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I E C 61 000-4-2 ® Edition 2.0 201 5-1 I N TE R N ATI ON AL STAN DAR D N OR M E I N TE R N ATI ON ALE colour i n si de BASIC EMC PUBLICATION PUBLICATION FONDAMENTALE EN CEM E l ectro m ag n eti c co m pati bi l i ty (E M C ) – Part 4-24: Testi n g an d m easu rem en t tech n i q u es – Test m eth od s fo r protecti ve d evi ces for H E M P d u cted d i stu rban ce Co m pati bi l i té él ectrom ag n éti q u e (CE M ) – Parti e 4-2 4: Tech n i q u es d ’ essai et d e m esu re – M éth o d es d ’ essai pou r l es IEC 61 000-4-24:201 5-1 (en-fr) d i sposi ti fs d e protecti o n pou r pertu rbati on s d u i tes I E M N -H A TH I S P U B L I C AT I O N I S C O P Y R I G H T P R O T E C T E D C o p yri g h t © I E C , G e n e v a , S w i t z e rl a n d All rights reserved Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester If you have any questions about IEC copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or your local IEC member National Committee for further information Droits de reproduction réservés Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur Si vous avez des questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence IEC Central Office 3, rue de Varembé CH-1 21 Geneva 20 Switzerland Tel.: +41 22 91 02 1 Fax: +41 22 91 03 00 info@iec.ch www.iec.ch Ab o u t th e I E C The International Electrotechnical Commission (I EC) is the leading global organization that prepares and publishes International Standards for all electrical, electronic and related technologies Ab o u t I E C p u b l i ca t i o n s The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC Please make sure that you have the latest edition, a corrigenda or an amendment might have been published I E C Catal o g u e - websto re i ec ch /catal o g u e The stand-alone application for consulting the entire bibliographical information on IEC International Standards, Technical Specifications, Technical Reports and other documents Available for PC, Mac OS, Android Tablets and iPad I E C pu bl i cati on s search - www i ec ch /search pu b The advanced search enables to find IEC publications by a variety of criteria (reference number, text, technical committee,…) It also gives information on projects, replaced and withdrawn publications E l ectroped i a - www el ectro ped i a o rg The world's leading online dictionary of electronic and electrical terms containing more than 30 000 terms and definitions in English and French, with equivalent terms in additional languages Also known as the International Electrotechnical Vocabulary (IEV) online I E C G l o ssary - std i ec ch /g l o ssary More than 60 000 electrotechnical terminology entries in English and French extracted from the Terms and Definitions clause of IEC publications issued since 2002 Some entries have been collected from earlier publications of IEC TC 37, 77, 86 and CISPR I E C J u st Pu bl i sh ed - websto re i ec ch /j u stpu bl i sh ed Stay up to date on all new IEC publications Just Published details all new publications released Available online and also once a month by email I E C Cu stom er Servi ce Cen tre - websto re i ec ch /csc If you wish to give us your feedback on this publication or need further assistance, please contact the Customer Service Centre: csc@iec.ch A pro po s d e l 'I E C La Commission Electrotechnique Internationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des Normes internationales pour tout ce qui a trait l'électricité, l'électronique et aux technologies apparentées A pro po s d es pu bl i cati o n s I E C Le contenu technique des publications IEC est constamment revu Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié Catal o g u e I E C - websto re i ec ch /catal o g u e Application autonome pour consulter tous les renseignements bibliographiques sur les Normes internationales, Spécifications techniques, Rapports techniques et autres documents de l'IEC Disponible pour PC, Mac OS, tablettes Android et iPad Rech erch e d e pu bl i cati on s I E C - www i ec ch /search pu b La recherche avancée permet de trouver des publications IEC en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, comité d’études,…) Elle donne aussi des informations sur les projets et les publications remplacées ou retirées E l ectro ped i a - www el ectro ped i a o rg Le premier dictionnaire en ligne de termes électroniques et électriques Il contient plus de 30 000 termes et dộfinitions en anglais et en franỗais, ainsi que les termes équivalents dans langues additionnelles Egalement appelé Vocabulaire Electrotechnique International (IEV) en ligne G l o ssai re I E C - std i ec ch /g l o ssary Plus de 60 000 entrées terminologiques électrotechniques, en anglais et en