GBZ 18039.1-2000 电磁兼容 环境 电磁环境的分类.pdf

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1、前言本指导性技术文件等同采用 技术报告 电磁兼容第部分环境第分部分电磁环境的分类 本指导性技术文件对电气和电子设备所处的电磁环境进行了分类从而为获得电磁兼容性提供了技术规范本指导性技术文件是电磁兼容环境系列国家标准化指导性技术文件之一该系列国家标准化指导性技术文件目前包括以下内容电磁兼容环境电磁环境的分类电磁兼容环境工业设备电源低频传导骚扰发射水平的评估本指导性技术文件仅供参考 有关对本指导性技术文件的建议和意见 向国务院标准化行政主管部门反映本指导性技术文件附录 附录 和附录 为提示的附录本指导性技术文件由国家电力公司提出本指导性技术文件由全国电磁兼容标准化联合工作组归口本指导性技术文件负责

2、起草单位国家电力公司武汉高压研究所本指导性技术文件主要起草人聂定珍邬雄万保权郎维川蒋虹陈孝康前言国际电工委员会 是由所有参加国的国家电工委员会 国家委员会 组成的世界性标准化组织 其宗旨是促进电气和电子技术领域有关标准化的全部问题的国际一致 为此除开展其他活动之外 还出版国际标准 标准委托由技术委员会制定 任何对制定项目感兴趣的 国家委员会均可参加 与 有联络的国际组织政府和非政府机构也可参加这一工作 与国际标准化组织 按照两组织间的协商确定的条件密切合作由于各技术委员会都有来自对相关制定项目感兴趣的所有国家的代表 所以 对有关技术内容作出的正式决定或协议都尽可能地表达国际一致的意见所产生的文

3、件可采用标准技术报告或导则的形式出版以推荐的方式供国际上使用并在此意义上为各国家委员会所接受为了促进国际上的一致 国家委员会应尽可能最大限度地把 国际标准转化为其国家标准和地区标准 对相应国家标准或地区标准与 国际标准之间的任何分歧均应在标准中清楚地说明 技术委员会的主要任务是制定国际标准 在特殊的情况下技术委员会可以出版下列类型之一的技术报告类型 当尽管经过再三努力仍不能作为国际标准出版时类型 当这个主题仍处于技术发展阶段 或者由于任何其他原因在今后而现在不能马上同意作为国际标准时类型 当技术委员会在例行出版国际标准的过程中 搜集到各种资料例如科学发展动态时第 类和第 类技术报告自出版时起到

4、决定它们是否能够成为国际标准的三年内会受到复审 第类的技术报告直到认为他们提供的资料不再有效或有用之前没有必要进行复审是第 类技术报告它由以下委员会制定技术委员会 电磁兼容 的 分技术委员会 高频现象本技术报告是 的第 部分第 分部分按照 导则 它具有基础 出版物的地位本报告文本基于下表中的文件委员会草案 表决报告上表中的表决报告中可找到表决通过本报告的全部信息附录 附录 和附录 仅作参考引言本标准是 系列标准的一部分该系列标准的构成如下第一部分综述综合考虑概述基本原理定义术语第二部分环境环境的描述环境的分类兼容性水平第三部分限值发射限值抗扰度限值由于它们不属于产品委员会的责任范围第四部分试验

5、和测量技术测量技术试验技术第五部分安装和减缓导则安装导则减缓方法和装置第六部分通用标准第九部分其他每一部分又可分为若干分部分它们作为国际标准或技术报告出版中华人民共和国国家标准化指导性技术文件电磁兼容环境电磁环境的分类国家质量技术监督局 批准 实施概述范围本指导性技术文件将为那些负责制定设备或系统抗扰度标准的人员提供指导 而不作为技术规范其目的是对电磁环境进行分类以便更好地利用装有电气或电子元件的设备抗扰度要求的技术规范从而获得电磁兼容性 本指导性技术文件对选择抗扰度水平也给出了基本的指导 这些数据适用于在本指导性技术文件规定的特定场所利用电磁能工作的设备分系统或系统本指导性技术文件中不涉及运

6、输设备车辆 牵引车辆船舶飞机内部的环境但考虑了它们对周围环境的影响应该注意到 对所选择的设备抗扰度要求不但会受到环境的限制而且还会受到使用要求例如可靠性或安全性的约束这就使其比一般要求更加严格 为了更一般的目的 如通用标准和产品标准在确定抗扰度水平时也可能要考虑统计的 经济的方面以及某些应用方面的共同经验引用标准下列标准所包含的条文通过在本指导性技术文件中引用而构成为本指导性技术文件的条文本指导性技术文件出版时所示版本均为有效 所有标准都会被修订使用本指导性技术文件的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性电磁兼容术语方法电磁环境的分类是根据典型位置占主要成分的电磁现象进行分类或描述的而不是根据

