TCN 68-209:2002 docx

tcn 68 - 209: 2002 ph−¬ng ph¸p ®o vµ thö Testing and measurement techniques electromagnetic compatibility (EMC) Surge immunity t−¬ng thÝch ®iÖn tõ (EMC) MiÔn nhiÔm ®èi víi c¸c xung TCN 68 - 209: 2002 2 mục lục Lời nói đầu 4 1. Phạm vi 5 2. Tài liệu tham chiếu chuẩn 6 3. Tổng quan 6 4. Các định nghĩa 7 5. Các mức thử 9 6. Thiết bị thử 9 6.1. Bộ tạo sóng kết hợp (1,2/50 às - 8/20 às) 9 6.2. Bộ tạo tín hiệu thử 10/700 às theo CCITT 11 6.3. Mạch tách/ghép 12 7. Cấu hình thử 14 7.1. Thiết bị thử 14 7.2. Cấu hình thử đối với nguồn cung cấp của EUT 15 7.3. Cấu hình thử đối với các đờng nối không đối xứng, không có che chắn 15 7.4. Cấu hình thử đối với các đờng viễn thông/đờng nối đối xứng, không có che chắn 15 7.5. Cấu hình thử đối với các đờng dây có lớp che chắn 16 7.6. Cấu hình thử đối với hiện tợng chênh lệch điện thế 16 7.7. Cấu hình các phép thử khác 16 7.8. Các điều kiện thực hiện phép thử 17 8. Thủ tục thử 17 8.1. Các điều kiện chuẩn của phòng thử 17 8.2. Thực hiện phép thử trong phòng thử 17 9. Kết quả và biên bản thử nghiệm 19 Phụ lục A (Quy định): Lựa chọn bộ tạo tín hiệu thử và mức thử 30 Phụ lục B (Tham khảo): Một số chú ý 32 TCN 68 - 209: 2002 3 contents Foreword 37 1. Scope 38 2. Normative references 38 3. General 39 4. Definitions 40 5. Test levels 42 6. Test instrumentation 42 6.1. Combination wave (hybrid) generator (1,2/50 µs - 8/20 µs) 42 6.2. Test generator 10/700 µs according to CCITT 45 6.3. Coupling/decoupling networks 45 7. Test set-up 48 7.1. Test equipment 48 7.2. Test set-up for tests applied to EUT power supply 49 7.3. Test set-up for tests applied to unshielded unsymmetrically operated interconnection lines 49 7.4. Test set-up for tests applied to unshielded symmetrically operated interconnection/telecommunication lines 49 7.5. Test set-up for tests applied to shielded lines 50 7.6. Test set-up to apply potential differences 50 7.7. Other test set-ups 50 7.8. Test conditions 50 8. Test procedure 51 8.1. Laboratory reference conditions 51 8.2. Application of the surge in the laboratory 51 9. Test results and test report 52 Annex A (Normative): Selection of generators and test levels 64 Annex B (Informative): Explanatory notes 66 TCN 68 - 209: 2002 4 Lời nói đầu Tiêu chuẩn Ngành TCN 68 - 209: 2002 Tơng thích điện từ (EMC) - Miễn nhiễm đối với xung - Phơng pháp đo và thử đợc xây dựng trên cơ sở chấp thuận áp dụng nguyên vẹn các yêu cầu trong tiêu chuẩn IEC 1000-4-5:1995 Tơng thích điện từ (EMC) - Phần 4: Các kỹ thuật đo và thử - Chơng 5: Phép thử miễn nhiễm đối với các xung. Tiêu chuẩn Ngành TCN 68 - 209: 2002 do Viện Khoa học Kỹ thuật Bu điện (RIPT) biên soạn theo đề nghị của Vụ Khoa học - Công nghệ và đợc Bộ Bu chính, Viễn thông ban hành theo Quyết định số 28/2002/QĐ-BBCVT ngày 18/12/2002. Tiêu chuẩn Ngành TCN 68 - 209: 2002 đợc ban hành dới dạng song ngữ (tiếng Việt và tiếng Anh). Trong trờng hợp