franỗais, extraites des articles Termes et Dộfinitions des publications IEC parues depuis 2002 Plus certaines entrées antérieures extraites des publications des CE 37, 77, 86 et CISPR de l'IEC I E C J u st Pu bl i sh ed - websto re i ec ch /j u stpu bl i sh ed Restez informé sur les nouvelles publications IEC Just Published détaille les nouvelles publications parues Disponible en ligne et aussi une fois par mois par email Servi ce Cl i en ts - webstore i ec ch /csc Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette publication ou si vous avez des questions contactez-nous: csc@iec.ch I E C 61 000-4-2 ® Edition 2.0 201 5-1 I N TE R N ATI ON AL STAN DAR D N OR M E I N TE R N ATI ON ALE colour i n si de BASIC EMC PUBLICATION PUBLICATION FONDAMENTALE EN CEM E l ectro m ag n eti c com pati bi l i ty (E M C ) – Part 4-24: Testi n g an d m easu rem en t tech n i q u es – Test m eth od s for protecti ve d evi ces for H E M P d u cted d i stu rban ce Com pati bi l i té él ectrom ag n éti q u e (CE M ) – Parti e 4-2 4: Tech n i q u es d ’ essai et d e m esu re – M éth o d es d ’ essai pou r l es d i spo si ti fs d e protecti o n pou r pertu rbati o n s d u i tes I E M N -H A INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION COMMISSION ELECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE ICS 33.1 00 ISBN 978-2-8322-2971 -2 Warn i n g ! M ake su re th at yo u o btai n ed th i s pu bl i c a ti o n fro m an au th ori zed d i stri bu tor Atten ti on ! Veu i l l ez vo u s assu rer q u e vo u s avez o bten u cette pu bl i c ati o n vi a u n d i stri bu teu r ag réé ® Registered trademark of the International Electrotechnical Commission Marque déposée de la Commission Electrotechnique Internationale –2– I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 CONTENTS FOREWORD I NTRODUCTI ON Scope N orm ati ve references Term s, defi n iti ons and abbrevi ated term s Term s and defi n i ti ons Abbreviated term s Test m ethods for protective devices (excl u di n g fil ter) for ducted distu rbance General Test setup 1 Pulse g enerator 1 4 Lau nch i n g l in e 1 Test fixtures General Type A fixtures Type B fixtures Term ination Oscil loscope 4 Test procedure 4 Adj ustm ent of the pu lse gen erator 4 Verificati on procedures 4 Test Fi nal exam in ati on of th e DU T Referri n g to th is stan dard 5 Measu rem ent m eth od for H EM P com bination fi lters Verification setup Measu rem ent setu p Measurem ent instrum ent Pulse g enerators Osci l loscope 3 Cu rrent sensors Test loads Test m odes requ ired 5 Measu rem ent procedure 21 5 General 21 5 Verification of pu lses 21 5 Measurem ent procedure 21 Evalu ation of test resu l ts 22 Test report 23 Ann ex A (inform ati ve) I n vesti gation for th e establ i shm ent of a m easu rem en t setu p 24 A General 24 A Variation of th e cable conn ected for th e m easurem ent of sh ort-circu i t cu rren t 24 A Variation of th e l eng th of th e cable L2 nected for th e m easurem en t of residu al cu rren t 27 A Variation of load im pedance an d cable len gth for n ecti on between load an d g roun d 31 I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 –3– A Variation of th e cable len gth between load an d groun d 33 Ann ex B (inform ati ve) Test m eth od for th e qu antitati ve determ i nation of th e direct response beh aviou rs of a coaxial surg e protector 36 Bibl i ograph y 40 Fig u re Fig u re Fig u re Fig u re Fig u re Fig u re Fig u re Fig u re Fig u re – 2– 3– 4– 5– 6– 7– 8– A Test setup for testin g protecti ve devices 1 Exam pl e of a type B test fixture (u ni versal) Typical setup for verificati on of th e pu lse test l evel Exam pl e of test setu p usin g one or two sh ielded enclosu res Exam pl e of test setu p usin g a sh i elded enclosure Dou bl e expon en tial waveform Exam pl e of wi ri ng setup of a si n g le l in e DU T 20 Exam pl e of wi ri ng setup for a m utu al l y cou pl ed m ul ti-l in e DU T 20 – Setu p for cal ibrati on 24 Fig u re A – Peak curren t cali brati on resu l ts wi th m m cabl es: 000 A ± % 25 Fig u re A – Rise tim e cal ibrati on resu lts with m m cabl es 26 Fig u re A – FWH M cal i bration resu lts wi th m m cables 26 Fig u re A – Peak curren t calibration resu l ts with m m cabl es: 000 A ± % 26 Fig u re A – Rise tim e calibrati on resu lts with m m cables 27 Fig u re A – FWH M cal ibration resu lts wi th m m cables 27 Fig u re A – M easu rem ent setu p for residu al curren t 28 Fig u re A – M easurem ent resu lt of peak curren t wi th variation of m easurem ent cable L2 29 Fig u re A – M easurem en t resu lt of peak rate of rise wi th variation of m easurem ent cabl e L2 29 Fig u re A 1 – M easurem en t resu lt of root action with variati on of m easu rem en t cable L2 29 Fig u re A – Variation of