7、现有的试验规程 然而在概率相同的现象之间作出选择时利用现有试验规程如果合适的话进行调整会使情况变得简单 并且使推荐值更容易被接受 在 中电磁环境的定义提到了电磁现象 本指导性技术文件中使用了术语骚扰度 以量化构成电磁环境的现象而与试验等级的考虑无关 本指导性技术文件不使用术语 严酷度水平 来描述环境 因为在其他标准中它是作为规定的抗扰度试验等级来使用的因此在分类法中电磁现象的概念和术语是定义电磁环境和选择骚扰度的起点 本指导性技术文件中第 章 第 章 第 章即为这一过程的第一步 已经分出了三类基本的电磁现象低频现象高频现象和静电放电 第一步定义现象的属性幅值 波形源阻抗出现的频率等 确定预期的

8、骚扰度范围第二步对指定的位置类别从这个范围中找出一个单一的值作为某种现象的最有代表性的值 从而规定那类位置的兼容水平图 中说明了这一过程指出了如何使用两套表格一套是与现象有关的输入表对给定的现象确定其骚扰度的范围 另一套是与位置有关的输出表 即对在输入表中确定的每一种现象 在每一类位置推荐一个兼容水平值的表格环境最终按位置类别分类并与兼容水平对应这在第 章中讨论并在附录 中给出位置类别的具体示例这些位置类别的属性是以该位置的主要电磁特性为基础 而不以其地理或结构方面的特性为基础 例如 用术语 工厂 对位置进行分类是不够的在一个工厂中将存在不同的位置情况例如计算机房 普通办公室专门的生产车间最终

9、分类的位置标志意味着对主要电磁属性的明确规定 与附录 中所列位置不同的位置类别也可分类并按需要增加表格应注意这种分类法的依据是在 年前后收集的 具有可接受的概率因素的环境数据 附录 中给出的骚扰度作为兼容水平的例子为其他标委会提供指导而不作为标准的允许水平或抗扰度要求这些值会受到不确定度的影响而且不能描述极端的环境图 用与现象有关的输入表和与位置有关的输出表进行分类的 两步法 示意图定义关于电磁兼容一般主题的定义参见本指导性技术文件使用下述定义带有注解的电磁兼容定义电磁兼容水平预期加在工作于指定条件的装置设备或系统上的规定的最大电磁骚扰水平注 实际上电磁骚扰水平并非绝对最大水平 但可能以小概率

10、超出骚扰度在所关注的环境中与特定电磁现象相对应的骚扰水平范围内所规定的量化强度骚扰水平给定的电磁骚扰水平 用规定方法测量电磁兼容性装置设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力注 为简化 本指导性技术文件中使用术语 设备 代替重复出现的 装置 设备或系统电磁环境存在于给定场所的所有电磁现象的总和注一般来说 这种总和是与时间有关的 对它们的描述可能需要统计的方法不要把电磁环境和位置本身相混淆是非常重要的电磁骚扰任何可能引起装置设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象注 电磁骚扰可能是电磁噪声 无用信号或传播媒介自身的变化电磁敏感性

11、在存在电磁骚扰的情况下装置设备或系统不能避免性能降低的能力注 敏感性高 抗扰度低对骚扰的 抗扰度装置设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力抗扰度水平将某给定电磁骚扰施加于某一装置 设备或系统而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰水平位置按电磁特性划分的位置或场所位置类别与使用的电气和电子设备的类型和密度有关的包括安装条件和外部影响方面具有共性的位置的集合 见附录缩略语调速传动装置 也称变速传动装置连续波静电放电受试设备工业科学和医疗设备信息技术设备磁共振成像也称为核磁共振国际电信联盟国际辐射保护协会民用电台频段用户指南分类体系的基本理论分类体系的目的是确定一组个数有限的参数以及相关

12、的数值当确定性能要求时 可以选择这些值 这种体系的意义主要在经济方面即减少了制造商所生产设备的骚扰度类别 该体系还确定对适当连接如果有的话的要求推荐的分类体系相当广泛包罗了绝大多数的电磁现象这绝不意味着一个给定设备的抗扰度应以所有这些现象为背景来进行试验 但是可以根据所关注的环境和设备固有的特性来选择有限的现象环境现象预计电子系统在电磁环境中工作而不受干扰是非常复杂的对本分类法来说 已经定义了三类环境现象来描述所有的骚扰低频现象传导的和辐射的除 以外高频现象传导的和辐射的除 以外静电放电 现象传导的和辐射的为了识别在特殊媒质中出现的电磁骚扰这种划分是必要的 研究电磁环境时 所考虑骚扰的波长形式

13、上用长和短或大和小来衡量 如果波长比系统或线路尺寸大很多那么这个系统是小系统或这条线路是短线路 因此在这种情况下频率是低的因为频率与波长成反比 当其尺寸与波长的比值大于 则采用大长和高来描述系统 然而 本指导性技术文件中所说的低频是指在骚扰频谱中占主要成分低于 而高频是指其频率大大地高于辐射骚扰出现在设备周围的媒质中而传导骚扰出现在各种金属性媒质中 端口骚扰通过端口对设备产生影响 的概念允许在以下几种媒质中加以区分 外壳 交流电源 直流电源 控制信号线 系统和地或参考地之间的连接 源耦合和传播特性与媒质的类型有关 附录 的最终表格给出了各种位置类别的兼容水平是按照相应端口的概念作出的环境基本数

14、据的简化全面地描述电磁环境既是不可能的 也是完全不必要的 因此任何描述都被限制到对环境的某些特性进行描述 描述的第一步宜选择与能够产生电磁骚扰各种现象相对应的电磁特性 表 列出了现象的类型 在本指导性技术文件中 低频和高频之间的分界线一般认为是 然而当一种骚扰有小的过冲而进入另一频率范围则确定其骚扰类型时占主要成分的频率范围的分界线可能要稍作移动以保持该现象在所描述的范围之内如果选择的目的也被规定那么这种合适的选择是唯一有效的考虑到设备和电磁环境之间可能有很多的耦合机理为了准确地评估设备必需的抗扰水平很显然将需要更多的有关环境的信息资料电磁环境描述的准确度必然会受到如下的限制由于得不到资料而忽

15、略了某些方面的环境由于所考虑的分类体系会变得太复杂 从而忽略了某些方面的环境为了只考虑那些可能出现的事件统计的方法可能是必需的在选择骚扰类型时会受前两种限制统计方法用于确定环境的类别和选择兼容水平的单一值而不是值的范围在制定本指导性技术文件时现有的基本数据表明在设备使用时所遇到的各种环境下预计出现的传导骚扰和辐射骚扰变化很大利用基本数据的综合能通过实验室试验方便地评估设备耐受这些环境的能力或减缓骚扰措施的有效性这种综合使选择很少几个有代表性的骚扰现象成为可能这样使试验唯一有意义和可重复为了帮助设备的设计者和使用者在确定抗扰度试验水平时进行合适的选择分类法表明对每一种现象每一类位置只有一个兼容水

16、平 每一种现象的特性以表格的形式提供根据表格能进行选择 这种方法对预计安装在各类位置的设备给出了规定其性能要求的公共的基准 并且还为保守的设计和有意降低成本裕度的两者之间提供了合适的折中尺度 对特定设备的这些要求的技术规范属于产品标准的范畴因此 不在本指导性技术文件中论述对给定的设备 其运行的周围环境是由骚扰源的存在和特性以及所采用的安装条件形成的典型的安装惯例考虑了减缓骚扰的措施 这些措施可以通过隔离屏蔽和抑制来实现因此 当对有各种安装惯例的特定位置推荐其骚扰度时考虑这些安装惯例的影响是重要的本指导性技术文件对这些位置可能遇到的各种安装情况给出了有代表性的骚扰度表 产生电磁骚扰的基本现象低频

17、传导现象谐波 谐间波信号电压电压波动电压暂降和短时中断电压不平衡电源频率变化低频感应电压交流网络中的直流低频辐射现象磁场电场高频传导现象感应连续 波电压和电流单向瞬态振荡瞬态高频辐射现象磁场电场电磁场连续波瞬态静电放电 现象核电磁脉冲本指导性技术文件中不考虑骚扰度列表含有 级 对于这种环境为了满足规定的要求 可能需要采取某些减缓措施和控制措施和 级即考虑到在某些情况下例外的情况可能会占优势而需要特别重视 级对应于那些环境多少有点由建筑物类 或者由特殊位置所固有的安装惯例所控制的情况 级对应于骚扰度比一般遇到的更高的情况任一分类法其分类取决于它们的大多数 本分类法承认对任一规定的位置可能有例外的

18、要求 这种情况的结果是设计时必须考虑设备在特殊情况下运行 例如在某类位置 不经常出现的特殊型式的操作瞬态 对于这种特殊的骚扰 设备是否应设计成 抗扰型将取决于它们所受的影响是暂时性的例如衰减的接收量尽管这个量是不希望有的但是可以接受的 还是永久的和不可接受的 设备损坏或误操作引起不能接受的后果在给定位置如果预计没有特别的性能要求这是一般情况 那么程序就简化为根据第 章和附录 中规定的位置类别选择合适的位置按照第 章所述的原理选择所需的抗扰度本指导性技术文件的目的不是规定抗扰度但允许其他有关专业标准化技术委员会在缺乏设备抗扰度时在合理有根据的基础上作出选择下述表格中所列出的数据涉及到熟知的环境条

19、件如低频现象在其他情况下只推荐分类法用的代表值低频电磁现象低频传导现象谐波谐波电压是由非线性负荷的谐波电流流过网络阻抗频率为谐波频率并引起相应的电压降而引起的由各种源 例如相控整流器作用的电流和电压矢量相加使得合成电压小于或等于所有作用电压的代数和 可区别两种类别的源在低压网中来自于各种带整流器输入的电子负荷 家用电器电视机个人计算机等 的大量小型源在低压中压或高压网中来自工业负荷例如调速传动装置 牵引整流器等大型独立源大量的小型源是在公用配电网络中引起谐波的主要原因 在工业区大型源是主要的在那里还要加上来自居民区的谐波 表 列出了预期的骚扰度范围各次谐波及谐波总畸变率 要注意到这样一个事实并