có tranh chấp về cách hiểu do biên dịch, bản tiếng Việt đợc áp dụng. Vụ Khoa học - Công nghệ TCN 68 - 209: 2002 5 Tơng thích điện từ (EMC) miễn nhiễm đối với xung Phơng pháp đo và thử (Ban hành kèm theo Quyết định số 28/2002/QĐ-BBCVT ngày 18/12/2002 của Bộ trởng Bộ Bu chính, Viễn thông) 1. Phạm vi Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về khả năng miễn nhiễm, các phơng pháp thử, mức thử khuyến nghị cho thiết bị đối với các xung đơn cực do hiện tợng quá áp tạo ra khi đóng ngắt mạch hoặc do sét đánh. Các mức thử khác nhau áp dụng đối với môi trờng và các điều kiện lắp đặt khác nhau. Các yêu cầu này áp dụng cho thiết bị điện và điện tử. Mục đích của tiêu chuẩn này là thiết lập một chuẩn chung để đánh giá chất lợng hoạt động của thiết bị khi thiết bị chịu tác động của các nguồn nhiễu năng lợng lớn từ đờng dây nguồn và các đờng dây liên kết. Tiêu chuẩn này quy định: - Các mức thử; - Thiết bị thử; - Cấu hình thử; - Thủ tục thử. Nhiệm vụ của phép thử trong phòng thử là xác định phản ứng của EUT đối với những xung điện áp do ảnh hởng của hoạt động đóng ngắt mạch và sét ở các mức đe dọa nhất định, trong các điều kiện hoạt động xác định. Tiêu chuẩn này không đề cập đến việc thử khả năng chịu đựng điện áp cao của lớp cách điện cũng nh các ảnh hởng do sét đánh trực tiếp. Tiêu chuẩn này không quy định các phép thử áp dụng cho thiết bị hoặc hệ thống cụ thể. Mục đích chính của tiêu chuẩn là đa ra một chuẩn chung cho các cơ quan quản lý chất lợng sản phẩm. Các cơ quan quản lý chất lợng sản phẩm (hoặc TCN 68 - 209: 2002 6 ngời sử dụng và nhà sản xuất thiết bị) có nhiệm vụ lựa chọn các phép thử và mức độ khắc nghiệt thích hợp để áp dụng đối với sản phẩm của mình. Chú ý: Tiêu chuẩn này đợc áp dụng cho các thiết bị viễn thông. 2. Tài liệu tham chiếu chuẩn [1] IEC 1000-4-5:1995, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement techniques - Section 5: Surge immunity test. [2] IEC 50(161):1990, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Chapter 161: Electromagnetic compatibility. [3] IEC 60-1:1989, High-voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements. [4] IEC 469-1:1987, Pulse techniques and apparatus - Part 1: Pulse terms and definitions. 3. Tổng quan 3.1 Đột biến do đóng ngắt Hiện tợng đột biến do đóng ngắt hệ thống có thể chia thành các đột biến liên quan tới: a) Nhiễu sinh ra do đóng ngắt hệ thống nguồn chính, ví dụ đóng ngắt bằng tụ. b) Hoạt động đóng ngắt phụ ở gần thiết bị hoặc do sự thay đổi tải trong hệ thống phân phối nguồn. c) Hiện tợng cộng hởng trong các mạch có các linh kiện đóng ngắt nh thyristor. d) Các h hỏng của hệ thống nh hiện tợng chập mạch, hiện tợng phóng tia lửa điện tới hệ thống tiếp đất của công trình. 