th e positi on of cu rrent sensor on the m easurem ent cable L2 30 Fig u re A – Peak current wi th vari ati on of cable L2 an d at different positi ons 30 Fig u re A – Peak rate of rise wi th variati on of cabl e L2 and at differen t positi ons 31 Fig u re A – Root acti on wi th variation of cable L2 an d at different positions 31 Fig u re A – M easurem en t resu lt of peak cu rren t with vari ati on of load im pedance 32 Fig u re A – M easurem en t resu lt of peak rate of rise wi th variation of l oad im pedance 32 Fig u re A – M easurem en t resu lt of root action with variati on of load im pedance 33 Fig u re A – Variation of th e l eng th of cable L3 n ected between l oad and g rou nd plan e 33 Fig u re A 20 – M easurem en t resu lt of peak cu rren t with variati on of m easurem ent cabl e L3 34 Fig u re A 21 – M easurem en t resu lt of peak rate of rise wi th variation of m easurem ent cabl e L3 34 Fig u re A 22 – M easurem en t resu lt of root action with variati on of m easu rem en t cable L3 35 Fig u re B – Test setu p wi th a power di vider for testi ng protective devices 36 Fig u re B – Waves propag atin g alon g th e branch es 37 Fig u re B – Sim plified test setu p for testin g protecti ve devices 38 Tabl e – Overview of conducted earl y-tim e H EM P (CEP) test requ irem en ts defin ed in oth er specifications –4– I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 Table – Overview of conducted i nterm ediate-tim e H EM P (CI P) test requ i rem ents defin ed in oth er specifications Tabl e – Test m ode and DU T wirin g setu p 21 Tabl e – Perform ance criteri a of fi lter ag ainst earl y-tim e H EMP – AC power port wi th nom i nal load Ω 22 Tabl e – Perform ance criteri a of fi lter ag ainst earl y-tim e H EMP – DC power port wi th nom i nal load Ω 22 Tabl e – Perform ance criteri a of fi lter ag ainst earl y-tim e H EMP – Sig nal , data and trol port wi th n om in al l oad 50 Ω 23 Tabl e A – M easu rem en t resu lts for th e waveform cali bration of sh ort-circu i t cu rren t 25 Tabl e A – M easu rem en t resu lts for variation of the cabl e len g th at the m easu rem en t poi nts 28 Tabl e A – M easu rem en t resu lts for variation of the load im pedance 32 Tabl e A – M easurem en t resu l ts for variation of the cable l en g th between l oad and grou nd 34 I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 –5– I NTERNATI ON AL ELECTROTECH NI CAL COMMI SSI ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (EMC) – Part 4-24: Testing and measurement techniques – Test methods for protective devices for HEMP conducted disturbance FOREWORD ) Th e I n ternati on al El ectrotechn i cal Com m issi on (I EC) i s a worl d wi d e org an i zati on for stan dardi zati on com pri si n g al l n ati on al el ectrotech ni cal com m i ttees (I EC N ati on al Com m i ttees) Th e obj ect of I EC i s to prom ote i n ternati on al co-operati on on al l questi on s concern i n g stand ardi zati on i n th e el ectri cal an d el ectroni c fi el ds To thi s end an d i n addi ti on to other acti vi ti es, I EC pu bl i sh es I n ternati on al Stan dards, Tech n i cal Speci fi cati ons, Tech ni cal Reports, Pu bl i cl y Avai l abl e Speci fi cati ons (PAS) an d G u i des (h ereafter referred to as “I EC Publ i cati on (s) ”) Thei r preparati on i s entru sted to techn i cal com m i ttees; any I EC N ati onal Com m i ttee i nterested i n th e su bj ect deal t wi th m ay parti ci pate i n thi s preparatory work I n tern ati onal , g overnm en tal an d n on g overn m ental org an i zati ons l i si n g wi th th e I EC al so parti ci pate i n th i s preparati on I EC col l aborates cl osel y wi th th e I n tern ati onal Org an i zati on for Stan d ardi zati on (I SO) i n accordan ce wi th di ti on s determ i ned by ag reem en t between th e two org an i zati on s 2) Th e form al deci si on s or ag reem en ts of I EC on tech ni cal m atters express, as n earl y as possi bl e, an i ntern ati onal consen su s of opi ni on on th e rel evan t subj ects si nce each techn i cal com m i ttee has represen tati on from al l i n terested I EC N ati on al Com m ittees 3) I EC Pu bl i cati on s have th e form of recom m endati on s for i n tern ati onal use an d are accepted by I EC N ati onal Com m i ttees i n that sen se Whi l e al l reasonabl e efforts are m ade to en su re that th e tech ni cal ten t of I EC Publ i cati on s i s accu rate, I E C cann ot be h el d respon si bl e for th e way i n wh i ch th ey are u sed or for an y m i si nterpretati on by an y en d u ser 4) I n order to prom ote i ntern ati on al u ni form i ty, I EC N ati onal Com m i ttees un dertake to appl y I EC Publ i cati ons transparentl y to th e m axi m u m extent possi bl e i n th ei r nati on al an d reg i on al publ i cati on s An y di verg en ce between an y I EC Pu bl i cati on an d th e correspon di ng n ati onal or reg i on al pu bl i cati on sh al l be cl earl y i n di cated i n th e l atter 5) I EC i tsel f d oes n ot provi de an y attestati on of conform i ty I n depend ent certi fi cati on bodi es provi de form i ty assessm en t servi ces an d, i n som e areas, access to I EC m arks of form i ty I EC i s n ot responsi bl e for an y servi ces carri ed ou t by i n d ependent certi fi cati on bodi es 6) Al l users sh ou l d en sure that th ey h ave th e l atest edi ti on of th i s pu bl i cati on 7) No l i abi l i ty sh al l attach to I EC or i ts di rectors, em pl oyees, servan ts or ag en ts i n cl u di n g i n di vi du al experts an d m em bers of i ts techn i cal com m i ttees an d I EC N ati on al Com m i ttees for an y person al i nj u ry, property d am ag e or other dam ag e of an y n atu re whatsoever, wh eth er d i rect or i n di rect, or for costs (i ncl ud i ng l eg al fees) and expenses ari si ng ou t of th e pu bl i cati on , use of, or rel i an ce upon, th i s I EC Pu bl i cati on or an y oth er I EC Pu bl i cati ons 8) Attenti on i s drawn to th e N orm ati ve references ci ted i n thi s publ i cati on Use of the referenced pu bl i cati on s i s i ndi spensabl e for the correct appl i cati on of thi s pu bl i cati on 9) Attenti on i s drawn to the possi bi l i ty that som e of the el em ents of thi s I EC Publ i cati on m ay be th e subj ect of patent ri g h ts I EC shal l not be hel d respon si bl e for i den ti fyi n g any or al l su ch patent ri g hts I n tern ati on al Stan dard I EC 61 000-4-24 has been prepared by su bcom m ittee 77C: H i gh power transien t ph en om ena, of I EC tech n ical com m ittee 77: El ectrom ag n etic com patibil ity It form s Part 4-24 of I EC 61 000 I t has the status of a basic EMC pu bl ication i n accordance with I EC G u i de 07 This secon d editi on can cels an d repl aces th e fi rst editi on pu bl ish ed in 997 Th is edi tion constitutes a techn ical revision This edition i nclu des the fol l owing sig n ifican t techn ical chan ges with respect to th e previ ous edi tion: a) A n ew Clause 5: M easurem ent m ethod for H EM P com bin ation fi lters, wh ich contains Verificati on setup, M easurem ent setup, M easurem ent instrum ent, Test m odes, –6– I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 5 M easurem en t procedures, Eval u ati on of test resu lts, wh ich introduced perform ance criteri a of fi l ter, and Test report b) A n ew inform ative An nex A: I n vestig ati on for th e establ ishm en t of a m easurem ent setu p, wh ich was based on Clau se c) A n ew inform ati ve An n ex B: Test m eth od for th e quanti tati ve determ in ation of the direct response beh aviou rs of a coaxial su rg e protector The text of th is stan dard is based on the fol lowi n g docum en ts: FDI S Report on voti n g 77C/245/FDI S 77C/250/RVD Fu l l inform ati on on the voti ng for th e approval of th is stan dard can be fou nd i n th e report on voting in dicated in th e above table This publicati on has been drafted i n accordance wi th th e I SO/I EC Directi ves, Part A list of all parts in the I EC 61 000 seri es, pu blished u nder the g en eral ti tl e compatibility (EMC) , can be foun d on the I EC website Electromagnetic The com m ittee h as deci ded th at the ten ts of th is pu blicati on wi ll rem n u nch ang ed u nti l th e stabi l ity date in dicated on the I EC website un der "h ttp: //webstore i ec ch " in th e data related to th e specific pu blicati on At th is date, th e publ icati on wi l l be • reconfirm ed, • wi thdrawn , • repl aced by a revised edi ti on, or • am ended IMPORTANT – The 'colour inside' l ogo on th e cover pag e of th is publicati on indicates that it contai ns colours which are considered to be u sefu l for the correct understand ing of i ts conten ts Users shou ld therefore print this document u sing a colou r printer I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 –7– I NTRODUCTI ON This stan dard is part of th e I EC 61 000 seri es of stan dards, accordin g to th e foll owi ng stru ctu re: Part : G en eral G eneral considerati ons (i ntroduction, fu n dam en tal pri ncipl es) Defin itions, term in olog y Part 2: En vironm en t Descri pti on of th e en vironm ent Cl assificati on of th e en vironm en t Com patibil ity l evels Part 3: Lim its Em ission l im its I m m uni ty l im its Part 4: Testin g and m easurem ent tech n iqu es Measurem ent techn iqu es Testi n g tech niqu es Part 5: I nstall ati on and m iti g ation g u i del i nes I nstal lati on gu i del i n es M iti gation m eth ods an d devices Part 6: G en eric standards Part 9: M iscell aneou s Each part is furth er su bdi vided in