Výzkum principu fungování a aplikace testeru imunity tlumených oscilačních vln – případová studie LISUN DOW61000-18 Série

Abstraktní
V energetických systémech a průmyslovém elektromagnetickém prostředí snadno vedou přechodové rušení ve formě tlumených oscilačních vln generovaných vysokonapěťovými spínacími operacemi a elektromagnetickými pulzy ve vysokých nadmořských výškách (HEMP) k abnormálnímu provozu elektrických zařízení. Tlumič oscilačních vlnových zkoušek odolnosti je speciální přístroj pro testování EMC vyvinutý v souladu s normami GB/T 17626.18 a IEC/EN 61000-4-18. Jeho základní technologie se opírá o přednabíjení kondenzátorů a rezonanční obvod RLC pro reprodukci standardních průběhů. LISUN DOW61000-18 Jako výzkumný objekt byl použit tester imunity tlumených oscilačních vln řady 2. Tato práce analyzuje princip jeho fungování a mechanismus generování průběhů, rozlišuje testovací scénáře pomalých a rychlých tlumených oscilačních vln a rozpracovává jeho testovací funkce a praktické aplikace v kombinaci s parametry zařízení. Poskytuje technické reference pro testování imunity energetických zařízení a nových energetických produktů.

1. Úvod
S rozsáhlou výstavbou inteligentních energetických sítí, nových elektráren a vysokonapěťových rozvoden se elektromagnetické prostředí uvnitř energetických sítí stalo stále složitějším. Zapínání a vypínání vysokonapěťových odpojovačů a jističů, stejně jako vniknutí elektromagnetických pulzů ve vysokých nadmořských výškách (HEMP), generuje periodicky utlumené tlumené oscilační vlny na přípojnicích a kabelových vedeních. Takové přechodové rušení může vést k sekundárním zařízením podél elektrického vedení a signálních vodičů a způsobovat poruchu relé, přerušení komunikace, selhání regulátoru a další poruchy.

Pro kvantitativní vyhodnocení tolerance elektrických zařízení vůči takovému rušení vydaly domácí i zahraniční orgány postupně normy GB/T 17626.18 a IEC/EN 61000-4-18, které specifikují zkušební metody, parametry tvarů vln a zkušební úrovně pro imunitu proti tlumeným oscilačním vlnám.

Jakožto klíčový přístroj pro takové testy dokáže tester imunity tlumených oscilačních vln přesně reprodukovat rušivé průběhy na místě v laboratorních podmínkách. LISUN DOW61000-18 Řada testerů imunity proti tlumeným oscilačním vlnám zahrnuje dva hlavní modely: základní DOW61000-18 (pomalý typ) a DOW61000-18F (rychlý typ), který splňuje dva typy tlumených oscilačních vln specifikovaných v příslušných normách. Široce se používá pro detekci primárních zařízení rozvoden, sekundárních řídicích zařízení a nových skříní slučovačů energie a je nezbytným zařízením pro testování EMC v energetickém průmyslu.

2. Základní princip fungování testeru imunity tlumených oscilačních vln
Základní logika generování průběhů testeru tlumených oscilačních vln spočívá v přednabíjení kondenzátoru + rezonančním vybíjení RLC + útlumu odporovým tlumením, což dokonale generuje sinusové obálkové oscilační průběhy s klesající amplitudou cyklus po cyklu a plně odpovídá skutečným charakteristikám rušení v energetických lokalitách.

Během provozu zařízení interní vysokonapěťová nabíjecí jednotka nejprve přednabíjí akumulační kondenzátor a ukládá elektrickou energii ve formě elektrického pole uvnitř kondenzátoru. Když nabíjecí napětí dosáhne nastavené testovací úrovně, řídicí spínač se okamžitě sepne a akumulační kondenzátor uvolní energii do rezonančního obvodu RLC složeného z induktoru (L), rezistoru (R) a kondenzátoru (C). Ideální LC obvod může produkovat kontinuální sinusové kmitání se stejnou amplitudou, zatímco pevný tlumicí rezistor je zapojen sériově uvnitř obvodu tohoto testeru. V důsledku spotřeby energie na rezistoru se špičková hodnota oscilačních průběhů plynule cyklus po cyklu snižuje a nakonec se vytvoří standardní tlumené sinusové oscilační vlny.

V kombinaci s charakteristikami rušení napájecích systémů na místě tento princip odpovídá dvěma provozním podmínkám: nízkofrekvenčním pomalým tlumeným oscilačním vlnám generovaným spínacími operacemi venkovních odpojovačů vysokonapěťových rozvoden a vysokofrekvenčním rychlým tlumeným oscilačním vlnám způsobeným operacemi jističů a vniknutím HEMP. Přepínáním parametrů obvodu a úpravou nabíjecího napětí a výstupní impedance generuje tester imunity tlumených oscilačních vln samostatně dva typy průběhů. Díky vestavěné vazební/oddělovací síti (CDN) jsou oscilační vlny injektovány do napájecích portů testovaného zařízení (EUT) prostřednictvím vodivého propojení. Po spárování se speciálními moduly CDN může také provádět testy signálních a řídicích portů, aby se komplexně ověřila schopnost zařízení odolávat přechodovým rušením.

Pokud jde o indikátory tvaru vlny, oba typy tvarů vln se řídí jednotnými pravidly útlumu: napětí na vrcholu páté vlny je vyšší než 50 % vrcholu první vlny a napětí na vrcholu desáté vlny je nižší než 50 % vrcholu první vlny. Tento indikátor je striktně v souladu s národními a mezinárodními normami, aby byla zaručena platnost výsledků testů.