3.2 Đột biến do sét Sét tạo ra các xung điện áp theo những cơ chế chủ yếu sau: a) Sét đánh trực tiếp vào mạch ngoài (mạch ở ngoài nhà trạm) phóng dòng điện lớn qua điện trở đất hoặc trở kháng mạch ngoài tạo ra các điện áp; b) Sét đánh gián tiếp (sét đánh giữa hoặc trong các đám mây hay đánh gần các vật thể tạo ra các trờng điện từ) sinh ra điện áp/dòng điện cảm ứng trên các dây dẫn ở bên ngoài hoặc bên trong toà nhà; c) Sét đánh trực tiếp xuống đất gần công trình, sinh ra dòng điện trong hệ thống tiếp đất của công trình đó; TCN 68 - 209: 2002 7 Sự thay đổi nhanh của điện áp và dòng điện xảy ra khi thiết bị bảo vệ đợc kích hoạt có thể ghép vào các mạch bên trong. 3.3 Mô phỏng hiện tợng đột biến a) Bộ tạo tín hiệu thử: các đặc tính của bộ tạo tín hiệu thử phải sao cho có thể mô phỏng đợc các hiện tợng nêu trên một cách sát thực nhất. b) Nếu nguồn nhiễu ở trong cùng một mạch, thí dụ trong mạch cung cấp nguồn (ghép trực tiếp) thì bộ tạo tín hiệu thử có thể mô phỏng một nguồn trở kháng thấp tại các cổng của EUT. c) Nếu nguồn nhiễu không ở trong cùng một mạch (ghép gián tiếp) nh các cổng của thiết bị chịu nhiễu thì bộ tạo tín hiệu thử có thể mô phỏng một nguồn trở kháng cao hơn. 4. Các định nghĩa 4.1 Các đờng dây cân bằng Đờng dây cân bằng là đôi dây dẫn đối xứng có suy hao chuyển đổi từ chế độ chênh lệch (dây - dây) sang chế độ chung (dây - đất) nhỏ hơn 20 dB. 4.2 Mạch ghép Mạch ghép là mạch điện dùng để chuyển năng lợng từ một mạch này đến một mạch khác. 4.3 Mạch tách Mạch tách là mạch điện dùng để ngăn không cho các xung đa vào EUT làm ảnh hởng đến các dụng cụ, thiết bị hay hệ thống khác không đợc thử. 4.4 Độ rộng xung Độ rộng xung là trị số tuyệt đối của khoảng thời gian mà dạng sóng hay đặc trng của sóng còn tồn tại hay tiếp diễn. [IEC 469-1] 4.5 Độ rộng sờn trớc Xung điện áp: độ rộng sờn trớc T 1 của một xung điện áp là tham số đợc xác định bằng 1,67 lần khoảng thời gian T giữa hai thời điểm khi xung đạt 30% và 90% giá trị đỉnh (xem hình 2). Xung dòng điện: độ rộng sờn trớc T 1 của một xung dòng điện là tham số đợc xác định bằng 1,25 lần khoảng thời gian T giữa hai thời điểm khi xung đạt 10% và 90% giá trị đỉnh (xem hình 3). [IEC 60-1 sửa đổi] TCN 68 - 209: 2002 8 Miễn nhiễm Miễn nhiễm là khả năng hoạt động của một dụng cụ, thiết bị hay một hệ thống mà không bị suy giảm chất lợng khi có nhiễu điện từ. [IEV 161-01-20] 4.7 Hệ thống trang thiết bị điện Hệ thống trang thiết bị điện là một tổ hợp các thiết bị điện thực hiện một hay nhiều mục đích cụ thể, có các đặc tính liên quan với nhau. [IEV 826-01-01] 4.8 Các dây liên kết Các dây liên kết bao gồm: - Các dây I/O (vào/ra); - Các dây thông tin; - Các dây cân bằng. 4.9 Bảo vệ sơ cấp Bảo vệ sơ cấp là biện pháp để ngăn không cho phần lớn năng lợng gây nguy hiểm truyền qua một giao diện đã đợc chỉ định. 4.10 Thời gian tăng Thời gian tăng của xung là khoảng thời gian giữa các thời điểm mà tại đó lần đầu tiên xung đạt giá trị thấp quy định và sau đó là giá trị cao quy định. Chú ý: Nếu không có quy định khác, các giá trị này là 10% và 90% của biên độ xung. [IEV 161-02-05] 4.11 Bảo vệ thứ cấp Bảo vệ thứ cấp là biện pháp triệt tiêu phần năng lợng d sau phần bảo vệ sơ cấp. Nó có thể là một thiết bị đặc biệt hoặc một đặc tính vốn có của EUT. 4.12. Xung Xung là sóng đột biến điện áp, dòng điện hoặc công suất, lan truyền dọc theo đờng dây hoặc mạch điện. Xung đợc đặc trng bởi sự tăng rất nhanh sau đó là giảm chậm. [IEV 161-08-11 sửa đổi] 4.13 Hệ thống Hệ thống là một tập hợp các phần tử có quan hệ với nhau đợc thiết lập để đạt đợc một mục đích cho trớc bằng cách thực hiện một chức năng cụ thể. Chú ý: Hệ thống đợc xem là cách ly với môi trờng và các hệ thống ngoài khác bởi một mặt phẳng giả định, mặt phẳng này ngăn cách liên kết giữa chúng và hệ thống đang xét. Qua các liên kết này, hệ thống bị ảnh hởng bởi môi trờng bên ngoài và các hệ thống khác; hoặc ngợc lại. TCN 68 - 209: 2002 9 Thời gian để biên độ xung giảm đi một nửa (T 2 ) Thời gian để biên độ xung giảm đi một nửa là tham số đợc xác định bằng khoảng thời gian giữa thời điểm gốc O 1 và thời điểm khi biên độ xung giảm xuống còn một nửa giá trị đỉnh (xem hình 2, 3). [IEV 60-01 sửa đổi] 4.15 Đột biến Đột biến chỉ hiện tợng hoặc đại lợng biến đổi giữa hai trạng thái ổn định liên tiếp trong khoảng thời gian rất ngắn so với khỏang thời gian quan sát. [IEV 161-02-01] 5. Các mức thử Dải các mức thử đề xuất đợc cho trong bảng 1. Bảng 1 - Các mức thử Mức Điện áp thử hở mạch, 10%, kV 1 2 3 4 x 0,5 1,0 2,0 4,0 đặc biệt Chú ý: x là mức để mở, mức này có thể đợc quy định trong chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm Các mức thử phải đợc lựa chọn theo các điều kiện lắp đặt. Việc phân loại điều kiện lắp đặt đợc trình bày trong mục B.3 phụ lục B. Thiết bị đợc thử phải đảm bảo thoả mãn đối với tất cả các mức điện áp thấp hơn mức thử đợc chọn (xem mục 8.2). Để lựa chọn các mức thử đối với các giao diện khác nhau, xem thêm phụ lục A. 6. Thiết bị thử 6.1 Bộ tạo sóng kết hợp (1,2/50 à s - 8/20 à s) Sơ đồ mạch của bộ tạo sóng đợc trình bày trong hình 1. Giá trị các thành phần R s1 , R s2 , R m , L r và C c đợc lựa chọn sao cho bộ tạo sóng tạo ra đợc xung điện áp 1,2/50 às (ở các điều kiện hở mạch) và xung dòng điện 8/20 às (ở điều kiện ngắn mạch), nghĩa là bộ tạo sóng có trở kháng đầu ra hiệu dụng 2 . Thông thờng, trở kháng đầu ra hiệu dụng của bộ tạo sóng đợc xác định bằng cách tính tỷ số giữa điện áp đầu ra hở mạch (giá trị đỉnh) và dòng điện ngắn mạch (giá trị đỉnh). TCN 68 - 209: 2002 10 Bộ tạo sóng điện áp hở mạch 1,2/50 às và dòng điện ngắn mạch 8/20 às này đợc gọi là bộ tạo sóng kết hợp (CWG) hay bộ tạo sóng hỗn hợp. Chú ý: 1- Dạng sóng điện áp và dòng điện là một hàm của trở kháng đầu vào EUT. Khi đa xung vào thiết bị, trở kháng này có thể thay đổi do hiệu quả hoạt động của thiết bị bảo vệ hoặc do sự phóng điện hoặc đánh hỏng các linh kiện khi thiết bị bảo vệ không hoạt động hoặc không có thiết bị bảo vệ. Vì vậy, cả sóng điện áp 1,2/50 à s và sóng dòng điện 8/20 à s phải