浪涌測試的要求和方法

浪涌測試的要求和方法1信號（通信）接口浪涌測試1.1測試目的和指標(biāo)要求測試目的考察設(shè)備在實際使用過程中用戶線接口受到浪涌電壓沖擊后，被測接口的損壞和設(shè)備性能下降的程度。指標(biāo)要求：對電話端口的浪涌測試分為類型A，和類型B兩1信號（通信）接口浪涌測試1.1測試目的和指標(biāo)要求測試目的考察設(shè)備在實際使用過程中用戶線接口受到浪涌電壓沖擊后，被測接口的損壞和設(shè)備性能下降的程度。指標(biāo)要求：對電話端口的浪涌測試分為類型A，和類型B兩種測試。（1）類型A（ClassA）a） 波形。差模干擾：電壓波：10/560，電流波：10/560。共模干擾：電壓波：10/160，電流波：10/160。b） 測試等級：差模：電壓最小800V，電流最小100A。共模：電壓最小1500V，電流最小200Ac） 測試端口：差模：tip ring；tip-1 ring-1；對于單項通信的4線制電纜，tip ring-1,ringtip-1。共模：tip-ring和tip-1ring-1對地，或者對其他連接到未經(jīng)認(rèn)證的設(shè)備的線纜（擰到一起）。d） 測試狀態(tài)：設(shè)備的所有可能影響本標(biāo)準(zhǔn)要求的狀態(tài)都要測試。如果設(shè)備狀態(tài)不能通過正常上電獲得，需要通過人工干預(yù)獲得；沒有施加浪涌的端口（包括電話端口，輔助端口以及和未認(rèn)證設(shè)備連接的端口），要用適當(dāng)?shù)姆绞蕉私硬⑻幱谡Ｊ褂脿顟B(tài)；如果設(shè)備的一次電源允許插拔，則設(shè)備帶有電源線和斷開電源線兩種狀態(tài)都要測試。e） 判據(jù)允許起安全作用的電路出現(xiàn)開路，或者到地的短路，但在這種失效模式下，保證讓用戶

不能使用設(shè)備，或設(shè)備具有明顯失效指示（如告警），需要立即從網(wǎng)絡(luò)上斷開或需要維修。對安全電路進(jìn)行修復(fù)后，設(shè)備性能和功能恢復(fù)正常。⑵類型B（classB）a） 波形。差模：電壓波：9/720，電流波：5/3200共模：電壓波：9/720，電流波：5/320。b） 測試等級：差模：電壓最小1000V,電流最小25Ao共模：電壓最小1500V,電流最小37.5Ac） 測試端口：差模：tip ring；tip-1 ring-1；對于單項通信的4線制電纜，tip ring-1,ring tip-1。共模：tip-ring和tip-1 ring-1對地，或者對其他連接到未經(jīng)認(rèn)證的設(shè)備的線纜（擰到一起）。d） 測試狀態(tài)：設(shè)備的所有可能影響本標(biāo)準(zhǔn)要求的狀態(tài)都要測試。如果設(shè)備狀態(tài)不能通過正常上電獲得，需要通過人工干預(yù)獲得；沒有施加浪涌的端口（包括電話端口，輔助端口以及和未認(rèn)證設(shè)備連接的端口），要用適當(dāng)?shù)姆绞蕉私硬⑻幱谡Ｊ褂脿顟B(tài)；如果設(shè)備的一次電源允許插拔，則設(shè)備帶有電源線和斷開電源線兩種狀態(tài)都要測試。e） 判據(jù)設(shè)備要能夠承受類型B的浪涌能量，不能造成接口電路永久性開路或者短路，不能引起影響到標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)備損壞。類型A：允許起安全作用的電路出現(xiàn)開路，或者到地的短路，但在這種失效模式下，保證讓用戶不能使用設(shè)備，或設(shè)備具有明顯失效指示（如告警），在這種情況下，用戶需要立即從網(wǎng)絡(luò)上斷開設(shè)備進(jìn)行維修。對防護(hù)電路進(jìn)行修復(fù)后，設(shè)備性能和功能恢復(fù)正常。