20、不是所有的谐波都将同时达到相应的值 有关谐间波的数据正在考虑之中电力系统中的信号电压电力网是为传输电能设计的 但是 它们还可以通过电网信号系统用于传送信息 有关的标准化文件考虑了三类系统在公用配电网中由电力部门使用的纹波控制系统 范围为 一般低于信号最高可达到标称电压的 这类系统在欧洲的一些国家和其他一些地区使用表 低压电力系统中谐波骚扰度的范围 单位 与基波电压的百分比骚扰度 畸变率奇次 非 的倍数 的倍数 偶次被控的 根据设备要求逐项考虑苛刻的 根据情况逐项考虑为谐波次数随频率的增大而减小注级适用于对谐波敏感的设备 可能为计算机类 测量仪表 医疗器械等 的有保护的电源级对应于低压公用配电网

21、规定的兼容水平 见 它也适用于轻度骚扰的工业网络 中 小型工厂 商业大楼级适用于工业网络和大型商业大楼级适用于强骚扰工业网络 钢厂等上述值代表根据对时间的统计分布 在网络最多暴露点不超过时间的 的水平 它们对应于和 中给出的兼容水平在公用配电网中由电力部门使用的电力线路载波系统 范围为 信号电平最高允许达到标称电压的 然而这些信号在网络中被强烈地衰减 这类系统主要在美国使用其他地区正在发展中用于以终端用户 居民或工业 为前提的信号系统 在欧洲频率范围为类地区 在美国和日本为 信号电平允许达到标称电压的 或表 电力系统中信号电压骚扰度的范围 单位 与标称电压的百分比骚扰度频率范围无信号网络 根据

22、设备要求逐项考虑发射机附近的发射水平一般工业区特殊条件下 谐振 根据情况逐项考虑在考虑中注级 可能存在残余信号 是由附近有特殊信号的系统耦合的 这个级别与其他表格中的不同 级不是受控制的环境 而且 有些类型的安装对这种骚扰现象可能会提供某种程度的保护 当骚扰来自邻近网络 可能需要安装阻波电路或吸收电路级 对于频率范围为 其值对应于实际设备中正常注入电平 对于其他频率范围 其值是在参考阻抗上测得的最大允许注入电平 这些值只在 的 类地区采用 其他的值可在 的 类或 类地区采用级 正常情况下信号在网络中多少会被衰减 然而 在一定的谐振条件下 信号可能被加强 在的范围内 允许的最大信号为标称电压的电

23、力系统电压和频率变化幅值电源电压幅值会遭受各种骚扰在正常运行范围内 连续或随机重复的快速波动 出现的频率范围为 次 次 电压波动的主要骚扰影响是使灯光发生闪烁 主要是小功率的白炽灯 引起生理上的不适 一般而言波动来自工业负荷例如电弧炉高压网 电焊机低压网 投切大负荷和电容器组这些快速波动应与正常情况下慢速变化分开 后者不能作为 问题考虑电压暂降 的范围为标称电压的 和短时中断 标称电压 可持续半个周期到若干秒 当中断持续时间超过 时就不再作为低频 问题考虑而认为是电源中断电压暂降和短时中断有各种的起因熔断器动作几毫秒以消除低压网络中的短路中压和高压线路或其他设备的故障有或无自动重合闸投切大负荷

24、尤其是电动机和电容器组电压不平衡是三相系统的一种状态在这种状态下各相的幅值不同或者偏离正常的相位关系不平衡度通常是根据对称分量法按负序分量或零序分量与正序分量的比值定义的 电压不平衡是由不对称负荷或大型单相负荷例如牵引系统或单相电弧炉引起的频率电力系统频率一般是非常稳定的 其变化小于 然而当电网受到骚扰时它会在一个较宽的范围内变化最高可达 大的频率下降是由于系统受到较大扰动的结果表 电力系统电压幅值和频率的骚扰源 现象和骚扰度范围骚扰度现象 源 正常运行范围的电压波动电压暂降持续时间短时中断持续时间电压不平衡 电源频率变化被控的 根据设备要求逐项考虑苛刻的 根据情况逐项考虑低频感应电压邻近电缆

25、中流过的低频电流与实际电流物理尺寸电缆类型和其他参数有关可能在信号电缆和控制电缆中感应出低频共模电压 耦合阻抗随邻近电缆的距离和有效平行长度变化表 描述了共模感应电压 还会出现差模电压而且与电缆和终端的类型有关表 信号和控制电缆中低频共模感应电压的骚扰源和骚扰度 单位骚扰度现象 源 正常运行条件下的电力电缆载波网的频率和谐波 电力系统故障条件下被控的 根据设备要求逐项考虑苛刻的 根据情况逐项考虑其值可能受到 或其他指定的减缓方法的限制在所示范围内骚扰水平随频率的增加而减小可能受到间隙绝缘击穿的限制 在不接地回路中会出现较高的电压交流网中的直流电压正在考虑之中低频辐射现象磁场的工频磁场由几种源产

