PDF《电能质量监测装置的电磁兼容设计和试验》

2006 装置的干扰端口定义可参照 IEC TC95 量度继电器 和保护设备委员会提出 量度继电器和保护装置的 电磁兼容要求( IEC 60255- 26) 的提案, 把量度继 电器和保护装置的端口分为

6 类具体定义如下[

2 ] : ! 通信端口为通信系统或者控制系统提供的与装置 永久连接的低能量信号接口;

# 外壳端口是装置的 物理边界, 该端口是电磁场辐射或接收的主要媒介;

$ 功能接地端口是装置连接到大地的端口;

% 输入 端口是为了实现某些功能, 装置被激励或控制的端 口, 如, 电流、 电压互感器, 二进制的状态量, 模拟量 输入等;

&

输出端口是装置实现预定的操作端口, 如 继电器线圈、 光耦、 模拟量输出;

'

电源端口为装置 的交流/直流辅助激励量输入.

3 装置的电磁兼容设计 装置中第一个关键的部件是电源, 如果电源的 抗干扰能力上不去, 则从其他端口耦合的干扰都可 以通过电源构成回路. 安装电源滤波器, 这是任何一 个设备或系统满足电磁兼容要求的一个最基本的方 法[3] . 电源滤波器是一种低通滤波器, 它允许直流或

50 Hz 工作电流通过, 而不允许频率较高的工作电 流通过.选择电源滤波器, 要考虑它的额定电压、 电流, 能适应的温度范围, 插入损耗, 体积大小. 在确定 滤波器的电流时, 要留有至少 50%的余量, 以使滤波 器始终工作在最佳状态.滤波器一定要安装在设备 离电源入口处最近的地方, 滤波器的电源输入线越 短越好, 滤波器的输入线和输出线不能重叠捆绑. 另外, 滤波器的外壳一定要良好接地, 即良好接到金属 机壳上[4] . 满足了上述的几个条件, 滤波器就会发挥 它应有的作用, 在设备的电磁兼容性上, 用好电源 滤波器, 能起到一半以上的作用. 图2是在快速瞬变 脉冲群试验(EFT/B)峰值为

500 V 时是否安装电源 滤波器的差模试验波形比较. 另外, 装置采用供电的 AC/DC 开关电源输入对地、 输出对地和输入对输出 的耐压性能为

2 kV( AC) , 输出之间为

500 V( AC) . 这样, 开关电源和滤波电路组合在一起, 能够很好地 抑制浪涌电压和快速瞬变脉冲群. 在电源输入端口加一铁氧体磁珠后, 用示波器 在输出端观察波形.图3对比可看出铁氧体磁珠对 EFT/B 干扰具有较大的抑制作用.另外, 在电源输 出端口对地加 0.01 μ F 陶瓷电容器或钽电容器, 也 可以抑制共模 EFT/B, 但效果不如使用铁氧体磁珠. 该装置的主要监测对象是电压、 电流等电量. 图4是信号输入通道前面的前端保护电路.压敏电阻、 瞬变电压吸收管( TVS) 与电感、 电容等通过配合使 用, 对抑制干扰具有很好的效果.在实际使用中, TVS 和压敏电阻选用的标称电压值一般分别为保护 电压的 1.2 和1.4 倍[5] .以雷击浪流电压试验为例, 当浪涌电夺产生时, TVS 由于响应速度快首先作用, 箍位住浪涌电压的波头, 随后 TVS 的箍位电压加上 电感 L 上的瞬态电压导致压敏电阻和气体放电管分 别起作用, 把主要的浪涌能量转移到压敏电阻和气 体放电管上, 这样的保护电路既有较快的响应速度, 又具有较大的电流吸收能力, 图5浪涌 1kV 输出试 验保护电路前端与后端波形比较, 从图中看出, 浪涌 的大部分能量被吸收, 并且衰减的速度非常快[6] . 图6为EFT/B

1 kV 差模试验保护电路前端与后端波 形比较, 保护电路对电快速瞬变脉冲群也有很好的 抑制作用. 在接地方面, 监测装置采用了浮地- 屏蔽接地方 式, 即把模拟信号和数字信号的工作地悬浮, 而对装 置外壳机箱屏蔽接地.浮地方式可使监测装置的微 机系统不受大地电流的影响, 提高了装置的抗干扰 性能. 装置外壳机箱采用屏蔽接地, 无论从防止静电 干扰和电磁感应干扰的角度, 还是从人身设备安全 图2有无电源滤波器 EFT/B