to several parts, pu bl ish ed ei th er as in ternation al stan dards, as techn ical specificati ons or tech n ical reports, som e of wh ich have alread y been pu blished as secti ons Oth ers wi ll be pu bl ish ed wi th th e part num ber fol l owed by a dash an d a secon d num ber i dentifyin g the su bdi visi on (exam ple: I EC 61 000-6-1 ) The I EC h as in i ti ated th e preparati on of stan dardi zed m eth ods to protect ci vi li an soci ety from th e effects of h igh power el ectrom ag n etic (H PEM) en vironm en ts Such effects cou ld disru pt system s for com m un ications, el ectric power, i nform ation tech n olog y, etc This part of I EC 61 000 is an in tern ati onal stan dard th at establ ish es the requ ired test procedu res for protecti ve devices for H EM P ducted disturbance, su ch as gas disch arg e tu bes, varistors, two-port SPDs and H EM P com bination fi lters The applicati on of th is stan dard is, however, n ot depen den t on access to oth er secti ons and parts of th e I EC 61 000, except for th ose specificall y referred to –8– I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (EMC) – Part 4-24: Testing and measurement techniques – Test methods for protective devices for HEMP conducted disturbance Scope This part of I EC 61 000 deals wi th m ethods for testi n g protecti ve devices for H EMP ducted distu rbance I t i nclu des two-term in al el em ents, such as gas discharg e tu bes, varistors, and two-port SPDs, su ch as H EM P com bin ati on fi lters I t covers testi n g of voltag e breakdown an d voltag e-l im itin g ch aracteristics bu t also m eth ods to m easure the resi du al voltag e an d/or th e residu al current, peak rate of rise an d root action for th e case of very fast chan ges of voltage an d cu rrent as a fu ncti on of tim e This stan dard does n ot cover insertion l oss m easurem ent m eth ods Normative references The foll owi ng docum en ts, i n wh ol e or i n part, are norm ati vel y referenced i n th is docum en t and are in dispensabl e for i ts appl ication For dated references, on l y the editi on cited appl ies For un dated references, th e l atest editi on of th e referenced docum en t (i nclu ding an y am endm ents) appli es Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2-10: Environment – Description of HEMP environment – Conducted disturbance I EC 61 000-2-1 0, Terms, definitions and abbreviated terms For the purposes of th i s docum ent, th e foll owi ng term s, defin i ti ons an d abbrevi ated term s appl y 3.1 Terms and definitions 3.1 feed-th rough device two-port device, wh ich is desig ned to feed a si gn al throu g h an el ectrom ag n etic barri er (sh iel d) Note to en try: Typi cal l y i t i s i n g ood el ectri cal contact wi th th e barri er an d h as one port on each si de of th e barri er, thu s m n tai n i n g th e i sol ati on of th e barri er 3.1 gas discharg e tube device wi th two or three m etal el ectrodes herm etical l y sealed so th at g as m ixture and pressure are u n der control, and desig n ed to protect apparatus or person n el from hi gh transien t voltages 3.1 HEMP high-altitu de electromagnetic pulse electrom ag n etic pu lse produced by a n ucl ear explosion outsi de th e earth ’s atm osph ere Note to entry: Typi cal l y above an al ti tu de of 30 km – 72 – I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 IEC An g l s Franỗai s Root acti on Acti on raci n e Cabl e l en g th [m ] Lon g u eur du câbl e [m ] Li m i t Li m i te Fig u re A.1 – Résu ltat de mesu re de l'action racine avec variation d u câble de mesu re L2 En ou tre, les m esures ont été réalisées avec les trois posi tions différen tes su i vantes (voir Fig u re A 2) : – – – Posi tion : l e capteur de courant se trou ve côté born e de la sortie (zon e protég ée) d'u n dispositif de protecti on Posi tion 2: l e capteur de cou rant se trou ve au m il ieu du câble L2, qu i est différen t selon l a lon g ueur du câble Position 3: le capteur de courant se trou ve l 'extrém ité du câble côté charge Les résu l tats de m esure son t présen tés l a Fi gu re A l a Fig ure A I l a été conclu que les positi ons du capteu r de cou ran t pour l es m esu res du couran t résidu el n'étaient pas si affectées par l es résu ltats de m esure, car le tem ps de m ontée du courant résidu el étai t déj ral en ti par l'action du dispositif de protection Par conséqu ent, il est recom m andé qu e le capteur de couran t soit pl acé 0, m de la borne de sorti e (zon e protég ée) du dispositif de protecti on I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 – 73 – Écran d e bl i n dag e Zon e n on protég ée Pl an de m asse Zone protég ée L1 L2 P1 P2 P3 Générateu r d'i m pu l si ons Capteu r de courant Ch arg e Pl an de m asse Osci l l oscope