26、生靠近电力线路尤其是架空线路变压器或其他电力系统设备以及工业办公和家用电器的杂散磁场 在有电气牵引设备的地区 还将遇到电气铁道频率的磁场 能起作用的谐波频率磁场只在特殊环境下换流站及类似情况出现它对信号和控制线路的影响比对电源的更加显著 表 没有考虑电力系统中出现的瞬变故障状态表 低频磁场的骚扰源和骚扰度 单位 直流或方均根值骚扰度现象 源 电气铁道频率电力系统频率 电力系统谐波 与电力系统无关被控的 根据设备要求逐项考虑表 完骚扰度现象 源 电气铁道频率电力系统频率 电力系统谐波 与电力系统无关苛刻的 根据情况逐项考虑在地面上方 处 应再加上地磁场约 与位置有关在距机车 处 愈靠近机车 磁场

27、增加愈显著 在地面上方 处 距离 牵引机车 处的磁场为 某些铁道机车的信号系统还可能出现比 级更高的磁场强度对于架空线路 在地面上方 处测量 在线路中央下方 磁场的幅值有一个范围对于家用和商业环境 在距离源 处测量 磁场幅值的范围为式中 是谐波的次数在有音频感应线圈的地方 频率在 范围内的长期平均磁场可能为 级 参见电场在高压架空电力线路下方和变电站内存在较强的电场 位于线路下的建筑物对电场的衰减系数为至 由家用电器产生的电场一般很小表 低频电场及其骚扰度的范围 在地面上方 处 单位骚扰度现象 源线路 线路 线路被控的 根据设备要求逐项考虑苛刻的 根据情况逐项考虑住宅环境 远离架空线路户外 在

28、高达 的架空线路下方 户内 在高达 的架空线路下方户外 在高达 的架空线路下方高达 的高压电站内及高达 的架空线路下方高频电磁现象高频传导现象一般认为这种骚扰出现在系统的一组导体中这组导体既可以是在供电网交流或直流中 也可以在现代化设备中使用的各种信号 控制线中常见的情况是这些系统为独立的装置不考虑彼此靠近的不同系统的导体间出现的电压差 因此认为地耦合路径或参考地是出现骚扰的媒介之一这些骚扰主要可分为两种类型每一类由以下的一组属性表示其特性连续现象感应 的电压和电流属性幅值频率调制源阻抗瞬态现象单向或振荡的电压和电流属性上升率持续时间幅值频谱出现率频率源阻抗能量本章对表 中列出的每一种传导骚扰

29、连续的或瞬态的被认为都提供了一张详细的表 每一张表给出了对于指定的各种位置的环境应该选择的合适的骚扰度感应的连续波 电压或电流电磁场对暴露在场中的导体感应出对参考地的电压 感应电压的幅值与导体的长度 离地面高度由杂散电容和通过其他设备形成的回路以及其他因素有关当长度大于 波长时场强和感应电压之间的关系一般是线性的 当回路的尺寸接近 波长及其倍数时会出现谐振效应 表 给出了感应电压值和相应的共模电流值 假定对参考接地的特征阻抗为 时计算所得电网的共模阻抗比 小得多表 相对于参考地感应的连续波电压的骚扰度骚扰度被控制的 根据设备要求逐项考虑苛刻的 根据情况逐项考虑某些 发射机在 的频率范围内能感应

30、出较高的电压表中的骚扰度是未调制时的情况 通常出现的骚扰信号是调幅典型情况调制低于 或调频的瞬态对这一类骚扰 高频现象分两组单向的和振荡的对于每一组由几种不同的现象源 引起这些骚扰振荡冲击振荡冲击频率较高频率范围从低于 主要是投切电容器到几 主要是局部振荡切断操作 在频率范围较高侧的冲击限制了能量吸收量然而可能有较高的峰值电压 在频率范围较低侧的冲击能有较高的能量吸收量但电压峰值较低高能冲击下列冲击的各种冲击波形一般被认为是与附近直接雷击放电或熔断器动作相关的典型冲击水平架空配电系统的雷电冲击在架空线路上发生并在电缆中传播的雷电冲击由熔断器动作包括在电力系统电感内吸收的能量所引起的冲击极快速冲

31、击这种冲击作为单次事件出现 例如静电放电 虽然可能会有由几个单脉冲组成的简短序列或与投切局部负荷有关的脉冲群 两种冲击的能量很小但能够产生严重的干扰或破坏 瞬态脉冲群与称之为开关电弧 或电快速瞬变 的电弧现象有关 介质击穿也是一种高频骚扰源耦合的骚扰辐射波也能耦合到线路然后传播到系统中去那么在远离耦合点的使用点 这些骚扰作为传导骚扰出现尽管它们源于辐射骚扰 这种情况实际上是上述 项中所述的脉冲群对每一种选择的能代表冲击环境的波形应说明源的开路电压峰值和短路电流峰值 以便提供完整的有意义的描述偶尔地企图用能量来描述 分类 冲击以帮助选择冲击保护装置的额定值 但是这个概念会使人误解为过于简化 因为