sẵn sàng ở đầu ra của bộ tạo sóng thử, ngay khi có tải. 2 - Bộ tạo sóng kết hợp mô tả trong tiêu chuẩn này cũng giống nh bộ tạo sóng hỗn hợp quy định trong một số tiêu chuẩn khác. 6.1.1 Các đặc tính và chỉ tiêu kỹ thuật của bộ tạo sóng kết hợp Điện áp đầu ra hở mạch: Dải điện áp: Trị số thấp nhất tối thiểu 0,5 kV Trị số cao nhất tối thiểu 4,0 kV Dạng sóng điện áp xung xem hình 2, bảng 2 Dung sai điện áp đầu ra hở mạch 10% Dòng điện đầu ra ngắn mạch: Dòng điện: Trị số thấp nhất tối thiểu 0,25 kA Trị số cao nhất tối thiểu 2,0 kA Dạng sóng dòng điện xung xem hình 3, bảng 2 Dung sai dòng điện đầu ra ngắn mạch 10% Cực tính dơng/âm Dịch pha so với góc pha của đờng dây AC 0 ữ 360 0 Tốc độ lặp lại ít nhất 1 lần/phút Bộ tạo sóng phải có tín hiệu ra ở chế độ "thả nổi" (floating). Phải có các điện trở phụ (10 và 40 ) để làm tăng trở kháng nguồn hiệu dụng đối với các điều kiện thử cụ thể (xem mục 7, B.1 phụ lục B). Trong trờng hợp này, dạng sóng điện áp hở mạch và dạng sóng dòng điện ngắn mạch đợc kết hợp vào mạch tách/ghép nên không còn là dạng sóng 1,2/50 às và 8/20 às nữa (sóng kết hợp). [...]... phơng pháp ghép điện dung trên các đờng AC/DC; ghép dây-đất (theo mục 7.2) 23 TCN 68 - 209: 2002 Bộ tạo sóng kết hợp C = 18 àF S2 1 S1 2 3 4 Mạch tách L1 L Mạng L2 cung L3 cấp nguồn N AC EUT PE Đất chuẩn Hình 8: Ví dụ về cấu hình thử đối với phơng pháp ghép điện dung trên các đờng AC (3 pha); ghép dây L3-dây L1 (theo mục 7.2) 24 TCN 68 - 209: 2002 Bộ tạo sóng kết hợp R = 10 C = 9 àF S1 0 S2 1 2 3 4 Mạch... thiểu 100 A Dạng sóng xung dòng điện xem bảng 3 Dung sai dòng điện đầu ra ngắn mạch 10% Cực tính dơng/âm Tốc độ lặp lại ít nhất 1 lần/phút Bộ tạo sóng phải có tín hiệu ra ở chế độ "thả nổi" (floating) 11 TCN 68 - 209: 2002 6.2.2 Kiểm tra các đặc tính của bộ tạo sóng Các điều kiện kiểm tra đối với bộ tạo sóng 10/700 às giống nh 6.1.2 với chú ý sau đây Chú ý: Dòng điện ngắn mạch tối thiểu là 12,5 A đối với... một pha đợc cho trong hình 6, 7 Sơ đồ mạch với hệ thống nguồn 3 pha đợc cho trong hình 8, 9 Các đặc tính chủ yếu của mạch tách/ghép bao gồm: Ghép: Các tụ ghép: C = 9 àF hoặc 18 àF (xem cấu hình thử) 12 TCN 68 - 209: 2002 Tách: Điện cảm tách đối với điện áp nguồn: L = 1,5 mH Điện áp xung d trên các đờng dây cha ghép xung khi đã ngắt EUT không đợc vợt quá 15% điện áp thử lớn nhất Khi ngắt EUT khỏi mạng... Các đặc tính chủ yếu của mạch tách/ghép điện dung: - Tụ ghép: C = 0,5 àF - Cuộn cảm tách (không bù dòng): L = 20 mH Chú ý: Cần xem xét đặc tính dòng tín hiệu, đặc tính này phụ thuộc vào mạch đợc thử 13 TCN 68 - 209: 2002 6.3.2.2 Phơng pháp ghép qua bộ triệt xung Phơng pháp ghép qua bộ triệt xung là phơng pháp ghép thích hợp đối với các mạch có dây cân bằng, không có lớp che chắn (thông tin, viễn thông)... điều kiện hoạt động 6.3.3 Các phơng pháp ghép khác Các phơng pháp ghép khác đang đợc xem xét 7 Cấu hình thử Thiết bị thử Cấu hình thử bao gồm các