IEC Fig u re A.1 – Vari ati on de l a position d u capteur de cou rant su r le câble d e mesu re L2 IEC An g l s Franỗai s Peak curren t Cou rant de crête Li m i t Li m i te Cabl e l en g th [m ] Lon g u eur du câbl e [m ] Fig u re A.1 – Cou rant d e crête avec variation d u câble L2 et aux di fférentes positions – 74 – I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 IEC An g l s Franỗai s Peak rate of ri se Val eu r de crête d u tem ps de m on tée Li m i t Li m i te Cabl e l en g th [m ] Lon g u eur du câbl e [m ] Fig u re A.1 – Valeu r de crête du temps de montée avec variation d u câble L2 et aux di fférentes positions IEC An g l s Franỗai s Root acti on Acti on raci n e Li m i t Li m i te Cabl e l en g th [m ] Lon g u eur du câbl e [m ] Fig u re A.1 – Action racine avec vari ation du câbl e L2 et au x différentes positions A.4 Variation de l'impédance de charge et de l a longueur de câble pour une connexion entre la charge et le sol Pour le m on tag e de m esure (voir Fig ure A 8) , l es résu ltats de m esure d'un e variati on de l'im pédance de ch arg e son t présentés au Tableau A ainsi qu 'à la Fi gure A l a Fi gu re A I l a été conclu qu e l'au g m entation de l 'im pédance de charg e de l a m esure du cou rant rési du el pou vait rédu ire la pl ag e d yn am iqu e de m esure Par conséqu ent, i l est recom m andé qu e l'im pédance de ch arg e pou r l a m esure du couran t rési duel soit fai ble Dan s ce cas, l a m esure de la tensi on est possibl e pour l e couran t rési du el avec la son de de tensi on l'im pédance de charg e défi n ie La tension m esurée peu t être verti e en cou rant I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 – 75 – Tableau A.3 – Résu ltats de m esu re d e la variati on d e l'impéd an ce d e charg e Secti on, m m Résul tats de mesure Charg e Couran t de crête Tensi on cal cul ée A V 0, 0, 78 0, 09 0, 86 Ω 10 Ω 20 Ω 30 Ω 35 Ω 0, 05 0, 03 0, 03 0, 96 0, 94 0, 95 Val eur de crête du temps de m ontée × 04 6, × 2, × , × 03 , × 03 ,3 Li m i te Acti on raci ne , ×1 0-3 7, × - 5, × 0-4 4, × 0-4 3, × 0-4 Couran t de crête A ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 10 10 10 10 10 Val eur de crête d u temps de m ontée ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ × 07 , × 07 , × 07 , × 07 , × 07 ,0 Acti on raci ne ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ × 0-1 , × 0-1 , × 0-1 , × 0-1 , × 0-1 ,6 IEC An g l s Franỗai s Peak curren t Cou rant de crête Li m i t Li m i te Load Charg e Current [A] Cou rant [A] Fig u re A.1 – Résu ltat de mesu re du courant d e crête avec vari ation d e l'impédan ce d e ch arg e IEC An g l s Franỗai s Peak rate of ri se Val eu r de crête d u tem ps de m on tée Li m i t Li m i te Load Charg e Fig u re A.1 – Résu ltat de mesu re de la val eu r de crête du temps d e montée avec vari ation d e l'i mpéd ance d e ch arg e – 76 – I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 IEC An g l s Franỗai s Root acti on Acti on raci n e Li m i t Li m i te Load Charg e Fig u re A.1 – Résu ltat de mesu re de l'action racine avec vari ation d e l'impédance d e ch arg e A.5 Variation de la long ueur de câble entre la charg e et le sol Le m on tag e de m esu re de l a vari ation de l a lon gu eur de câbl e L3 en tre la charg e et l e sol est représenté l a Fig ure A Les résu l tats de m esure son t présen tés au Tabl eau A et l a Fig ure A 20 Fi g u re A 22 I l a été cl u qu e l a long u eu r du câbl e (L3) conn ecté entre l a ch arg e et l e plan de m asse pour les m esu res du couran t rési du el n'était pas si affectée par la variation de l a l ong u eur l ors de ces m esu res, car le tem ps de m ontée du couran t rési du el étai t déj ral en ti par l'action du dispositif de protecti on Écran d e bl i n dag e Zon e n on protég ée Pl an de m asse Zone protég ée L1 Générateu r d'i m pu l si ons L2 Capteu r de courant Charg e L3 Pl an de m asse DU T Osci l l oscope IEC Fig u re A.1 – Vari ati on de l a long ueu r du câble L3 conn ecté entre la charg e et le pl an d e masse I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 – 77 – Tableau A.4 – Résu ltats de mesu re d e la variati on d e l a long u eu r du câble entre la charg e et la masse Secti on, m m Résul tats de mesure L3, Li mi te A Val eu r de crête du temps de montée, Acti on raci ne 0, 0, 027 , × 03 0, 0, 027 0, Couran t de crête, Couran t de crête, Acti on raci n e A Val eur de crête du temps d e montée 3, × - ≤ 10 ≤ , × 07 ≤ , × 0-1 , × 03 3, × - ≤ 10 ≤ , × 07 ≤ , × 0-1 0, 026 , × 03 3, × - ≤ 10 ≤ , × 07 ≤ , × 0-1 0, 0, 027 , × 03 3, × - ≤ 10 ≤ , × 07 ≤ , × 0-1 0, 0, 026 , × 03 3, × - ≤ 10 ≤ , × 07 ≤ , × 0-1 m IEC An g l s Franỗai s Peak curren t Cou rant de crête Cabl e l en g th [m ] Lon g u eur du câbl e [m ] Li m i t Li m i