32、在冲击所波及的电路元件之间的能量分配取决于源阻抗 包括交流电网 以及冲击保护装置的阻抗 单独以能量描述冲击不是独立的和有意义的 传送到终端设备的能量是重要的系数 但它取决于源和负荷设备或冲击转移保护装置 或两者 之间的分配在编制表 表 两张表格时采用了三种时间标度和频率范围 以区别性质不同的源并对它们的重要属性提供一般性的描述 骚扰度用开路电压表示其含义是在附近没有任何冲击保护装置时 在典型的轻载条件下的预期电压 对于反映线路几何结构和瞬变源耦合方式的现象电压以 为单位作为初步的近似 而与系统电压无关 对于操作瞬态 投切电容器和切除故障 瞬态电压与系统电压成正比因此用工频电压峰值的倍数表示电压

33、辐射高频现象辐射电磁环境的描述是基于对下述三类现象的评估 每类现象的波形均具有时域或频域的一般特性辐射的连续波 振荡骚扰辐射的瞬态脉冲骚扰不相关的辐射骚扰 这类骚扰的量化没有达成一致意见因此本指导性技术文件不论及由于每类现象的波形具有相似性所以能用有限的几个参数合理地表征其特性 给定的电磁现象只能属于其中的一类 或者看作是属于不同类型的几个波形的迭加一个给定的辐射电磁环境能通过这三类现象 用可接受的准确度描述也可以考虑利用波阻抗 近场和远场效应描述 下面各节中用表格指出了骚扰度给出各种现象的定义 给定位置的辐射电磁环境划分为几种类型的理论基础是 不同的类型对设备的作用能有不同的机理和不同的结果

34、表 低压交流电力系统中传导的单向瞬态的源和骚扰度范围现象属性和骚扰度单向瞬态时间标度典型源 接触电弧 雷电 雷电 熔断器动作上升时间持续时间出现率 脉冲群 多次 多次 极少持续时间 单次源阻抗被控制的 根据设备要求逐项考虑峰峰峰苛刻的 根据情况逐项考虑表 完现象属性和骚扰度单向瞬态时间标度所示的值是 均方根值 电力系统的开路电压 即现象出现时 系统中既没有接入大的负荷 也没有安装任何冲击保护装置 它们反映了这些瞬态的外部来源和耦合机理 且与系统电压无关 电流是建筑物内的电源线所承载的电流 而不是外部的雷电流 对建筑物的直接雷击会在电源线内产生较大的电流所示的值是在工频正弦波峰值处出现瞬态时的开

35、路电压 并与工频电压相加 这些瞬态是由内部的源产生的基本上与系统电压成比例瞬态的起始上升时间单次瞬态半峰值的宽度多重瞬态事件的总持续时间的数量级以所示单位表示表 低压交流电力系统中传导的振荡瞬态的源和骚扰度范围现象属性和骚扰度振铃波瞬态频率范围高频 中频 低频典型源 局部系统对脉冲骚扰的响应 建筑物对脉冲骚扰的响应 投切电容器上升时间持续时间出现率源阻抗经常 偶尔 不经常被控制的 根据设备要求逐项考虑峰峰峰峰苛刻的 根据情况逐项考虑所示的值为 均方根值 电力系统的开路电压 即现象出现时 系统中既没有接入大的负荷 也没有安装任何冲击保护装置 它们反映了这些瞬态电压的外部来源和耦合机理 与系统电压

36、基本无关所示的值为在工频正弦波峰值处出现瞬态时的开路电压 含工频电压 这些瞬态是内部源产生的 基本上与系统电压成比例瞬态的起始上升时间瞬态包络线半峰值的宽度辐射的连续振荡骚扰这些骚扰或为单个事件或为多个事件出现 由于有意的选择 或者由于无意的谐振耦合机理 可能与设备强耦合 对于本指导性技术文件来说 辐射振荡骚扰是一种在 频谱区间内至少含有平均功率的骚扰能用下列条件近似地表示 实际所遇到的值与受骚扰设备和骚扰源之间的距离很有关 更多的资料见附录表 辐射振荡骚扰的源和骚扰度范围 单位骚扰度现象 源 频带民用频段业余无线电所有频段 便携式除外移动式除外便携式和移动式除外 的所有源被控制的 根据设备要

37、求逐项考虑苛刻的 根据情况逐项考虑辐射的脉冲骚扰表 辐射脉冲骚扰的源和骚扰度范围上升率现象属性典型源上升时间骚扰度开放场对地雷击气体绝缘变电站断开开关敞开式变电站断开开关架空线路下方传导的雷电冲击和开关操作被控制的 根据设备要求逐项考虑苛刻的 根据情况逐项考虑在距离约大于 处 对于较短的距离 不能忽略感应耦合 这个问题仍在研究中骚扰度的幅值取决于雷击的距离和陡度 金属结构 建筑物和地形分布的屏蔽作用能有效地降低幅值骚扰的幅值与源的距离有很大的关系 它也取决于源现象的幅值 大致与系统运行电压成比例 这个事实一般可理解为 为了满足绝缘要求 对在较高电压下运行的源必须保持较远的距离 后面的情况不适用

