隔离变压器在电源线浪涌抗扰度试验中的应用

绝缘变压器在电源线浪涌抗干扰测试中的应用theuseofisolationtransformersinsurgeimmunitytestonpowerlines摘要雷击(冲击)的抗干扰性测量符合标准GB/T 17626.5，是产品抗干扰性测量中最常见的项目之一。 本文重点介绍了雷击抗干扰性测试对电源线耦合/去耦网络的测试规范和测试方法，并根据标准要求探讨了电源线耦合/去耦网络在实际应用中面临的问题以及采用绝缘变压器的意义和对容量的要求。关键词GB/T 17626.5； 耦合/解耦网络绝缘电压器Abstractsurgeimmunitytest、correspondingtothestandard : GB/t 17626.5、isonofthemostcommonanti-interferenceabilitytesting。thiserationmentmailyintroductesthementricrementsandtemetofthepowerlinecoupling/decuplingnetworksinsurgeimmunitystest .inaccorsardensitywiththerequirementofthestrandittionsovethepowerlinecoupling/codelecoplingnetworkprompracticalicalapplicationalKeywordsGB/T 17626.5； Coupling/decoupling network； 解决方案变换器国家标准GB/t 17626.5 (同等采用iec 61000-4-5 )是一些最重要的干扰度测试之一，只要电网供电的电子和电气设备有干扰度测试要求，就必须进行该测试。根据试验设备的端口类型，标准规定了适合交流或直流电源端口施加浪涌的低阻抗源(1.2/50s复合波发生器)，产生开路电压的波阵面时间为1.2s，开路电压的峰值时间为50s，开路电压的峰值时间为50s这2种复合波发生器另一个是适合要施加到通信线路端口的高阻抗源(10/700s组合波发生器)。 在实际使用中，采用交流或直流电源端口中的最多低阻抗源发生器的发生器。本文重点介绍了用于电源端口浪涌试验的耦合/去耦网络，以及为配合电源线进行浪涌试验而采用的绝缘变压器。1在电源端口进行浪涌试验的耦合/去耦网络从浪涌发生器向被试线施加浪涌信号时，需要耦合/解耦网络耦合网络是从一个电路向另一个电路传送信号能量的电路。解耦网络是用干法防止施加在线路上的浪涌冲击影响其他未试验的装置、设备、系统的电路。为了描述和分析方便，在图1和图2中示出了用于在单相电源线上进行测试的耦合/解耦网络的例子。 图1是适于线-线耦合(差分模式耦合)的线路图2是适于线-地耦合(共模耦合)的线路图。比较耦合/解耦网络的定义，差分模式耦合可以由18F的电容器实现，并且浪涌信号从发生器的输出耦合到电源线的l与n之间。 差分模式耦合是经由耦合电容器将产生器的输出耦合在电源线的一条线与另一条线之间，并且因此原则上可以在电源线的n与l之间耦合产生器的输出。共模耦合在9F 10线路上实现。 发生器的一端与保护地(PE )连接，另一端经由9F 10线路与l或n的某一线路连接。 因此，将共模测试的浪涌信号施加在电源线(l或n )与地线(PE )之间。 原则上，将浪涌信号同时施加到l和PE上，并且在n和PE之间也允许。去耦电路由图1和图2框中的电感和电容器负责。 根据线路的布局可知，电感l兼作差动模式滤波器与共模式滤波器的作用。 3个去耦电容器具有各自的作用，负责l与n之间并联连接的共模滤波器，负责l与PE、n与PE之间并联连接的共模滤波器。 复合波发生器图1交/直流线(单相)的线-线耦合图2交/直流线(单相)线-地耦合解耦电路对浪涌信号(包括丰富的高频分量)提供高阻抗，尽可能阻止浪涌波形进入电网，同时使商用频率和直流电源能够顺利地向被测设备供电。 为了避免由去耦网络引起的被试验设备侧的电源电压的降低，以基准规定电感器的电感量，相对于额定电流，25A以下的去耦电感为1.5mH以下。 当额定电流大于或等于25A时，去耦电感的值应当适当地减小。 由于电感器的电感量有限，发电机通过耦合/去耦网络后的开路电压和短路电流的波形中规定了允许变动的允许范围(详情参照标准的表6和表7。 在此省略)。关于去耦电容器的容量，在标准中未指示参考值，但是在标准中提及两个要求“未连接被试验设备时，去耦网络的电源端子上残留的浪涌电压不得超过施加的容许试验电压的15%，或取耦合/去耦网络的额定电压峰值的2倍大小。当未连接测试设备并且开路了耦合/解耦网络的输入端子时，未施加浪涌线上的残馀浪涌电压不得超过最大可施加电压的15%。 他说标准的这两个要求被认为是去耦电容器的选择的依据。 正如我们对市面上的浪涌设备所知，大部分设备的这些去耦电容都采用10F的高压电容。