te Fig u re A.20 – Résu ltat de mesu re du courant d e crête avec vari ation d u câbl e de mesu re L3 IEC An g l s Franỗai s Peak rate of ri se Val eu r de crête d u tem ps de m on tée Cabl e l en g th [m ] Lon g u eur du câbl e [m ] Li m i t Li m i te Fig u re A.21 – Résu ltat de mesu re de l a valeu r de crête du temps de montée avec vari ation du câble d e mesu re L3 – 78 – I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 IEC An g l s Franỗai s Root acti on Acti on raci n e Cabl e l en g th [m ] Lon g u eur du câbl e [m ] Li m i t Li m i te Fig u re A.22 – Résu ltat de mesu re de l'action racine avec variation d u câble de mesu re L3 I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 – 79 – Annexe B (informative) Méthode d'essai pour la détermination quantitative des comportements de réponse directs d'un dispositif coaxial de protection contre les surtensions L'Ann exe B propose u ne m éth ode pratiqu e perm ettant d'obten ir les com portem en ts de réponse directs d'u n dispositif de protection tre l es surtensi ons (SPD) , en particu li er l e dispositif de protection de type coaxial , et d'u n di sposi tif de protecti on tre les tensi ons de cl aqu ag e, par exem pl e u n tu be décharg e (G DT) La présen te m éth ode cou vre l es m esures de la tensi on rési du el le, l es m esures du tem ps de réponse nsi que le com portem ent de réponse de l im itation de tensi on direct circu lan t dans u n SPD dans l e dom aine tem porel Le m ontag e d'essai se com pose d'u n g én érateu r d'im pu lsions, d'u n e li g ne d'ém ission, d'u n répartiteur de pu issance bande larg e, d'affaiblisseu rs, d'u n osci ll oscope et de câbl es coaxi aux, com m e le m on tre la Fi g u re B Affaiblisseur ZC Répartiteur de puissance ZC ZC Générateur d'impulsions L1 R L0 R ZC R R= ZC ZC L 21 Dispositif de protection CH Oscilloscope ZC L 22 Affaiblisseur ZC CH Oscilloscope IEC Figure B.1 – Montage d'essai avec un répartiteur de puissance en vue de soumettre des dispositifs de protection essai La li g n e d'ém ission est n ectée au répartiteur de pu issance, et le DUT est n ecté l'u n e des branches de circu i t d'u n répartiteur de pu issance Un réparti teur de pu issance est uti l isé pour fai re correspon dre l'im pédan ce chaque circu i t de branchem en t afi n de conserver la m êm e im pédance d'onde l e long de l a direction de l'on de de propag ati on Les câbl es, affaiblisseu rs et ch arg es de raccordem ent du m on tag e d'essai son t bien m is en correspondance I l vient qu e l e rộpartiteur de pu issance soit conỗu pou r évi ter toute défai llance et pou r confirm er la précision des résistances l'i ntérieur du réparti teur afin de rédu ire l'erreu r sym étriqu e Les trois branch es son t l a branch e d'ém issi on (L ) , la branche n orm al e (L ) et l a branch e DUT (L ) , respecti vem en t L'im pédance caractéristique de chaqu e branch e est ég al e Zc , par exem ple 50 Ω ou 75 Ω On doit ten ir com pte des aspects su i vants: – Afi n de faire correspon dre la propag ation avan t et arri ère de l'onde le lon g des câbles, il vient qu e les charg es aux born es de ch aqu e branch e soi en t égal em ent ég ales Zc et – 80 – I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 i l vi ent qu e l a valeur de chaque résistance l'i ntérieur du réparti teur de puissance soit Zc – ég al e I l est raison n able de n ég li ger la distorsi on de la form e de l'onde en raison de l a propag ation le l on g du câble de branch em en t pu isqu e la l on g u eur du câbl e est suffisam m ent courte I l vi ent de consig n er l a form e d'on de la borne de l a branche n orm al e et de la branch e DU T par deux canaux du m êm e oscil l oscope La Fi g u re B présente V0 (avant l'al lum ag e du parafou dre) et VF (après l'allum ag e du parafou dre) se propageant le lon g des branches Affaiblisseur V0 Répartiteur de puissance V0 R ZC L0 ZC L1 Oscilloscope V0 R R Affaiblisseur L2 Générateur d'impulsions CH Dispositif de L 22 protection ZC CH Oscilloscope IEC (a) Affaiblisseur V0 V0 ZC Générateur d'impulsions L0 ZC CH L1 R R R Répartiteur de puissance Oscilloscope VF VF L2 Dispositif de L 22 protection Affaiblisseur ZC CH Oscilloscope IEC (b) Figure B.2 – Ondes se propageant le long des branches Les form es d'on de m esurées au n iveau de la born e de ch aque branche son t présentées com m e su it: • Branch e n orm al e: I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 – 81 –  V0 (t − τ L0 − τ L1 ⋅  () VCH1 t • A ) + ( V0 t − τ L21 − τ L1 )    (B ) Branch e DU T: () VCH t où = A = A  V0 (t − τ L0 − τ L21 − τ L22 )  ⋅ + VF (t − τ L22 )   est l e facteur d'atténu ati on de l'affaibl isseur, A = Vin Vout (B 2) pour u n affai bl isseur com m ercial, l e facteur d'atténu ation est g énéralem ent exprim