38、于气体绝缘变电站由于辐射脉冲 瞬态骚扰的瞬时上升的重要特点所以尽管它们持续的时间短但会对设备产生影响 事实上实际的脉冲波形是非常复杂的 但由于受测量设备带宽的限制有时只能了解其一部分实际中所遇到的值与受骚扰设备和骚扰源之间的距离有关更多的资料见附录 由于该现象包括耦合到设备回路中的场因此脉冲的导数或上升率波前时间是该现象的重要属性本指导性技术文件中辐射脉冲骚扰的持续时间不超过 且在持续时间内极性改变的次数不大于 次 更多的资料在附录 中给出静电放电静电放电 是由于带电的人或物体接近另一个人或物体时发生的 接收器首先受到由电荷产生的电场的作用 然后当介质击穿时出现放电 并伴有性质复杂的瞬态电流

39、从而产生瞬态电磁场 现象与环境的温度 湿度 周围电介质的性质等有关电流表 给出了放电电流上升率的值 这是产生骚扰场时的重要属性 表中还给出了放电前的充电电压它是能量交换过程中的重要属性以及电流的幅值表中给出的充电电压值与电流上升率之间没有严格的对应关系 因为 事件的其他特性会影响到输出电流产生的场表 给出了接收器表面的瞬态电场强度和磁场强度是在距放电点 处测到的 进一步的资料见附录表 的源和骚扰度范围源 缓慢的 快速的上升时间持续时间出现率 单次 单次出现的频率源阻抗 阻性的容性的被控制的 根据设备要求逐项考虑苛刻的 根据情况逐项考虑与区域中的人数有关与源有关 手 工具 空手和物体与物体的绝缘

40、和尺寸有关表 由 引起的场强骚扰度的范围骚扰受控制的 根据设备要求逐项考虑苛刻的 根据情况逐项考虑环境的分类位置的类型附录 中给出的输出表提供了对在所列举位置出现的各种重要电磁现象选择合适的骚扰度作为其兼容水平的基本建议 这些建议为有关专业标准化技术委员会提供指导 它们不是产品技术规范因此列在附录 中此外应认识到实际环境的骚扰度以及设备的抗扰水平只是一些概率 因此不能给出明确界限的定义 相反地 在假定与指定兼容水平相对应的环境和指定设备之间的兼容性为两条概率分布曲线的卷积 这种考虑的重要性不能被过分强调 在描述给定位置的属性时某些属性不在规定的骚扰水平范围之内 如果超过了规定的范围则应选择更高

41、的骚扰度骚扰的侵入和设备端口电磁骚扰通过辐射和传导侵入设备 一个有用的概念是考虑如图 所示的一组端口通过这些端口骚扰进出被考虑的设备 骚扰现象的性质及程度与端口的类型有关所以在输出表中将考虑这种影响 电磁辐射骚扰从远处的或近处的源侵入设备因此其传播和耦合由远场或近场的特性决定 耦合到与设备相连的导体上而不是设备外壳上的辐射骚扰为传导骚扰 被编入传导骚扰下所列举的各种现象 表中所指的辐射端口只与穿过设备外壳而进入设备的辐射骚扰有关 外壳既可以是像屏蔽层金属室等那样的实际屏蔽也可以是像塑料外壳那样没有电磁效应的屏蔽物图 电磁骚扰进入设备的端口传导骚扰分不同端口的意义是反映电力系统与通信系统中可能出

42、现的不同类型的现象以及各系统中的重要接地惯例因为地经常作为设备的参考点 本分类法认为控制端口和信号端口是类似的所以这两种端口在输出表中用同一列表示 用户必须看到所示值与指定的系统导体之间所测到的骚扰相对应以差模 共模和不对称模表示当考虑骚扰电压时差模或为常模或为对称模电压是在两个载流导体之间出现的电压 共模或为不对称模电压是所考虑导体至少为 个对所选参考点的电压平均值 这个参考点可以是安全地线水管仪表架底座等 不对称电压是在所考虑导体中之一的导体与所选参考点之间测量的 三种电压不是独立的 例如在两个热导体和一个参考点的情况下 两个不对称电压向量之间的向量差是差模电压而这两个电压的向量和的一半是

43、共模电压 因此不对称电压之间的相位角 完全确定了与不对称电压幅值相关的差模电压和共模电压当考虑由相线 中性线和安全地线组成的交流电源时后者被选为参考点各种电压相应的幅值将取决于电源的接地方式特别是在低频情况当骚扰的波长 比所研究导体系统的尺寸长得多时认为是低频 例如 若在大楼接户线处把中性线连接到地和设备的接地导体上某些国家的典型作法 则大楼内部的共模电压将比差模电压小 因为在这种情况下尺寸通常很大并且从外部侵入设备的中性线对地的骚扰不会越过屏蔽接地点在中性线和保护接地为远方屏蔽接地的情况下 在其他某些国家的典型作法 或者在高频下 比系统尺寸小得多 差模电压会明显地被衰减 而共模骚扰占主导地位

