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雷擊浪涌抗擾度測試
發表時間:2022-09-03 13:36:34
什么是雷擊浪涌抗擾度測試？

雷擊浪涌抗擾度測試又叫Surge浪涌測試，是模擬自然界里的雷擊（間接雷）以及供電線路中因大型開關切換所引起的電壓變化對供電線路和通信線路的影響。浪涌試驗規定了兩種波形（1.2/50μs和通信波10/700μs）、幅值為0.5kV到4kV，能量特別大，對EUT的影響可能是破壞性的。10/700μs（俗稱通信波）適用于長距離對稱通信端口，1.2/50μs適用于電源線端口和其他信號線端口。

浪涌的起因是電力系統的開關瞬態和雷電瞬態;而浪涌抗擾度試驗目的是建立一個共同的基準，以評價電氣和電子設備在遭受浪涌(沖擊)時的性能。根據標準IEC61000-4-5浪涌沖擊抗擾度試驗一般要求，雷擊浪涌發生器模擬1.2/50us電壓波形，8/20us電流波形和組合波(電壓波形：10/700us，電流波形：5/320us)，通過耦合網絡，將波形耦合至被測電路中，以達到實驗目的。


雷擊浪涌抗擾度測試嚴酷等級

嚴酷等級應用范圍則取決于環境(遭受浪涌可能性的環境)及安裝條件，大體按照以下條件分類：

1級：較好保護的環境，如工廠或電站的控制室。

2級：有一定保護的環境，如無強干擾的工廠。

3級：普通的電磁騷擾環境，對設備未規定特殊安裝要求，如普通安裝的電纜網絡，工業性的工作場所和變電所。

4級：受嚴重騷擾的環境，如民用架空線，未加保護的高壓變電所。

X級：特殊級，由用戶和制造商協商后確定。具體產品選用哪一級，一般由產品標準定。

雷擊浪涌測試是破壞性試驗，視被測物破壞程度，分為以下幾種情況：

a) 在制造商、委托方或購買方規定的限值內性能正常

b) 功能或性能暫時喪失或降低，但在騷擾停止后能自行恢復，不需要操作者干預;

c) 功能或性能暫時喪失或降低，但需操作人員干預才能恢復;

d) 因設備硬件或軟件損壞，或數據丟失而造成不能恢復的功能喪失或性能降低。

信號(通信)接口浪涌測試測試目的和指標要求

考察設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備性能下降的程度。指標要求：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(Class A) 

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：電壓小800V，電流小100A。共模：電壓小1500V，電流小200A

c) 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認證的設備的線纜(擰到一起)。

d) 測試狀態：設備的所有可能影響本標準要求的狀態都要測試。如果設備狀態不能通過正常上電獲得，需要通過人工干預獲得；沒有施加浪涌的端口(包括電話端口，輔助端口以及和未認證設備連接的端口)，要用適當的方式端接并處于正常使用狀態；如果設備的一次電源允許插拔，則設備帶有電源線和斷開電源線兩種狀態都要測試。

e) 判據允許起安全作用的電路出現開路，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備，或設備具有明顯失效指示(如告警)，需要立即從網絡上斷開或需要維修。對安全電路進行修復后，設備性能和功能恢復正常。

(2) 類型B (class B)

a) 波形。差模：電壓波：9/720，電流波：5/320。共模：電壓波：9/720，電流波：5/320。 

b) 測試等級：差模：電壓小1000V，電流小25A。共模：電壓小1500V，電流小37.5A

c) 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認證的設備的線纜(擰到一起)。

d) 測試狀態：設備的所有可能影響本標準要求的狀態都要測試。如果設備狀態不能通過正常上電獲得，需要通過人工干預獲得；沒有施加浪涌的端口(包括電話端口，輔助端口以及和未認證設備連接的端口)，要用適當的方式端接并處于正常使用狀態；如果設備的一次電源允許插拔，則設備帶有電源線和斷開電源線兩種狀態都要測試。

e) 判據設備要能夠承受類型B的浪涌能量，不能造成接口電路永久性開路或者短路，不能引起影響到標準要求的設備損壞。

類型A：允許起安全作用的電路出現開路，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備， 或設備具有明顯失效指示(如告警)，在這種情況下，用戶需要立即從網絡上斷開設備進行維修。對防護電路進行修復后，設備性能和功能恢復正常。

類型B：認證的終端設備和保護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準要求的設備損壞。

導致浪涌沖擊抗擾度試驗失敗的常見原因

1. 浪涌脈沖的上升時間較長，脈寬較寬，不含有較高的頻率成分，因此對電路的干擾以傳導為主。

2. 主要體現在過高的差模電壓幅度導致輸入器件擊穿損壞,或者過高的共模電壓導致線路與地之間的絕緣層擊穿。

3. 由于器件擊穿后阻抗很低,浪涌發生器產生的很大的電流隨之使器件過熱發生損壞。

4. 對于有較大平滑電容的整流電路,過電流使器件損壞也可能是首先發生的。

改進建議

1. 雷擊浪涌試驗的最大特點是能量特別大，所以采用普通濾波器和鐵氧體磁芯來濾波、吸收的方案基本無效， 必須使用氣體放電管、壓敏電阻、 硅瞬變電壓吸收二極管和半導體放電管等專門的浪涌抑制器件才行。

2. 浪涌抑制器件的一個共同特性就是阻抗在有浪涌電壓與沒浪涌電壓時不同。正常電壓下， 它的阻抗很高，對電路的工作沒有影響；當有很高的浪涌電壓加在它上面時，它的阻抗變得很低，將浪涌能量旁路掉。

3. 這類器件的使用方法是并聯在線路與參考地之間，當浪涌電壓出現時， 迅速導通， 以將電壓幅度限制在一定的值上。


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