GB T 22840-2008 工业机械电气设备.浪涌抗扰度试验规范.pdf
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1、ICS 29020J 09 囝雪中华人民共和国国家标准GBT 22840-20082008-12-30发布工业机械电气设备浪涌抗扰度试验规范Electrical equipment of industrial machines-Test specifications for surge immunity20100201实施宰瞀徽鬻瓣警矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会“1”目 次前言引言1范围2规范性引用文件3术语和定义4基本原则-41开关瞬态42雷电瞬态43瞬态的模拟44试验等级的选择要求5试验优先选择的等级-51试验优先选用的等级范围52按安装情况对试验等级的选择53电子设备在不同地区安装
2、的示例6试验目的、试验设备及试验配置61试验目的62试验发生器63耦合去耦网络64试验设备的配置65 EUT电源试验的配置66非屏蔽不对称工作互连线试验的配置67非屏蔽对称工作互连线通信线试验的配置68屏蔽线试验的配置69施加电位差试验的配置610其他试验的配置611试验条件7试验程序71概述72实验室条件73在实验室内施加浪涌8试验结果的评定9试验报告附录A(资料性附录)试验的有关说明一GBT 22840-2008,440000400,0玎nMHMMMMM坫刖 罱GBT 22840-2008本标准的附录A为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国工业机械电气系统标准化技术委员
3、会(SACTC 231)归口。本标准起草单位:广州数控设备有限公司、北京凯恩帝数控技术有限公司、沈阳高精数控技术有限公司、固高科技(深圳)有限公司。本标准主要起草人:张玉洁、何敏佳、杨洪丽、李本忍、杨堂勇、邵国安、刘文锋、尹震宇、龚小云。GBT 22840-2008引 言本标准的目的是建立一个基本试验规范,以评定工业机械电气设备在遭受来自电力线和互连线上高能量骚扰时的性能。本标准提出了工业机械的电气、电子设备及控制系统对由开关和雷电瞬变过电压引起的单极性浪涌(冲击)的抗扰度试验的基本要求、试验设备及配置、试验方法及程序和与不同环境及安装状态有关的试验等级。本标准的制定参照了GB 52261 2
4、002IEC 602041:2000机械安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件、GBT 210672007工业机械电气设备 电磁兼容通用抗扰度要求等标准。1 范围工业机械电气设备浪涌抗扰度试验规范GBT 22840-2008本标准规定了工业机械的电气、电子设备及系统(以下可简称为“设备”)对由开关及雷电瞬变过电压引起的单极性浪涌(冲击)抗扰度的基本试验要求、试验设备及配置、试验方法及程序、试验结果评定及试验报告的编写,也规定了与不同环境及安装状态有关的优先选择的试验等级。本标准适用于额定电压不超过ACl 000 V、DCI 500 V,额定频率不超过200 Hz的工业机械的电气、电子设备及
5、系统或电气设备及系统的部件的浪涌(冲击)的抗扰度试验。注:本标准不对绝缘物耐高压的能力进行试验,也不考虑直接雷。抗扰度试验可适用于设备的:研发试验;型式试验;验收试验;生产试验。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GBT 4365 2003 电工术语 电磁兼容(idt IEC 60050(161):1990)GBT 21067 2007工业机械电气设备 电磁兼容通
6、用抗扰度要求3术语和定义GBT 4365-2003确立的及下列术语和定义适用于本标准。31浪涌(冲击)surge沿线路或电路传送的电流、电压或功率的瞬态波,其特征是先快速上升后缓慢下降。修改GBT 1762652008,定义319注1:电压浪涌的时间参数为:a)上升时间是从峰值的10至90的上升时间(1090上升时间)b)持续时间是波的上升沿和下降沿之间50峰值的持续时间(5050持续时间)。注2:浪涌(冲击)可简称为浪涌。32瞬态transient在两相邻稳定状态之间变化的的物理量或物理现象,其变化时间小于所关注的时间尺度。GBT 4365 2003,定义161020133抗扰度immuni
