电压跌落、短时中断和电压渐变抗扰度试验的要点及其对策(26页)

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Ⅲ. 采用抽头变压器的简易式试验仪器 采用抽头变压器的简易式试验仪器见图 6 所示，这是根据 标准的试验电压等级用0%、40%、70%和80%UT表示的 规定来设计的。变压器抽头切换用机械开关来实现。这是 一种价格便宜的试验仪器，可满足一般的试验要求。
开关1 相线
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Ⅱ. 用波形发生器和功率放大器的结构方式 图5是采用波形发生器和功率放大器结构方式构成的试验仪 器。这种仪器的结构比较复杂，造价也相对昂贵，但波形 失真小，跌落和中断的起始相位可任意设定。此线路加入 程控功能后，很容易实现电压渐变的控制。
图5 采用波形发生器和功率放大器结构方式的试验仪器
低于UT值的5% 低于UT值的5% 低于UT值的5% 低于UT值的5% 在额定电压下每相为16A（均方根值）。试验仪器要有能力 在80%额定电压时有带载20A为5秒的能力；在70%额定电 压时有带载 23A，在 40%额定电压时有带载 40A，各为3秒 的能力。（这一要求可以按被试品的额定稳态电流的情况 有适当降低）
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图3中的均方根电压是时间函数，其他的值由产品委员会 来规定。
图3 电压渐变（td为电压降低时间，ti为电压增加 时间，tS为电压减少持续时间）
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3 试验仪器 3.1 试验仪器的基本形式 试验仪器有两种基本形 式，以及根据若干规定试 验电平点派生出来的采用 抽头变压器的发生器： Ⅰ . 采用电子开关控制两 个独立调压器的试验仪器 图 4 是采用电子开关控制 两个独立调压器的试验仪 器。这是一种比较简单、 价格相对便宜的试验仪 器。当两个电子开关交替 闭合时，便可模拟电网电 压的跌落或升高。跌落或 升高的电压可事先设定。
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5 针对电压跌落试验的电源过电压、欠电压保护 对于电压跌落试验除非设备采用UPS或其他贮电措施（如在 停电时转为电池和蓄电池供电，或者设备中设有大容量的电 容，在停电期间利用电容器的放电来维持对设备的供电）， 否则设备肯定是会停止工作的。对于数字设备来说有一个现 场数据的采集和保护问题，然后才停机，在供电恢复的时 候，设备自动恢复现场数据，从断点处继续工作。但是有些 设备对电压渐变比对电压突变更为敏感，为了保护和贮存内 部数据，大多数数据处理设备有断电检测装置，以便在断电 时及时给出信号，让数据处理设备利用电源失效前的几毫秒 时间，及时保护现场数据。
b) 电压跌落（图示例子在tS时间內跌至额定值的40%。图中tr为 电压上升时间，tf为电压下降时间），均方根值图 图1 电压跌落（举例）
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图2 短时中断（tr为电压上升时间，tf为电压下降时间，tS为电压跌落持续时间）
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1 电压跌落、短时中断和电压渐变的产生 电压跌落是指电压偶然跌到大于10%～15%，持续时间为 0.5 周～ 50 周的电压变化；短时中断则是 100% 的电压跌 落。电压跌落可能是高压、中压和低压电网中偶尔产生的 短路、接地故障，或负荷突然出现大的变化所造成的。 电压中断则可能是故障情况下的连续快速重合闸造成的， 持续时间可能短于0.5秒。 电压跌落和短时中断可能造成的影响有：① 接触器跳闸； ② 电压调整器误动作；③ 逆变器的转换失败；④ 计算机 内存信息丢失等等。 电压跌落和中断不总是突变的，因为与供电网络相连的旋 转电机有一定的反作用时间，因此在一个大的电源网络 （如一个工厂的局部或一个地区的较大范围）断开时，电 压将由于有很多旋转电机连在电网上，这些电机在短时间 内将充当发电机运行，并为电网输送电力，使电网电压得 以渐变方式下降。
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电压跌落、短时中断和电压渐 变抗扰度试验的要点及其对策
