建設(shè)過程中應(yīng)逐步開展電磁兼容試驗工作，為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動監(jiān)控等自動化裝置及其他類型的設(shè)備進(jìn)行多臺/套的各種項目試驗，同時也應(yīng)給出多份試驗報告，其中包含了新品開發(fā)或產(chǎn)品定型試驗。在試驗中不但發(fā)現(xiàn)了問題，還及時地解決了問題，這些工作能極大地豐富技術(shù)人員的電磁兼容測試經(jīng)驗。實驗室擁有強大的技術(shù)力量，熟悉電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的電磁兼容專業(yè)

12、人員不僅能準(zhǔn)確地考核設(shè)備的性能，還可以為提高設(shè)備的電磁兼容性能提供幫助。實驗室建設(shè)立足于電力系統(tǒng)，同時也兼顧到了其他領(lǐng)域的產(chǎn)品需求，可以為信息技術(shù)設(shè)備、家用電器、電動工具等產(chǎn)品提供同樣的服務(wù)。實驗室還可以舉辦各種講座和會議，普及宣傳EMC知識，從中獲得良好的社會效益。實驗室按照國家認(rèn)可的實驗室標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合EMC特點進(jìn)行管理運行，儀器設(shè)備均應(yīng)通過計量單位的計量。實驗室可以在以下幾個方面為電力系統(tǒng)及全社會提供良好的服務(wù)：（1 ）對電力系統(tǒng)及其他系統(tǒng)出現(xiàn)的各種電磁干擾源和現(xiàn)象進(jìn)行測量并研究其在時域頻域和傳播方式上的特性；（2 ）對電力系統(tǒng)電磁環(huán)境及其影響進(jìn)行評估；（3 ）進(jìn)行電力系統(tǒng)一、二次設(shè)備間電磁

13、兼容的評估；（4 ）進(jìn)行各種電磁兼容檢測試驗；（5 ）研究對設(shè)備的電磁兼容檢測方法；（6 ）研究設(shè)備的抗干擾措施；（7 ）研究控制設(shè)備電磁發(fā)射的措施；（8 ）在設(shè)備研制的每個階段進(jìn)行預(yù)測試，使設(shè)備的電磁兼容問題在研制初期就得到控制；（9 ）進(jìn)行電磁兼容防護(hù)元器件特性的試驗研究；（10）對電磁兼容技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)。繼電保護(hù)及自動化產(chǎn)品的電磁兼容（EMC）測試要求及解決方案： 繼電保護(hù)及自動化產(chǎn)品的電磁兼容性要求基本上分為兩大部分：電磁敏感度(electromagnetic susceptibility，簡稱EMS)和電磁干擾(electromagnetic interference，簡

14、稱EMI)其中EMI 包括：1)     諧波電流發(fā)射限值(IEC 61000-3-2/ GB 17625.1)2)     電壓波動與閃爍(IEC 61000-3-3/ GB 17625.2)3)     射頻傳導(dǎo)發(fā)射限值(IEC 60255-25/ GB/T 14598.16)4)     輻射發(fā)射限值(IEC 60255-25/ GB/T 14598.16)EMS 包括：

15、1)     1MHz脈沖群抗擾度試驗(IEC 60255-22-1/ GB/T 14598.13)2)     靜電放電(ESD)抗擾度(IEC 60255-22-2/ GB/T 14598.14)3)     射頻電磁場輻射抗擾度(IEC 60255-22-3/ GB/T 14598.9)4)     電快速瞬變/脈沖群抗擾度試驗(IEC 60255-22-4/ GB/T

16、14598.10)5)     浪涌(沖擊)抗擾度(IEC 60255-22-5/ GB/T 14598.18)6)     射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度(IEC 60255-22-6/ GB/T 14598.17)7)     工頻抗擾度(IEC 60255-22-7/ GB/T 14598.19)8)     輔助電源端口電壓暫降、短時中斷、電壓變化和紋波(IEC

17、60255-11/ GB/T 14598.11)9)     工頻磁場抗擾度(IEC 61000-4-8/ GB/T 17626.8)10) 脈沖磁場抗擾度(IEC 61000-4-9/ GB/T 17626.9)11) 諧波和諧間波抗擾度(IEC 61000-4-13/ GB/T 17626.13) 測試項目依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測試場地典型測試設(shè)備射頻傳導(dǎo)發(fā)射IEC 60255-25/ GB/T 14598.16屏蔽室接收機：ESCI或N9038A人工電源網(wǎng)絡(luò):ENV216或 NSLK 8127輻射發(fā)射IEC 60

18、255-25/ GB/T 14598.16暗室接收機：ESCI或N9038A天線：VULB 9162諧波電流發(fā)射IEC 61000-3-2/ GB 17625.1屏蔽室諧波閃爍分析儀：DPA 500NAC源：ACS 500N6電壓波動與閃爍IEC 61000-3-3/ GB 17625.2屏蔽室諧波閃爍分析儀：DPA 500NAC源：ACS 500N61MHz脈沖群抗擾度試驗IEC 60255-22-1/ GB/T 14598.13屏蔽室阻尼振蕩波模擬器：OCS 500N6靜電放電(ESD)抗擾度IEC 60255-22-2/ GB/T 14598.14屏蔽室靜電放電模擬器：DITO或ESD 30N射頻電磁場輻射抗擾度IEC 60255-22-3/ GB/