IEC 61000-4-242015AMD12023 修改件1-电磁兼容性（EMC）-第4-24部分试验和测量技术-HEMP传导干扰保护装置的试验方法标准立项发展报告

电磁兼容性（EMC）第4-24部分：HEMP传导干扰保护装置的试验方法修改件1标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Amendment1-Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-24:Testingandmeasurementtechniques-TestmethodsforprotectivedevicesforHEMPconducteddisturbance摘要随着高海拔电磁脉冲（HEMP）防护技术在国防、电力、通信和交通等关键基础设施领域的广泛应用，对HEMP传导干扰保护装置试验方法的标准化需求日益迫切。本报告围绕国际电工委员会发布的IEC61000-4-24:2015/AMD1:2023《修改件1——电磁兼容性（EMC）——第4-24部分：试验和测量技术——HEMP传导干扰保护装置的试验方法》展开系统研究，从标准立项的背景与意义、技术内容框架、修订要点分析、国内外标准对比以及主要参与单位等方面进行深入阐述。该修改件在原有IEC61000-4-24:2015的基础上，对HEMP传导干扰保护装置的试验方法进行了技术更新与完善，进一步明确了试验条件、测试程序和性能判据，提升了试验方法的可操作性和结果的可比性。报告指出，该标准的修订发布对于提高HEMP防护设备的可靠性与一致性评价水平、促进电磁兼容性国际标准体系的协调统一具有重要的指导意义，也为我国相关标准体系的完善提供了有益参考。关键词：电磁兼容性；高海拔电磁脉冲；传导干扰；保护装置；试验方法；国际标准Keywords:ElectromagneticCompatibility;High-AltitudeElectromagneticPulse;ConductedDisturbance;ProtectiveDevices;TestMethods;InternationalStandard1引言1.1研究背景高海拔电磁脉冲（High-AltitudeElectromagneticPulse，HEMP）是指核爆炸发生在地球大气层以上区域时产生的宽频带、高强度电磁辐射现象。HEMP具有场强高、覆盖范围广、上升时间短、频谱宽等特点，能够在极短时间内对广阔的陆地区域内的电子系统和电气设备产生严重的干扰与破坏效应。随着现代社会对电子信息系统依赖程度的不断加深，HEMP防护已成为国家基础设施安全防护的重要组成部分。在HEMP防护工程实践中，传导干扰是电磁脉冲耦合进入电子设备内部的主要途径之一。电力线、通信线缆、天馈线、控制信号线等外部导体在HEMP作用下会感应出高幅值的瞬态电流和电压，如不采取有效的防护措施，将直接威胁设备的安全运行。因此，HEMP传导干扰保护装置（如气体放电管、金属氧化物压敏电阻、瞬态电压抑制二极管等）的性能优劣直接关系到整体防护体系的效能。1.2标准立项的必要性对HEMP传导干扰保护装置进行科学、规范的试验与评估，是确保其在实际防护工程中发挥预期功能的先决条件。然而，HEMP传导干扰具有上升时间极快（纳秒量级）、持续时间较长、重复率较低等特殊性质，传统的雷电冲击试验方法和浪涌保护器试验标准难以完全适用于HEMP防护装置的考核评价。因此，有必要建立专门针对HEMP传导干扰保护装置的试验方法标准，统一试验波形参数、测试布置、测量方法和性能判据，为产品设计、质量检验和工程验收提供技术依据。国际电工委员会（IEC）下属的电磁兼容技术委员会（TC77）长期致力于HEMP相关标准化工作，已发布多项涉及HEMP环境描述、防护设备和试验方法的标准文件。其中，IEC61000-4-24规定了HEMP传导干扰保护装置的试验方法，是该系列标准体系中的核心文件之一。2标准概述2.1标准基本信息本标准为IEC61000-4-24:2015的修改件1，标准全称为《修改件1——电磁兼容性（EMC）——第4-24部分：试验和测量技术——HEMP传导干扰保护装置的试验方法》，于2023年8月23日由国际电工委员会正式发布，标准状态为现行有效。-标准编号：IEC61000-4-24:2015/AMD1:2023-英文名称：Amendment1-Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-24:Testingandmeasurementtechniques-TestmethodsforprotectivedevicesforHEMPconducteddisturbance-发布机构：国际电工委员会（IEC）-ICS分类号：33.100（电磁兼容性综合）-标准语言：英语-版本说明：电子版加密PDF格式2.2标准体系定位IEC61000系列标准是国际电磁兼容领域的基础性标准文件，其第4部分专门涉及试验和测量技术。