钱振宇
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电压跌落、短时中断和电压渐变抗扰度试验的国家标准 为 GB/T17626.11（等同于国际标准 IEC61000-4-11）。文 中主要内容参考最近取得的标准修订稿写出。最新的国 家标准已于2007年10月在武汉修订。
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2.2 电压渐变（可选用） 本试验是考虑在额定电压与变动电压之间的渐变过程。这 里变动电压是由于负载的变化所引起的电压短时变动。电 压渐变的典型情况是电动机的启动。 优先采用的电压渐变持续时间、处于低电压的持续时间以 及电压的试验电平见表 3 所示。表中处于电压变动的斜率 是一个常数，但实际电压可以以阶跃形式变化，阶跃发生 在电压过零的位置上，每次阶跃不应大于UT值的10%，作 为电压渐变的恒定速率，阶跃应考虑为UT值的1%以下。
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表1 优先采用的电压跌落试验电平和持续时间
等级 a 1级 2级 3级 X级 b 半周波内 1周波内 完全跌落 完全跌落 电压跌落的试验电平和持续时间ts（50/60Hz） 按设备要求逐项进行 在25/30周波内为40%UT
在10/12周波 在25/30周波 在250/300周波 半周波内 1周波内 完全跌落 完全跌落 内为40%UT c 内为70%UT c 内为40%UT c X X X X X
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有些设备对电压渐变比对电压突变更为敏感，为了保护和 贮存内部数据，大多数数据处理设备有断电检测装置，以 便在断电时及时给出信号，让数据处理设备利用电源失效 前的几毫秒时间，及时保护现场数据。一旦电源恢复供 电，使设备能按正确方式启动。然而有些断电检测装置对 于电源电压的渐变不能作出快速反应，以致在断电检测装 置给出信号之前，直流电源的输出电压已经降到最低运行 电压以下，此时数据便将丢失。在这种情况下的电源恢复 供电，数据处理器也就不可能再正确启动。 标准规定了几个不同的试验来模拟电压的突变情况，对其 中的电压渐变也作为一种试验形式给出，但仅用在特殊和 认为必要场合（迄今，在常用产品标准还没提到电压渐变 问题）。
峰值冲击电流的容量（对 对试验仪器没有限定。但是对于250V至600V的电源，试验 电压渐变无要求） 仪器的最大峰值电流不超过 1000A；对 200V 至 240V 的电 源，试验仪器的最大峰值电流不超过500A；对100V至120V 的电源，试验仪器的最大峰值电流不超过250A。
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2 试验等级 注意，标准中试验电压等级中规定的试验电压是以设备的 额定工作电压UT为基准的。
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2.1 电压跌落与短时中断 额定电压与变动电压之间的电压变化是一次突变，突变的 启停可发生于电源电压的任何相位上。试验电压等级用 0% 、 40% 、 70% 和 80%UT 表示，相当于额定电压突降 100%、60%、30%和20%。 对于电压跌落，优先采用的试验等级和试验持续时间见表 1。相应的例子见图1a和图1b。 对于短时中断，优先采用的试验等级和试验持续时间见表 2。相应的例子见图2。 表 1所示的优先试验等级具有比较适当的严酷程度，它反 映了现实环境中的电压跌落情况，但不等于说通过了这里 的试验，设备便能应对所有情况下的电压跌落，更加严格 的跌落情况，例如 1 秒下的 0%UT 跌落，以及平衡三相电 源的跌落等，可以在产品委员会中考虑。
a. 由IEC61000-2-4标准来分类； b. 由产品委员会来规定，对于直接或间接联到公共电网的设备，试验电平不应 低于2级； c. “25/30周波”，其中“25周波”用于50Hz的试验；“30周波”用于60Hz的试验。
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表2 优先采用的短时中断试验电平持续时间 等级 a 1级 2级 3级 X级 b 短时中断的试验电平和持续时间ts（50/60Hz） 按设备要求逐项进行 在250/300周波内为0%UT c 在250/300周波内为0%UT c X