thiết bị chủ yếu sau: Đ ƯU - Thiết bị đợc thử (EUT); 14 TCN 68 - 209: 2002 - Thiết bị phụ trợ (AE); - Cáp (chủng loại và chiều dài theo quy định); - Thiết bị ghép (ghép điện dung hoặc ghép qua các bộ triệt xung); - Bộ tạo sóng (bộ tạo sóng kết hợp, bộ tạo sóng... Trong trờng hợp này, việc ghép thực hiện qua các bộ triệt xung (khuyến nghị K.17 của CCITT) Các mức thử thấp hơn điện áp đánh lửa của các bộ triệt xung đợc ghép (khoảng 300 V đối với bộ triệt xung 15 TCN 68 - 209: 2002 90 V) không đợc quy định (trừ trờng hợp thiết bị bảo vệ thứ cấp không có các bộ triệt xung có khí) Chú ý: Cần xem xét hai cấu hình thử sau: - Cấu hình thử đối với phép thử khả năng miễn... hình thử khác Nếu không sử dụng đợc một trong các phơng pháp ghép quy định trong cấu hình thử, tiêu chuẩn sản phẩm phải quy định các phơng pháp thay thế tơng đơng (phù hợp với trờng hợp đặc biệt đó) 16 TCN 68 - 209: 2002 Các điều kiện thực hiện phép thử V  Các điều kiện thử và các điều kiện lắp đặt thiết bị phải tuân theo chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm và bao gồm: - Cấu hình thử (phần cứng); - Thủ tục... phải quy định cấu hình thử (xem mục B.2 phụ lục B) bao gồm: - Bộ tạo sóng và các thiết bị khác đợc sử dụng; - Mức thử (điện áp/dòng điện) (xem phụ lục A); - Trở kháng bộ tạo sóng; - Cực tính xung thử; 17 TCN 68 - 209: 2002 - Mạch khởi động của bộ tạo sóng trong hoặc ngoài; - Số lợng phép thử: ít nhất là 5 lần xung dơng và 5 lần xung âm ở các điểm đợc chọn; - Tốc độ lặp lại: lớn nhất là 1 lần/phút; Chú... xấu nhất) Nếu không có nguồn tín hiệu thật, có thể mô phỏng Trong mọi trờng hợp, mức thử không đợc vợt quá các quy định trong chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm Phép thử phải đợc thực hiện theo kế hoạch thử 18 TCN 68 - 209: 2002 Để xác định tất cả các điểm tới hạn trong chu trình làm việc của thiết bị, phải sử dụng đủ số xung thử âm và dơng Đối với phép thử nghiệm thu, phải sử dụng các thiết bị cha từng phải... Do vậy, phải ghi lại khoảng thời gian thiết bị mất hoàn toàn chức năng hoạt động Đây chính là cơ sở để đánh giá kết quả phép thử Biên bản thử nghiệm phải bao gồm các điều kiện thử và các kết quả thử 19 TCN 68 - 209: 2002 Rc U Rm Cc Rs1 Lr Rs2 U: Nguồn điện áp cao Rc: Điện trở nạp Cc: Tụ lu trữ năng lợng Rs: Điện trở định dạng độ rộng xung Rm: Điện trở phối hợp trở kháng Lr: Cuộn cảm định dạng thời gian . tcn 68 - 209: 2002 ph−¬ng ph¸p ®o vµ thö Testing and measurement techniques electromagnetic compatibility (EMC) Surge immunity t−¬ng thÝch ®iÖn tõ (EMC) MiÔn nhiÔm ®èi víi c¸c xung TCN 68. levels 64 Annex B (Informative): Explanatory notes 66 TCN 68 - 209: 2002 4 Lời nói đầu Tiêu chuẩn Ngành TCN 68 - 209: 2002 Tơng thích điện từ (EMC) - Miễn nhiễm đối với. (Quy định): Lựa chọn bộ tạo tín hiệu thử và mức thử 30 Phụ lục B (Tham khảo): Một số chú ý 32 TCN 68 - 209: 2002 3 contents Foreword 37 1. Scope 38 2. Normative references 38