IEC61000-4-24是该系列中针对HEMP传导干扰保护装置试验的专项标准，与IEC61000-4-23（HEMP防护装置性能评价方法）、IEC61000-4-25（HEMP防护装置试验方法）等标准共同构成了HEMP防护标准化体系。IEC61000-4-24:2015/AMD1:2023作为该标准的首次修改件，在保持原标准整体框架的基础上，对部分技术内容和条款进行了修订与补充，体现了IEC对HEMP防护试验技术的最新认识和实践总结。3标准技术内容3.1标准的适用范围与对象本标准的适用范围为额定电压不超过1000V（交流有效值）或1500V（直流）的电源线路、通信线路和信号线路中使用的HEMP传导干扰保护装置。标准所述的保护装置包括但不限于：气体放电管、金属氧化物压敏电阻、瞬态电压抑制二极管、气体放电管与半导体器件组合的混合型保护器件，以及具有滤波功能的综合防护装置。标准不适用于以下情况：HEMP辐射干扰的屏蔽效能试验（参阅IEC61000-4-23）、HEMP辐射场作用下的整机/系统级试验、以及核电磁脉冲环境中设备的抗扰度试验方法（参阅IEC61000-4-25）。3.2试验波形定义标准对HEMP传导干扰保护装置试验中使用的关键波形参数进行了规定。针对HEMP传导干扰的特点，标准定义了双指数波（DoubleExponentialWave）作为模拟HEMP传导干扰的主要试验波形。双指数波的典型表达式为：$$V(t)=V_0\cdot(e^{-\alphat}-e^{-\betat})$$其中，$V_0$为峰值幅度，$\alpha$为波尾衰减常数，$\beta$为波前上升常数。标准根据IEC61000-2-9中规定的HEMP环境特征，给出了适用于传导干扰试验的具体波形参数组合。3.3试验等级与严酷度标准规定了HEMP传导干扰保护装置试验的等级划分方法。试验等级根据保护装置预期承受的干扰强度和安装位置的环境条件进行选择，分为多个严酷度等级。每个等级对应不同的试验电压、电流峰值和能量水平。修改件1优化了试验等级的选择流程和判定准则，增加了与IEC61000-4-5（浪涌抗扰度试验）、IEC61643-11（低压电涌保护器）等标准中试验等级之间的对应关系说明，便于使用者在不同标准之间进行转换和应用。3.4试验布置与设备要求标准对HEMP传导干扰保护装置试验的测试布置提出了详细要求，包括：-试验发生器：要求能够产生符合规定参数的双指数波，具备足够的输出能力（电压、电流和能量），并满足规定的输出阻抗要求；-耦合/去耦网络：规定了在电源线路和通信线路上进行试验时使用的耦合/去耦网络的拓扑结构和参数要求，确保受试设备（EUT）在试验过程中得到有效的保护，同时不影响试验波形的注入效果；-测试夹具：对固定保护装置的测试夹具（TestFixture）的尺寸、材料和特性阻抗等进行了规定，以保证试验的重复性和可比性；-测量系统：对试验中使用的电压探头、电流探头、示波器等测量设备的技术指标和校准要求进行了明确规定；-接地系统：强调了试验接地系统的要求，确保参考接地平面的完整性和低阻抗特性。3.5试验程序标准规定的试验程序主要包括以下环节：1.预处理与初始检测：在正式试验前，对保护装置进行外观检查、电气参数测试和初始性能记录；2.试验等级确认：根据被试保护装置的应用场景和设计要求，确定适用的试验等级和试验波形参数；3.试验注入：按规定的极性、相位和次数要求，向保护装置依次施加规定数量的试验脉冲；4.性能观察与记录：在每次试验脉冲施加后，观察并记录保护装置的动作行为、残余电压/电流波形和外观变化；5.终检测与判定：完成全部试验脉冲注入后，对保护装置进行最终的性能测试，判定其是否符合规定的性能要求。修改件1增加了试验过程中对保护装置热稳定性的监测要求，明确了在连续多次施加试验脉冲后对保护装置表面温度的测量方法和允许温升限值；同时，对试验报告中需要记录的试验数据和信息内容进行了更为细致的规定。3.6性能判据标准从以下三个方面规定了HEMP传导干扰保护装置的性能判据：-功能性能：保护装置在试验后应保持其规定的电气特性参数在允许的偏差范围内，且能够继续正常工作；-安全性能：保护装置在试验过程中不应发生爆裂、燃烧、炸裂等危及人身和设备安全的现象；-保护特性：保护装置在试验脉冲作用下应能将残余电压限制在规定的保护水平以下，且残余电压的持续时间不应超过规定值。修改件1引入了新的分级评定体系，将保护装置在试验后的状态分为"合格"、"有条件合格"和"不合格"三个等级，并对"有条件合格"的适用情形和后续处理要求作出了明确说明。4修改件修订要点分析4.1技术内容更新的背景IEC61000-4-24:2015自发布以来，在全球范围内得到了广泛采用。随着HEMP防护技术的不断进步和应用需求的持续变化，原标准在实施过程中逐渐暴露出一些需要完善之处。同时，IEC61000系列标准中与之相关联的标准（如IEC61000-4-23、IEC61000-4-25等）也先后进行了修订，为保持标准之间的一致性，有必要对本标准进行相应的修改和更新。