表3 优先采用的电压渐变试验 电压试验电平 70% X a 电压减低所需 处于低电压的 的时间（td） 时间（ts） 突变 1个周波 X a X a 电压上升所需的时间 （ti）（50Hz/60Hz） 25/30个周波 b X a
a. 由产品委员会规定； b. “25/30 周波 ” ，其中 “25 周波 ” 用于 50Hz 的试验； “30 周波 ” 用于 60Hz 的试 验。
开关2 变压器 中线 电压表
图6 采用抽头变压器的简易式试验仪器
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3.2 对试验仪器的基本性能要求 试验仪器的基本性能要求见表4，试验所选用的试验仪器的 实际性能应等于或优于表4的要求。
表4 试验仪器的基本性能
空载时的输出电压 带载情况下在试验仪器输 出端的电压变化 100%输出，0A至16A 80%输出，0A至20A 70%输出，0A至23A 40%输出，0A至40A 输出电流的容量 按表1要求，跌停电压值有±5%的误差
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· 对于三相系统的电压跌落，通常是一相、一相地进行试 验，如图7所示。只有特殊请况下才对三相同时做试验，这 时要求三套仪器要同步进行试验。
图7 三相电圧跌落试验试
· 对于三相系统的短时中断试验，要求三相应同时跌落。 · 对于带有多根电源电缆的被试品，应分别对每一根电源电 缆进行试验。 · 对于某些需要做电压渐变试验的被试品，同样在最有代表 性的工作模式下进行三次试验，一次试验与另一次试验之 间的时间间隔为10秒。
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图4 采用电子开关控制两个独立调压 器的试验仪器
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电子开关可以由可控硅或双向可控硅来担当，由于这种电 子开关通常被设计成电压过零时接通，电流过零时断开， 所以只能模拟起始和跌落电压为0°和180°的情形。尽管 这种线路不能模拟任意角度的起始相位，但已能满足一般 电气和电子设备的电压跌落和中断试验的要求，所以还是 获得了广泛的应用。 当电子开关采用 MOSFET 和 IGBT 担当时，用该线路还能 模拟起始相位为任意角度的电压瞬变情形。 线路中的调压器可以人工调整，也可以设计成由电动机自 动调整。 当用电动机控制电压的连续调节时，还能模拟电压渐变现 象，只是由于电动机和调压器调节部分的惯性，渐变的调 节过程不能做得太快。
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4 试验方法 · 试验仪器要以尽可能短的电源电缆与被试品连接。 · 根据产品标准对电压跌落与中断试验的要求进行试验。 试验做三次，两次跌落期间至少间隔10秒。并且要求被试 品在有代表性的工作模式下进行这些试验。 · 对于电压跌落试验通常选择电压过零的试验仪器已经足 够了。如果产品委员会和产品规范要求选择在特定角度上 进行试验，则应优先在每一相上选择45°、90°、 135°、180°、225°、270°和315°上进行试验。 · 对于短时中断，要按产品委员会指定的最坏情况的角度 上进行试验。如无特殊规定，则推荐在每一相的 0 °上进 行试验。
a. 由IEC61000-2-4标准来分类； b. 由产品委员会来规定，对于直接或间接联到公共电网的设备，试 验电平不应低于2级； c. “250/300周波”，其中“250周波”用于50Hz的试验；“300周波”用 于60Hz的试验。
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a) 电压跌落（图示例子在25个周波內电压减小至额定值的70%， 例中跌落在电压过零处发生），正弦波形图
未完
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续表4 试 验 仪 器 带 1 0 0 Ω 电 阻 低于额定电压UT的5% 时，实际输出电压的瞬时 过电压或欠电压情况 在图 1b 和图 2 中，试验仪 在1μs至5μs之间 器带 100 Ω电阻性负载， 在突变时的电压上升（或 下降）时间tr（或tf） 移相（如有需要） 0°至360° 相对于工频的电压跌落、 低于±10° 短时中断的相位关系 试验仪器的过零控制 ±10° 完