é en décibels, ainsi l a version en taux est essen ti elle) , et τ L0 τ L1 τ L2 τ L22 désig n e l es tem ps de retard sur le câbl e coaxial correspon dan t À n oter que si la dim ensi on du DU T ou du répartiteu r de pu issance n'est pas n ég li g eabl e, i l vient ég alem en t de ten ir com pte du tem ps de retard au sei n des dispositifs On peu t directem ent obten ir le tem ps de réponse des SPD en com parant l es deux form es d'on de m esurées De pl us, en résol van t l'équ ation (B ) et (B 2) , n ou s pou vons obten ir V (t ) et l 'i m pulsi on l'im pu lsion de sortie du g én érateur V0 (t ) , l'im pu lsi on appli quée su r le DU T i ndu ite VF (t ) qu i est le com portem ent de réponse direct circul ant dans l e SPD dans le dom ne tem porel Pour des appl ications prati qu es, u n m ontag e d'essai sim plifié peu t être appl iqu é lorsque l a dim ension du répartiteu r de pu issance ou du DU T est suffisam m ent fai ble pour n ég l iger le tem ps de retard où l'on de se propag e travers ces disposi tifs La Fi g u re B présen te le m ontag e d'essai sim pl ifié u til isé dans ce cas Affaiblisseur Répartiteur de puissance L1 ZC ZC Générateur d'impulsions ZC ZC R R L0 R R = ZC ZC DU T L2 CH Oscilloscope Affaiblisseur ZC CH Oscilloscope IEC Figure B.3 – Montage d'essai simplifié pour l'essai de dispositifs de protection Les caractéristiqu es disti ncti ves du m on tag e d'essai sim pl ifi é proposé sont l es su i vantes: • Le réparti teur de pu issance et le DU T sont nectés directem ent, et l a dim ension du répartiteur de puissance et du DU T est suffisam m ent fai ble pour n ég lig er le tem ps de retard τ L2 • Ch oisir l a m êm e l ong u eu r pour le câbl e L1 et l e câbl e L , afi n de g aran tir qu e l es form es d'on de des deux branch es atteig n en t les bornes en m êm e tem ps afin de sim plifier le calcu l Avec L1 = L = L , l es form es d'on de m esu rées sur chaqu e borne de branch e peu ven t être sim pl ifi ées com m e su i t: – 82 – • Branch e n orm al e: () = VCH1 t • I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 A  V0 (t − τ L0 − τ L ) ⋅ +  ( −τL )   (B 3)  V0 (t − τ L0 − τ L )  ⋅ + VF (t − τ L )   (B 4) VF t Branch e DU T: () VCH t = A Où , τ L0 et τ L désig n en t l es tem ps de retard du câbl e coaxi al correspon dant Les temps de retard de l'impulsion appliquée V0 sur les deux branches sont les mêmes, ainsi que l'onde induite VF (t ) Du point de vue du DU T, n ou s pou vons obten ir l'im pu lsion appl i quée et l'im pu lsion i n du ite g râce au calcul • I m pulsi on appliqu ée: ( V0 t • − τ L0 − τ L ) = A ⋅ [2VCH1 (t ) − VCH2 (t )] (B 5) I m pu lsi on indu ite causée par l e disposi tif d'essai "m is feu ": ( VF t −τL ) = A ⋅ [VCH (t ) − VCH1 (t )] Le tem ps de retard de l a form e d'on de i ndu ite VF par rapport l'im pu lsion appli qu ée le tem ps de réponse du disposi tif de protecti on contre les tensi ons de claqu ag e (B 6) V0 est I EC 61 000-4-24:201 © I EC 201 – 83 – Bibliograph ie [1 ] M il -Std-1 88-1 25-1 : 2005, High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) Protection for Ground-Based C4I Facilities Performing Critical, Time-Urgent Missions, Part I – Fixed Facilities (disponible en an g l ais seu l em ent) [2] I EC TR 61 000-1 -3:2002, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 1-3: General – The effects of high-altitude EMP (HEMP) on civil equipment and systems (dispon i ble en an g lais seu l em ent) [3] I EC 61 000-2-9, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 2: Environnement – Section 9: Description de l'environnement IEMN-HA – Perturbations rayonnées [4] I EC 61 000-2-1 , Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 2-11: Environnement – Classification de l'environnement IEMN-HA [5] I EC 61 000-4-33:2005, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-33: Testing and measurement techniques – Measurement methods for high-power transient parameters (dispon ibl e en an g lais seu lem en t) Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 5-3: Guides d'installation et d'atténuation – Concepts de protection IEMN-HA [6] I EC/TR 61 000-5-3, [7] I EC 61 000-5-5: 996, C ompatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 5: Guides d'installation et d'atténuation – Section 5: Spécification des dispositifs de protection pour perturbations conduites IEMN-HA – Publication fondamentale en CEM [8] I EC TR 61 000-5-6: 2002, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 5-6: Installation and mitigation guidelines – Mitigation of external EM influences (dispon i bl e en an gl ais seu lem en t) _ INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION 3, rue de Varembé PO Box 31 CH-1 21 Geneva 20 Switzerland Tel: + 41 22 91 02 1 Fax: + 41 22 91 03 00 info@iec.ch www.iec.ch