類型B：認(rèn)證的終端設(shè)備和保護(hù)電路要能夠承受類型B的浪涌能量，不能造成接口電路永久性開路或者短路，不能引起影響到本標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)備損壞。1.2測試步驟（1）在下面三種狀態(tài)下分別實施2-7步測試。A、對被測試設(shè)備上電，使模擬端口處于接口掛機(jī)狀態(tài)，其余端口處于正常使用狀態(tài)。B、對被測試設(shè)備上電，使模擬端口處于接口摘機(jī)狀態(tài)，其余端口處于正常使用狀態(tài)。C、設(shè)備處于斷電狀態(tài)。施加類型B差模干擾.差模波形：電壓波：9/720，電流波：5/3200測試等級：電壓最小1000V，電流最小25A。施加類型B共模干擾。共模波形：電壓波：9/720,電流波：5/320。測試等級：最小1500V,電流最小37.5A檢查設(shè)備工作是否正常。施加類型A差模干擾。差模波形：電壓波：10/560,電流波：10/560o測試等級：電壓最小800V,電流最小100A。施加類型A共模干擾。差模波形：電壓波：10/160,電流波：10/160。測試等級：電壓最小1500V,電流最小200Ao檢查設(shè)備狀態(tài)。1.3測試注意事項設(shè)備的摘機(jī)狀態(tài)、掛機(jī)狀態(tài)、以及其他狀態(tài)都要測試，如果電源允許插拔則帶電斷電兩種狀態(tài)都要測試。施加浪涌正負(fù)各一個波形。2電源端口浪涌測試2.1測試目的和指標(biāo)要求測試目的考察設(shè)備在實際使用過程中電源線接口受到浪涌電壓沖擊后，被測接口的損壞和設(shè)備性能下降的程度。指標(biāo)要求：a） 波形：開路電壓：2/10短路電流2/10b） 測試等級：電壓至少2500V電流至少1000Ac） 測試端口：相線一中線（差模）。d） 測試狀態(tài)：設(shè)備的所有可能影響標(biāo)準(zhǔn)要求的狀態(tài)都要測試。沒有施加浪涌的端口（包括電話端口，輔助端口以及和未認(rèn)證設(shè)備連接的端口），要用適當(dāng)?shù)姆绞蕉私硬⑹怪幱谡Ｊ褂脿顟B(tài);e） 判據(jù)認(rèn)證的設(shè)備和保護(hù)電路要在對電源線施加浪涌前后，設(shè)備都能夠滿足本標(biāo)準(zhǔn)的要求，不能因為浪涌使被測設(shè)備出現(xiàn)部分或者全部損壞。對電源線施加浪涌前后，設(shè)備都能夠滿足本標(biāo)準(zhǔn)的要求，不能因為浪涌使被測設(shè)備出現(xiàn)部分或者全部損壞。2.2測試步驟（1）對被測試設(shè)備上電，使模擬端口處于接口掛機(jī)狀態(tài)，其余端口處于正常使用狀態(tài)。⑵對交流電源端口施加差模浪涌干擾，浪涌波形正負(fù)各3個。電壓設(shè)定為2500V，電流1000A。（3）使模擬端口處于接口摘機(jī)狀態(tài)，其余端口處于正常使用狀態(tài)。重復(fù)步驟2。2.3測試注意事項（1） 測試只對被測設(shè)備的交流電源端口的相線和中線進(jìn)行測試。（2） 要求施加浪涌波形正負(fù)各3個。淺談浪涌保護(hù)器原理及應(yīng)用摘要：文章介紹了防雷擊電磁脈沖的基本原理及所采取的保護(hù)措施，常用的浪涌保護(hù)器的性能和特點，并簡單介紹了一些常用的SPD產(chǎn)品. 關(guān)鍵詞：等電位聯(lián)結(jié)過電壓保摘要：文章介紹了防雷擊電磁脈沖的基本原理及所采取的保護(hù)措施，常用的浪涌保護(hù)器的性能和特點，并簡單介紹了一些常用的SPD產(chǎn)品.關(guān)鍵詞：等電位聯(lián)結(jié)過電壓保護(hù)SPD近年來，隨著微電子技術(shù)的長足進(jìn)步，個人PC、各類中型、大型及超大型計算機(jī)、大型程控交換機(jī)的運用越來越普及.