2电源线耦合/去耦网络在浪涌试验中面临的实际问题进行电源线的浪涌试验时面临的实际问题是试验室的电源开关跳闸问题。 试验发生器的浮空问题。试验室电源开关跳闸问题在试验室进行浪涌试验时，常遇到的第一个问题是电源线耦合/去耦网络在试验室接通电源的瞬间发生试验室电源开关跳闸。 我们研究了这些试验室的供电线路，发现这些试验室有共同的特点。 也就是说，采用了漏电保护开关。为了使图1和图2的单相耦合/解耦网络具有相对良好的解耦效果，图中的三个解耦电容器的电容实际上使用了10F。 其中，通过称为l对PE电容器流过的电流由试验室的漏电保护开关作为漏电电流处理，在220V系统中，该电流的值如下I=220/1/(2FCC ) =220 (23.14501010-6 )=0.69 a由于远远大于漏电保护开关的动作电流设定值(一般为30mA )，实验室的漏电保护开关必定会跳跃。解决试验室漏电保护开关跳闸的一种方法是跳过漏电保护开关进行布线，该方法的最大缺点是试验室功耗安全受到了影响。试验发生器的浮空问题在试验室进行浪涌试验时，常遇到的第二个问题是试验发生器的浮空问题。在GB/T 17626.5标准的“信号发生器的特征和性能”一节(见标准的6.1.1节)中，特别建议使用输出端子漂移的信号发生器。 这里的“浮地”主要是为了通过发生器的公共输出端(COM )和耦合/去耦网络的接地端子(PE )浮动来满足差动模式耦合的需要。如从图1看到的，浪涌信号被加在电源线的l与n之间，因为连接到耦合/解耦网络的n线的发生器的输出(SURGE )经由10F的电容与耦合/解耦网络的l线连接。当所述布线的情况对应于所述振荡器的输出端不浮动，即当所述振荡器的COM端子通过所述耦合/解耦网络的PE时使n和PE短路。 正常情况下n和PE的电位几乎相等，因此该实验没有接线的危险性，实验还在进行中。如上所述，差分模式耦合的分析指出“差分模式耦合通过耦合电容将发电机的输出耦合在电源线的一条线与另一条线之间，因此原则上也允许将发电机的输出耦合在电源线的n与l之间”。 此时，如果所述发生器的输出不是浮动的(如果所述发生器的COM端子通向所述耦合/解耦网络的PE )，则对应于利用如当前的差分模式耦合布线使l和PE短路。 在这种情况下，l和PE可能会短路，导致试验室电源接通的保险丝熔断。 如果不想发生这种情况，浪涌试验设备的壳体就可以浮起(壳体不接触试验室的保护地)，这样浪涌试验设备的壳体就变成与l线相同的电位，对试验者的安全性造成威胁。3绝缘变压器的应用为了解决上述两个浪涌试验的问题，采用绝缘变压器(环3 )应该是较好的解决方案。图3绝缘变压器绝缘变压器最初是二次变比1:1的变压器。 由于二次与大地(PE )之间没有直接接地关系，因此即使将图3的绝缘变压器连接在图1和图2的交流电源电路上，在l、n与PE之间连接共模电容(参照图4 )，PE线中也不流过电流，电流仅在l、n线之间流过。 二次电流换算成一次线时，该电流也仅在一次l、n之间流动，决不构成使试验室漏电保护开关动作的漏电。 因此，采用绝缘变压器可以消除试验室漏电保护开关的误动作。图4绝缘变压器与耦合/解耦网络的连接接着，由于变压器的二次与大地之间悬浮，因此即使测试发生器的输出没有悬浮，差动模式耦合器在电源线的l与n之间施加浪涌信号，或者在n与l之间测试设备的框体带电，对于测试者来说，测试中的便利性和安全性也增加了。4对绝缘变压器容量的要求浪涌试验的耦合/去耦网络由于耦合电容和去耦电容的电容较大，因此即使未连接被试验设备，绝缘变压器的二次侧也流过较大的电流，这是选择适用的绝缘变压器时必须注意的问题。 在差分模式耦合的情况下产生最大电流，如图5中所示。三个去耦电容均为10F，去耦电感为1.5mH组合波发生器的等效内阻为8(标准值)图5差动模耦合时的绝缘变压器二次线电流计算由图可知，绝缘变压器的二次电流由I1、I2、I3三路构成I1=220/1/(2FCC ) =220 (23.14501010-6 )=0. 69 aI2=220/1/(2FCC/2 ) =220 (23.1450510-6 )=0. 34 aI3=220 /j2 f 2L R (1/j2 f C)=220/ j 23.14501.510-38 (1/j 23.14501810-6 ) =220 /j0.942 8-j176.616 1.25A总电流：i=i1 i2 i3=0.69 0.34 1.25=2.28a即，绝缘变压器未接入被测设备的情况下，由于耦合/解耦网络的存在，绝缘变压器需要追加供给2.28A电流。 在220V系统中，即使不考虑被测试设备的容量，也必须考虑绝缘变压器的2.28220=503 va (相当于0.5 kva )的无功功率。5绝缘变压器电容的应用实例在绝缘变压器上实施浪涌电阻测试的例子是电子式电能表，由于电能表的参考电压有57.5V、100V、220V和380V等几个，因此测试所需，常用的方法是在耦合/解耦网络之前进行变压器或固定抽