4.2主要修订内容根据已公布的修改件信息，IEC61000-4-24:2015/AMD1:2023的主要修订内容包括以下几个方面：1.试验波形参数调整：根据近年来HEMP环境研究的最新成果，对部分试验波形参数进行了适应性调整，使试验条件更贴近实际HEMP传导干扰的特征；2.测试方法精度提升：改进了部分试验程序中的测量和判定方法，提高了试验结果的精度和可重复性；3.新增试验等级：根据实际工程应用需求，增加了新的试验严酷度等级，扩大了标准的适用范围；4.文字表述与图示修订：对标准中的部分文字表述进行了精确化修订，更新和改进了附件中的图示和示例，增强了标准的可理解性和可操作性。4.3对用户的影响分析本修改件发布后，原IEC61000-4-24:2015的持有者需要结合本修改件的内容，将修改条款整合到原标准文本中使用。修改件中的技术变更将对HEMP防护产品制造商、第三方检测机构、系统集成商和最终用户产生不同程度的影响：-制造商：需要根据修订后的试验方法调整产品设计验证方案和出厂检验规程；-检测机构：需要根据修改后的试验波形和测试程序更新实验室能力和作业指导书；-最终用户：需要依据修订后的性能判据和试验等级重新审视其采购技术要求和验收准则。5国内外相关标准现状与对比5.1国际标准化情况在国际层面，除IEC61000-4-24之外，与HEMP防护相关的国际标准主要包括：-IEC61000-2-9：HEMP环境描述——辐射干扰（基础标准）-IEC61000-2-10：HEMP环境描述——传导干扰-IEC61000-4-23：HEMP防护装置性能评价方法（屏蔽效能试验方法）-IEC61000-4-25：HEMP防护装置试验方法——设备与系统的抗扰度试验-IEC61000-5-5：HEMP防护装置规范——电磁屏蔽用防护装置的性能要求-IEC61643-11：低压电涌保护器——第11部分：连接至低压配电系统的电涌保护器——性能要求和试验方法上述标准与IEC61000-4-24共同构成了一套涵盖HEMP环境描述、防护装置性能要求和试验方法的完整标准体系。5.2国内标准化情况在国内，全国电磁兼容标准化技术委员会（SAC/TC246）负责对口IEC/TC77的工作。我国已发布的与HEMP防护相关的国家标准主要包括：-GB/T17626系列：电磁兼容试验和测量技术（对应IEC61000-4系列）-GB/T34850：电磁兼容通用要求居住、商业和轻工业环境中的抗扰度试验目前，国内尚无完全对应IEC61000-4-24的国家标准，在HEMP传导干扰保护装置试验方法领域存在一定的标准空白。近年来，随着国防现代化和关键基础设施保护的迫切需求，国内相关研究机构和企业对HEMP防护标准化工作的重视程度不断提升，推动该领域国家标准制定的呼声日益高涨。6主要参与单位介绍6.1国际电工委员会电磁兼容技术委员会（IEC/TC77）IEC/TC77是负责电磁兼容领域国际标准制定的专业技术委员会，其工作范围涵盖电磁兼容标准化体系的规划、制定和维护。TC77下设多个分技术委员会和工作组，其中与HEMP防护直接相关的是SC77C分技术委员会（高功率瞬态现象分技术委员会）。SC77C专门负责HEMP和高功率电磁环境相关领域的标准化工作，其工作范围包括：-HEMP环境的描述与建模（与IEC61000-2系列相关）；-HEMP防护装置和系统的性能要求与试验方法（与IEC61000-4系列和IEC61000-5系列相关）；-高功率电磁（HPEM）现象的基础标准和通用要求。SC77C汇集了来自各成员国的电磁兼容专家、国防科研机构代表、标准化专家和工程技术人员，在HEMP防护标准化领域具有公认的国际权威性。IEC61000-4-24:2015/AMD1:2023即由SC77C负责组织制定和修订。6.2修改件起草工作组IEC61000-4-24:2015/AMD1:2023修改件的起草工作由SC77C下属的特定工作组（涉及HEMP试验方法的工作组）承担。工作组由来自多个成员国的专家组成，包括：-来自美国、英国、法国、德国、俄罗斯等国国防科研机构的电磁脉冲防护专家；-来自瑞士、日本、韩国等国电气电子制造商的技术研发人员；-来自各国标准化机构和认证检测机构的标准化专业人员。工作组通过多次国际会议、技术研讨会和文件审议，在广泛征求各成员国意见的基础上，形成了修改件的最终文本。7标准应用与实施建议7.1应用领域IEC61000-4-24:2015/AMD1:2023主要适用于以下领域的HEMP传导干扰保护装置的试验与评价：-国防军事设施：军事指挥所、通信枢纽、雷达站、导弹阵地等战略设施的电磁脉冲防护；-电力基础设施：变电站、发电厂、电力调度中心的电磁脉冲防护；-通信基础设施：核心通信机房、基站、卫星地面站的电磁脉冲防护；-交通运输：机场空管系统、铁路信号系统、港口调度系统的电磁脉冲防护；-核设施：核电站仪表与控制系统、核材料储存设施的电磁脉冲防护。7.2实施建议考虑到本标准的应用特点，建议使用者在实施过程中注意以下事项：1.标准文本获取：由于IEC标准采用电子版加密分发方式，建议通过IEC官方渠道或经授权的标准销售机构获取正版标准文本，以确保技术内容的准确性