由于這類電子設(shè)備內(nèi)部有大量的對過電壓十分敏感的大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路，從而使由過電壓造成的損失越來越大.針對這種現(xiàn)狀，《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2000年版)中加入了第六章——防雷擊電磁脈沖的內(nèi)容.根據(jù)這一要求，一些生產(chǎn)廠家也推出了相應(yīng)的過電壓保護(hù)產(chǎn)品,也就是我們現(xiàn)在常說的浪涌保護(hù)器(SurgeProtectiveDeviceDSPD).要保護(hù)電氣和電子系統(tǒng)重要的是在電磁兼容性保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置一套包括全部有源導(dǎo)線在內(nèi)的完整的等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng).不同種類的過電壓保護(hù)裝置中放電元器件的物理特性在實際應(yīng)用中既有優(yōu)點，亦有缺點，因此采用多種元件組合的保護(hù)電路運用得更為廣泛.但是,能滿足具有當(dāng)代技術(shù)水平的，能傳導(dǎo)10/350ps脈沖電流的雷擊電流放電器，用于二次配電的可插式浪涌保護(hù)器，電器電源保護(hù)裝置直到電源濾波器所有技術(shù)要求的產(chǎn)品系列卻是極為少見的.同樣這種產(chǎn)品系列應(yīng)該包括適用于所有的電路，即除電源外，還應(yīng)包括用于測量、控制、調(diào)節(jié)技術(shù)電路和電子數(shù)據(jù)處理傳輸電路以及適用于無線和有線通訊的放電器，以便客戶使用.本文將對目前常用的幾種浪涌保護(hù)產(chǎn)品做簡單的介紹并對其特性及適用場合做簡略分析.1等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)過電壓保護(hù)的基本原理是在瞬態(tài)過電壓發(fā)生的瞬間(微秒或納秒級)，在被保護(hù)區(qū)域內(nèi)的所有金屬部件之間應(yīng)實現(xiàn)一個等電位.“等電位是用連接導(dǎo)線或過電壓保護(hù)器將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝置、建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來的導(dǎo)體物、電氣和電訊裝置等連接起來”(《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范條文說明》)(GB50057-94).“等電位聯(lián)結(jié)的目的在于減小需要防雷的空間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差”(IEC13123.4).《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(GB50057-94)中規(guī)定:“第3.1.2條裝有防雷裝置的建筑物，在防雷裝置與其他設(shè)施和建筑物內(nèi)人員無法隔離的情況下，應(yīng)采取等電位聯(lián)結(jié).”在建立這個等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)注意使相互之間必須進(jìn)行信息交換的電器和電子設(shè)備與等電位聯(lián)結(jié)帶之間的連接導(dǎo)線保持最短距離.根據(jù)感應(yīng)定理，電感量越大，瞬變電流在電路中產(chǎn)生的電壓越高;(U=L?di/dt)電感量大小主要和導(dǎo)線的長度有關(guān),與導(dǎo)線截面關(guān)系不大.