44、 小的值在选择辐射骚扰耦合到导体回路的现象的骚扰度时 必须考虑回路的最大尺寸 例如由被考虑线路的长度所确定的最大尺寸 尤其是在高频下或者对于一个大系统 从电磁的观点来看两者是同义的 比如对于长的控制信号线由各自的导体和参考点形成的回路实际上有相同的尺寸感应电压实际上是相同的使共模现象占优势对信号控制媒介来说在居民区和商业区位置线路是相当短的但在医院机场或化学处理工厂则可能是相当长的 另一方面差模电压在很大程度上是由所考虑线路的转移阻抗一种把共模电流转换为差模电压的计算方法以及这些线路绝缘介质的衰减特性所决定的因此在源与设备端口之间的长距离的传播过程中差模高频骚扰会被显著地衰减系统电磁兼容设计的

45、一个重要观点是要认识到在不同系统如电力系统和数据通信系统的导体之间会存在显著的电压差 这些电压差是由在各自系统中出现的骚扰的幅值以及屏蔽接地和指定的或实施的接地 或者在特殊位置因故障而产生的接地所决定的 第 章所引用的骚扰度是对没有安装保护装置的情况给出的尤其是对交流电源然而诸如 滤波器或者安装在设备电源端口处的冲击保护装置其保护方案会由于保护接地导体和设备安装处的当地的地 之间的电压差而发生改变如表中所示这种情况促使考虑一种参考媒介使施加到参考导体上的骚扰电压属于不同系统每个系统都会有它们自己或不同的接地参考在附录 所示的输出表中 已经选择了骚扰度以定义在几种位置的推荐的兼容水平 在第 章第

46、 章和第 章中规定了由骚扰源引起的骚扰度及其属性 对每一类位置都给出了一张列有该位置主要电磁属性的表格并带有必要的解释说明选择抗扰度水平的基本原则方法如果不采用合适的作法那么设计制造安装和维护具有高抗扰度的设备会是一个代价很高的过程 因此应该仔细地选择抗扰度要求 建议的方法是应根据以下两点来选择抗扰度 设备使用处的电磁环境 可能出现的各种干扰的临界状态对于多功能设备的不同功能可能有不同的抗扰度特性例如与安全有关的功能宜比常规的功能具有更高的抗扰水平 因此 宜考虑更严格的方法 即设备在执行每一功能时都要求不受骚扰 然而要把这样选择抗扰度的规范作为一般性的要求是不现实的因为可得到的数据通常是不充分

47、或不确切的由于电磁环境具有统计特性 这是近年来被强调的 的一个观点 所以对同一设备的不同功能选择不同的抗扰度是相关的应该强调的是 对于多功能复杂系统 所建议的方法不仅仅只是相关的不确定度试验位置的不确定度抗扰度试验水平是在试验位置考虑的水平 试验水平是在确定的环境 以确定的测试方法测得的量的幅值 然而有几个不确定度会影响抗扰度试验仪表的精度和校准试验环境的定义设备安装的定义当满足有关标准中的所有技术规范时这些不确定度可以通过检查给定试验的重复性进行评估按标准中规定的测量类型和技术规范这些不确定度与所进行的测量类型有关 一般在 的范围内 注意有些用于测量或产生电磁场的试验装置由于谐振效应其误差最

48、高可达 然而 标准和测量方法是在不断完善的抗扰度试验的相关性主要决定于通过受试设备 某些端口连接的试验源和耦合网络能够模拟 中特定骚扰实际分布的程度 不能把标准化的试验认为是对实际中所遇到情况的完全再现应用情况的不确定度应用情况不确定度主要与靠近不希望出现的强源的可能性有关 因此 划分固定式设备和移动式设备是必要的不确定度的处理在预期的骚扰水平和抗扰度限值之间选择合适的裕度能有效地处理不确定度 从对每一功能选择的裕度中选出一种作为关键性功能 设备使用在被控制的环境中或是使用在不控制环境中或是完全没有控制的环境中 移动式设备 也会影响裕度的选择 因此 一个设备可以按其不同的功能在不同的水平下进行

49、试验 对每一功能选择合适的裕度宜由有关专业化技术委员会进行性能判据下面几个状态被认为包括了由干扰引起的所有后果由这些状态定义的判据与设备的性质工作任务以及与其相关的设备有关灾难性干扰可能引起死亡或严重伤害或大范围损坏或者可能导致其他明显损害后果的干扰临界干扰会对设备造成轻微伤害或大范围损坏或者可能导致其他严重损害后果的干扰重要干扰会对设备造成轻微的永久性损坏 或者会导致其他中等程度的损害后果的干扰轻微干扰会引起性能的短时丧失并且会有其他轻微损害后果的干扰微小干扰 只在容许的范围内引起性能丧失 并且不需要人工干预的干扰根据分类法干扰的临界状态不但取决于所考虑的设备 而且还与所考虑设备和外界之间的所有联系有关 应牢记对所关心设备来说是轻微的干扰可能会对包含此设备在内的系统造成灾难性的后果例如飞机通信系统的干扰另一方面抗扰度试验标准 系列 将试验结果分类如下在规定限值内性能正常功能或性能短时降低或丧失 但可自行恢复功能或性能短时降低或丧失 要求操作人员干预或系统复位功能降低或丧失由于设备部件或软件损坏或数据丢失功能不能恢复附录提示的附录关于典型位置类别的兼容水平的示例本附录中所包含的位置类别