7、ty装置、设备或系统面l临电磁骚扰不降低运行性能的能力。EGBT 4365 2003,定义1610120GBT 22840-200834系统system通过执行规定的功能来达到特定目标的、由相互依赖部分组成的集合。EGBT 176265 2008,定义321注:系统被认为用一假想的界面将与环境和其他外部系统分离,该界面切断了他们之间的联系。通过这些联系,系统受到环境和外部系统的影响,或者系统本身对环境和外部系统产生影响。35受试设备equipment under test,EUT用来接受试验的设备。修改GBT 176265一z008,定义31036电源线power lines从电源(交流或直流
8、电压)引出的线路。37控制线control lines所有用于控制、信号传输及测量的线路。38平衡线balanced lines一对被对称激励的导体,其差模到共模的转换损失小于20 dB。39互连线interconnection lines包括io线(输入输出线路)、通信线、平衡线等连接线。修改GBT 176265 2008,定义316310波前时间front timeT1浪涌(冲击)电压的波前时间T1是一个虚拟参数,定义为30峰值和90峰值两点之间所对应时间间隔T的167倍(见图1和表1)。浪涌(冲击)电流的波前时间T,是一个虚拟参数,定义为10峰值和90峰值两点之间所对应时间间隔T的125
9、倍(见图2和表1)。EGBT 176265 2008,定义311表1 12 ps50 ps8 j,s20斗s波形参数波前时间 半峰值时间上升时间 持续时间类 型 (1090) (5050)开路电压 12 50 1 50短路电流 8 20 64 1 6注:12 ps50tzs和8 ps20 ps波形是按GBT169271 1997规定确定的。U1 0GBT 22840-2008波前时间:Tl一167T一12(1土30)ps半峰值时间:T250(i士20)ps图1开路电压波形(12 Its 150 ps)B 1;, 虐T 、 t,30T1波前时间:T。一125T一8(120)p8半峰值时间:Tz一
10、20(1土20)ps图2短路电流波形(8 y,s20 ps)311上升时间rise time脉冲瞬时值首次从给定下限值上升到给定上限值所经历的时间。EGBT 176265 2008,定义317注:除特别指明外,下限值和上限值分别为脉冲幅值的lo和90。312半峰值时间time to half-value丁2浪涌的半峰值时间T:是一个虚拟参数,它定义为虚拟起点0。(见图1)和电压(电流)下降到半峰值时的时间间隔。修改GBT 1762652008,定义3223313持续时间duration规定波形或特征存在或持续的间隔绝对值。GBT 176265-2008,定义37314第一级保护primary
11、protection防止大部分能量超越指定界面传播的措施。3CnT 22840-2008315第二级保护secondary protection抑制从第一级保护让通的能量的措施。它可以是一个特殊装置,也可以是EUT固有的特性。316电气设备组electrical installation用来实现某种特殊目的或多种目的并有协调特性的一组有关电气设备。4基本原则41开关瞬态系统开关瞬态与以下内容有关:a) 主电源系统切换骚扰,例如电容器组的切换;b)配电系统内在仪器附近的轻微开关动作或者负荷变化;c)与开关装置有关的谐振电路,如晶闸管id) 各种系统故障,例如对设备组接地系统的短路和电弧故障。42
12、雷电瞬态雷电产生浪涌电压的主要原理为:a)直接雷击于外部电路(户外),注入的大电流流过接地电阻或外部电路阻抗而产生电压;b)在建筑物内、外导体上产生感应电压和电流的间接雷击(即云层之间或云层中的雷击或击于附近物体的雷击,这种雷击产生电磁场);c)附近直接对地放电的雷电人地电流耦合到设备组接地系统的公共接地路径。43瞬态的模拟瞬态的模拟按下列方法:a)信号发生器的特性应尽可能地模拟41及42所述;b)如果干扰源与受试设备的端口在同一线路中,例如在电源网络中(直接耦合),那么信号发生器在受试设备的端口能够模拟个低阻抗源;c)如果干扰源与受试设备的端口不在同一线路中(间接耦合),那么信号发生器能够模
13、拟一个高阻抗源。44试验等级的选择要求本标准按GBT 21067对工业机械电气、电子设备及系统的通用抗扰度要求以及有关产品类(或产品)标准的要求,规定了不同试验等级及试验参数(见51)。5试验优先选择的等级51 试验优先选用的等级范围试验优先选择的等级(试验等级)范围如表2所示。表2试验等级开路试验电压kV等 级(士10)1 052 103 204 40 待定注:为开放等级,可在产品技术条件中具体规定。4GBT 22840-2008具体试验等级可视安装情况来选择(见52)。52按安装情况对试验等级的选择521 1类有部分保护的电气环境所有引入电缆都有过电压保护(第一级)。各设备由地线网络相互良