因此，應(yīng)使接地導(dǎo)線盡可能的短.多條導(dǎo)線的并聯(lián)連接可顯著地降低電位補(bǔ)償系統(tǒng)的電感量.為了將這兩條付諸實踐，理論上可以把應(yīng)與等電位聯(lián)結(jié)裝置連在一起的所有電路和設(shè)備連在同一塊金屬板上.基于金屬板的構(gòu)想在補(bǔ)裝等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)時可采用線狀、星狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).設(shè)計新的設(shè)備時原則上應(yīng)只采用網(wǎng)狀的等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng).2將電源線路與等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)連接所謂瞬變電壓或瞬變電流意味著其存在時間僅為微秒或毫微秒.浪涌保護(hù)的基本原理是:在瞬態(tài)過電壓存在的極短時間內(nèi)，在被保護(hù)區(qū)域內(nèi)的所有導(dǎo)電部件之間建立起一個等電位.這種導(dǎo)電部件也包括電路中的電源線.人們需要響應(yīng)速度快于微秒的元件，對于靜電放電甚至要快于毫微秒.這種元件能夠在極短的時間間隔內(nèi)，將非常強(qiáng)大直到高達(dá)數(shù)倍于十千安的電流導(dǎo)出.在預(yù)期的雷擊情況下按10/350ps脈沖計算，電流高達(dá)50kA.通過完備的等電位聯(lián)結(jié)裝置，可以在極短的時間內(nèi)形成一個等電位島，這個等電位島對于遠(yuǎn)處的電位差甚至可高達(dá)數(shù)十萬伏.但重要的是，在需要保護(hù)的區(qū)域內(nèi)，所有導(dǎo)電部件都可認(rèn)為具有接近相等或絕對相等的電位,而不存在顯著的電位差.3浪涌保護(hù)器的安裝及其作用浪涌保護(hù)電器元件從響應(yīng)特性來看，有軟硬之分.屬于硬響應(yīng)特性的放電元件有氣體放電管和放電間隙型放電器，二者要么是基于斬弧技術(shù)(Arc-chopping)的角型火花隙，要么是同軸放電火花隙.屬于軟響應(yīng)特性的放電元件有壓敏電阻和抑制二極管.所有這些元件的區(qū)別在于放電能力、響應(yīng)特性以及殘余電壓.由于這些元件各有優(yōu)缺點，人們將其組合成特殊保護(hù)電路，以揚長避短.在民用建筑領(lǐng)域中常用的浪涌保護(hù)器主要為放電間隙型放電器和壓敏電阻型放電器.閃電電流和閃電后續(xù)電流需要放電性能極強(qiáng)的放電器.為了將閃電電流通過等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)導(dǎo)入接地裝置,建議使用根據(jù)斬弧技術(shù)帶角型火花隙的雷擊電流放電器.只有用它才能傳導(dǎo)大于50kA的10/350ps脈沖電流還可以實現(xiàn)自動滅弧，這種產(chǎn)品應(yīng)用的額定電壓可達(dá)400V.此外，當(dāng)短路電流達(dá)到4kA時，這種放電器不會引起額定電流為125A的保險絲熔斷.由于其良好的性能，使得在保護(hù)區(qū)域內(nèi)安裝的儀器和設(shè)備的不間斷工作特性得以大大提高.特別要指出的是，這里不僅取決于幅值很高的電流可以進(jìn)行處理，更重要的是電流的脈沖形式起著決定性的作用.二者必須同時考慮.因此，雖然角型火花隙也能夠輸導(dǎo)最高達(dá)100kA的電流，但其脈沖形式較短(8/80煦).這種脈沖是沖擊電流脈沖，在1992年10月以前是作為開發(fā)雷擊電流放電器的設(shè)計基礎(chǔ).盡管雷擊電流放電器放電能力很好，但總有其缺點:其剩余電壓高達(dá)2.5~3.5kV.因此,在整體安裝雷擊電流放電器時，還需與其它的放電器組合使用.此類產(chǎn)品主要有阿西亞■布朗■勃法瑞(ABB)公司的LimitorM-B、LimitorNB-B、LimitorG-B、LimitorGN-B;德國DEHN同軸火花間隙的DEHNportMaxi(10/350ps,50kA/相)、DEHNport255(10/350ps,75kAZ相);德國PHOENIX角型火花間隙:FLT60-400(10/350ps,60kA/相)、FLT25-400(10/350ps,25kA/相);Schneider的PRF1電涌保護(hù)器;MOELLER的VBF-系列產(chǎn)品.壓敏電阻其功能相當(dāng)于很多與串聯(lián)和并聯(lián)在一起的雙向抑制二極管,工作原理如同與電壓相關(guān)的電阻.電壓超過規(guī)定電壓，壓敏電阻可以導(dǎo)電;電壓低于規(guī)定電壓，壓敏電阻則不導(dǎo)電.這樣壓敏電阻可起到很好的電壓限位作用.壓敏電阻工作極為迅速,響應(yīng)時間在毫微秒范圍下段.電源上常用的壓敏電阻可輸導(dǎo)極限可達(dá)40kA8/20ps脈沖的電流,因而很適合做電源第二級放電器.但作為雷擊電流放電器則不合適.國際電子技術(shù)委員會IEC1024-1文獻(xiàn)中記載，要處理脈沖為10/350ps的電荷量,相當(dāng)于8/20ps脈沖情況下電荷量的20倍.Q(10/350)ps=20xQ(8/20)ps從這條公式可以看出，不僅要注意放電電流的幅度，而且一定要注意脈沖形式，這是至關(guān)重要的,壓敏電阻的缺點是易老化和電容較高,老化是指壓敏電阻內(nèi)的二極管元件被擊穿.由于大多數(shù)情況下P-N結(jié)過載時會造成短路，依其負(fù)載的頻繁程度，壓敏電阻開始吸引泄漏電流,泄漏電流會在敏感的測試電路中引起測量數(shù)據(jù)誤差，同時，特別是在額定電壓高的電路中，會造成強(qiáng)烈發(fā)熱.壓敏電阻的電容高，使它在很多情況下不能在信號傳輸線路中使用.電容和導(dǎo)線電感形成一個低通電路,會使信號極大地衰減.但頻率大約在30kHz以下的衰減可以忽略不計.此類產(chǎn)品主要有ABB的LimitorVLimitorVTS,LimitorVELimitorVETS、LimitorGE-S;Schneider的PRD系列可更換式電涌保護(hù)器;MOELLER的VR7-、VS7-系列產(chǎn)品;德國DEHN的DEHNguard385(8/20〃s,40kA/相)、DEHNguard275(8/20〃s,40kA/相)德國PHOENIX的VAL-MS400ST(8/20〃s,40kA/相)、VAL-ME400ST/FM(8/20〃s,40kA/相)國產(chǎn)萬馬神的DB30-4A/B(8/20^s,30kA相),DB40-4A/B(8/20^s,40kA相).4根據(jù)過電壓保護(hù)的方案安裝浪涌保護(hù)器包含單個保護(hù)元件或者組合保護(hù)電路,又按安裝技術(shù)條件集成一體的組合件導(dǎo)軌安裝式、電源插座式、適配器)稱作放電器.幾乎在所有情況下的過電壓保護(hù)，至少應(yīng)分成兩級.如電源，各個只包含一級保護(hù)的放電器，可安裝在不同的位置，同一放電器中也可能包含多級保護(hù).為了達(dá)到有效的過電壓保護(hù),人們將需要保護(hù)的范圍按不同的電磁兼容性分區(qū)，這個保護(hù)范圍，包括從閃電保護(hù)區(qū)0,過電壓保護(hù)區(qū)1至3,直到干擾電壓保護(hù)區(qū)具有更高的序號.設(shè)置電磁兼容性保護(hù)區(qū)0到3,是為了避免因高能耦合而損壞設(shè)備.而序號更高的電磁兼容性保護(hù)則為防止信息失真和信息丟失而設(shè)置.保護(hù)區(qū)的序號越高，預(yù)期的干擾能量和干擾電壓電平越低.