14、好连接,并且地线网络系统不会受到电力设备或雷电的影响。浪涌电压不能超过500 V。开关操作在室内产生干扰电压。电子设备有与其他设备完全隔离的电源(见表3)。表3按安装情况对试验等级的选择试验等级kV安装类别 电源 不平衡工作电路线路 平衡工作电路线路 SDBD日耦合方式 LDB耦合方式 耦合方式 耦合方式线线 线一地 线一线 线地 线线 线地 线一线 线地1 0 5 05 052 0 5 10 05 10 10 053 10 20 1 0 20 2004 20 400 20 4 00 200注:DB数据总线(数据线);SDB短距离总线;LDB长距离总线。8距离从10m到最长30Ill,有特别的
15、结构并经过专门的布置。对10 nl以下的互连电缆不做试验,仅第2类适用。b通常带第一级保护进行试验。522 2类电缆隔离良好,甚至短的走线也具有隔离良好的电气环境设备组通过单独的地线接至电力设备的接地系统上,该接地系统几乎都会遇到由设备组本身或雷电产生的干扰电压。电子设备的电源主要靠专门的变压器来与其他线路隔离。浪涌电压不能超过1 kV。本类设备组中存在无保护线路,但这些线路隔离良好,且数量受到限制(见表3)。523 3类电源电缆和信号电缆平行敷设的电气环境设备组通过电力设备的公共接地系统接地,该接地系统几乎都会遇到由设备组本身或雷电产生的干扰电压。在电力设施内,由接地故障、开关操作和雷击而引
16、起的电流会在接地系统中产生幅值较高的干扰电压。受保护的电子设备和灵敏度较差的电气设备被接到同一电源网络。互连电缆可以有一部分在户外但紧靠接地网。浪涌电压不能超过2 kV(见表3)。设备组中未有被抑制的感性负载,并且通常对不同的现场电缆没有采取隔离。524 4类互连线作为户外电缆沿电源电缆敷设(这些电缆被作为电子和电气线路)的电气环境设备组接到电力设备的接地系统,该接地系统容易遭受由设备组本身或雷电产生的干扰电压。在电力设施内,由接地故障、开关操作和雷击产生的几千安级电流在接地系统会产生幅度较高的干扰电压,电子设备和电气设备可能使用同一电源网络。互连电缆象户外电缆一样走线甚至连到高压设备上。浪涌
17、电压不能超过4 kV。5GBT 228402008这种环境下的一种特殊情况是电子设备接到人口稠密区的通信网络上,此时在电子设备以外,没有系统性结构的接地网,接地系统仅由管道、电缆等组成(见表3)。525 类在产品技术条件中规定的特殊环境类为接产品技术条件规定选择的开放实验等级。53电子设备在不同地区安装的示例电子设备在不同地区安装的示例见图3、图4及图5。图3在有公共参考地系统的大楼内用屏蔽实现浪涌保护的示例图4在公共参考地系统分开的大楼内实现第二级浪涌保护的示例图5室内一室外设备的第一级和第二级浪涌保护示例6试验目的、试验设备及试验配置GBT 22840-200861试验目的该试验的目的是检
18、验EUT对由以下现象所引起的单向瞬态的抗扰度:电网中的切换现象(例如:电容器组的切换);电网中的故障;雷击(直接或间接雷击)。根据源与EUT的相对阻抗,感应电压浪涌可产生不同的影响:如果受试设备相对源有较高的阻抗,浪涌将在EUT端子上产生一个电压脉冲;如果受试设备的阻抗相对较低,浪涌将产生一个电流脉冲。可通过由过压抑制器所保护的输入电路来具体说明这种特性:只有过压抑制器不击穿,则输入阻抗较高;而当击穿时,则输入阻抗变得非常低。实际试验应同这种特性相对应,试验发生器应不仅能对高阻抗输出电压脉冲,而且能对低阻抗输出电流脉冲(组合波发生器)。试验适用于:工业机械的电气、电子设备及控制系统;他们的交流
19、或直流电源线或端子,输入输出控制和信号线或端子;线与线或线与地之间。注:这种组合试验取代了分别进行的电压或电流试验。62试验发生器621 试验发生器的电路原理能产生12 ps50 ps开路电压波形、8 ps20 ps短路电流波形(见表1)的信号发生器被称为组合波浪涌信号发生器(CWC)或混合信号发生器。图6为组合波信号发生器的电路原理图。选择不同元件R。R。R。、R。、L,和c。的值,以使信号发生器产生12“s50,us的电压浪涌(开路状态)和8s20 ps的电流浪涌(短路情况),此时信号发生器的等效输出阻抗为2 n(浪涌信号发生器的等效输出阻抗为开路输出电压峰值与短路输出电流峰值之比)。U图
20、6组合波信号发生器的电路原理622试验发生器特征与性能开路输出电压:在05 kV40 kV范围内能输出;浪涌电压波形:见图1和表1;开路输出电压容差:士10;短路输出电流:在025 kAy20 kA范围内能输出;浪涌电流波形:见图2和表1;短路输出电流容差:士10;极性:正负;相位偏移:随交流电源相角在00180。变化;重复率:每分钟至少一次;GBT 22840-2008应使用输出端浮地的信号发生器。623试验发生器的特性校验应校验信号发生器的特性,应按以下要求测量信号发生器的最基本特性:信号发生器的输出应与有足够带宽和电压量程的测量系统连接,以监视波形的特性。信号发生器的特性应在充电电压相同
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