需要保護(hù)的電氣和電子設(shè)備安裝在一個十分有效的保護(hù)圈內(nèi)，這樣的保護(hù)圈可以針對單個的電子設(shè)備,也可以是一個裝有多個電子設(shè)備的空間,甚至一整棟樓，所有穿過通常具有空間屏蔽的保護(hù)圈的電線，在接到該保護(hù)圈的外圍設(shè)備的同時接過電壓保護(hù)放電器.浪涌保護(hù)器的選擇取決于各個電路和參數(shù).浪涌保護(hù)器的工作電壓以安裝在此電路中所有部件的額定電壓為準(zhǔn)，而要達(dá)到的剩余電壓則根據(jù)安裝在此電路中所有部件的耐壓強(qiáng)度確定.耐壓強(qiáng)度按1.2/50〃s脈沖測試.并聯(lián)時，即在有源導(dǎo)線和地之間接上放電器時，無需注意放電器的額定電流，因為額定電流并不通過放電器.電路裝有串聯(lián)浪涌保護(hù)器的情況下，必須注意其額定電流,在數(shù)據(jù)傳輸率很高的電路中，浪涌保護(hù)器的衰減起著決定性的作用.至于專門為數(shù)據(jù)傳輸電路而設(shè)計的放電器，生產(chǎn)廠家已考慮到其傳輸速率.為達(dá)到最優(yōu)化的過電壓保護(hù)方案，用戶需要與電氣和電子設(shè)備的規(guī)劃人員，及建筑設(shè)計人員及時對話.正是在設(shè)計規(guī)劃階段，注意到電磁兼容性的基本原理可以大大降低成本，并最有效地達(dá)到過電壓保護(hù)的目的.在設(shè)計階段，確定網(wǎng)狀電位補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)置，并為空間屏蔽和電氣及電子設(shè)備線路的布置奠定基礎(chǔ).按電路參數(shù)而挑選出的浪涌保護(hù)器，就很容易確定其合適的安裝位置了.需特別注意的是，只有符合專業(yè)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)的安裝，才能使一個優(yōu)秀而便于應(yīng)用的過電壓保護(hù)方案成功地付諸實踐.常用防雷元器件性能比較用作限壓元件的主要有氣體過電壓放電器、表面放電器、壓敏電阻和二級管以及解耦阻抗器.所有元件都有特殊的優(yōu)點.為了起到最佳的作用,應(yīng)該根據(jù)具體的應(yīng)用場合,采用上述元件中的一個或者幾個元件的組合來組建相應(yīng)的保護(hù)電路.氣體過電壓放電器由一個裝在陶瓷或者玻璃管中的電極構(gòu)造組成.電極之間是惰性氣體，如氬氣或者氖氣.在達(dá)到點火電壓時，放電元件呈低阻值.點火電壓同過電壓的陡直程度相關(guān).點火以后過電壓放電器上有10至30伏的電弧電壓.當(dāng)放電器處于低阻狀態(tài)時，會成一個電網(wǎng)后續(xù)電流，這個電流的大小同電網(wǎng)的阻抗相關(guān).為了中斷電網(wǎng)后續(xù)電流,必要時必須串接熔斷保險絲.雷電放電器中的火花隙基于ArC滅弧技術(shù).二個對峙的火花角通過絕緣保持一定的距離.沿開口方向、在電極上面有一塊熄弧板.出現(xiàn)過電壓時，在絕緣塊的上半部進(jìn)行表面放電.剩余的電弧向外發(fā)射，并在熄弧板上碰碎.由此產(chǎn)生的分段電弧將視電網(wǎng)后續(xù)電流的大小，在幾個千安的范圍內(nèi)安全地被消除.表面放電間隙是電極之間裝有緣材料的放電間隙，有時也稱之為表面放電器.表面放電器在使用特殊塑料的基礎(chǔ)上，可以在其工作范圍內(nèi)獨立地切斷電網(wǎng)后續(xù)電流.火花間隙(Arcchopping)原理為兩個形狀象牛角的電極，由絕緣材料分開,彼此間有很短的距離.當(dāng)兩個電極間的電位差達(dá)到一定程度時，電荷將穿過兩個角型的空間打火放電，由此將過電流釋放入地.優(yōu)點:放電能力強(qiáng)，通流容量大(可做到100K