DOW61000-18

3. Parametry a klasifikace LISUN DOW61000-18 Tester imunity tlumených oscilačních vln
Jedno LISUN DOW61000-18 Řada obsahuje modely testerů imunity proti tlumeným oscilačním vlnám s pomalým a rychlým provedením, které se značně liší frekvencí oscilací, výstupním napětím, dobou náběhu, výstupní impedancí a dalšími parametry jádra. Jsou použitelné pro různé scénáře rušení a testované objekty. Podrobné parametry jádra jsou uvedeny v tabulce 1 níže.
Tabulka 1 Základní parametry LISUN DOW61000-18 Tester imunity tlumených oscilačních vln

3.1 Tester pomalých tlumených oscilačních vln (DOW61000-18)
Tento model je navržen pro nízkofrekvenční přechodové rušení vyvolané spínáním odpojovačů a odrazy přípojnic v rozvodnách. Jeho oscilační frekvence jsou nastaveny na 100 kHz a 1 MHz, což odpovídá charakteristikám rušivých kmitočtů velkých vysokonapěťových rozvoden (s maximální délkou přípojnic 400 m) a konvenčních venkovních rozvoden. S výstupní impedancí 200 Ω jsou jeho opakovací frekvence nastaveny na 40 pulzů/s a 400 pulzů/s, což jsou standardní kompromisní parametry určené roztečí kontaktů spínačů a energií, kterou zařízení snáší. Používá se hlavně k testování výkonových transformátorů a primárních zařízení rozvoden k vyhodnocení jejich provozní stability za nízkofrekvenčního tlumeného oscilačního rušení.

3.2 Tester rychlých tlumených oscilačních vln (DOW61000-18F)
Tento model simuluje vysokofrekvenční rušení generované rychlým spínáním jističů a elektromagnetickými pulzy ve vysokých nadmořských výškách (HEMP). Jeho kmitočet oscilací je zvýšen na 3 MHz, 10 MHz a 30 MHz a doba náběhu napětí je zkrácena na 5 ns, čímž se dosahuje rychlejší přechodové odezvy. Výstupní impedance je snížena na 50 Ω a maximální zkratový proud dosahuje 80 A, což poskytuje silnější rušivý proud. Je široce používán u sekundárních ochran rozvoden středního a vysokého napětí, slučovacích skříní pro nové elektrárny, inteligentních měřicích a řídicích zařízení a dalších přesných elektronických výrobků k ověření jejich odolnosti v prostředí se silnými vysokofrekvenčními elektromagnetickými pulzy.

Oba modely jsou vybaveny dotykovými obrazovkami z tekutých krystalů, předinstalovanými standardními testovacími úrovněmi a podporují stupňovité nastavení napětí. Dodávají se s kalibračními certifikáty CNAS ISO17025, které splňují požadavky na metrologickou sledovatelnost laboratoří. Pro testování nestíněných komunikačních a řídicích vedení mohou uživatelé kombinovat vazební a oddělovací sítě řady CDN61000-18S a rozšířit tak funkce testování vazby vodič-země a vodič-vodič.

4. Scénáře použití a testovací postupy
4.1 Hlavní scénáře použití
Tester imunity tlumených oscilačních vln slouží třem hlavním odvětvím: energetickým sítím, novým energetickým systémům a průmyslové automatizaci. V energetickém průmyslu provádí inspekce primárních a sekundárních zařízení pro rozvodny vysokého a středního napětí. V odvětví nových energetických systémů provádí testy imunity skříní slučovačů fotovoltaických a větrných elektráren a měničů pro ukládání energie. V průmyslových oblastech provádí schvalování EMC u továrních zařízení pro distribuci energie a automatických rozvaděčů. Jakožto nezbytné testovací nástroje pro certifikaci CE a domácí povinnou certifikaci v Číně (3C) jsou zároveň vyžadovány pro produkty vyvážené do EU a pro přístup na domácí trh.

4.2 Základní zkušební postupy
• Výběr zařízení: Vyberte odpovídající model podle provozního prostředí testovaného zařízení. Pro primární zařízení rozvodny zvolte pomalý model a pro sekundární měřicí a regulační zařízení a nová energetická zařízení rychlý model.
• Připojení obvodu: Připojte testované zařízení k vestavěné síti pro vazbu/oddělení přístroje; pro testy signálních vedení připojte externí specializované moduly CDN.
• Nastavení parametrů: Konfigurace frekvence oscilací, výstupního napětí, opakovací frekvence, polarity pulzů a dalších parametrů v souladu s příslušnými normami nebo specifikacemi produktu.
• Zatěžovací test: Spusťte přístroj pro generování tlumených oscilačních vln, nepřetržitě aplikujte rušení a sledujte provozní stav testovaného zařízení.
• Posouzení výsledků: Výsledek testu je kvalifikovaný, pokud zařízení funguje normálně bez havárie, chybné funkce nebo snížení výkonu v důsledku rušení.

5. závěr
Spoléhaje se na základní princip přednabíjení kondenzátoru a rezonančního obvodu RLC, Tlumič oscilačních vlnových zkoušek odolnosti Přesně reprodukuje typické průběhy přechodového rušení, včetně spínacích operací energetické soustavy a elektromagnetických impulsů ve vysokých nadmořských výškách, což z něj činí nepostradatelný testovací přístroj v oblasti elektromagnetické kompatibility. LISUN DOW61000-18 Řada testerů imunity tlumených oscilačních vln striktně splňuje běžné domácí i mezinárodní normy. Díky klasifikaci pomalých a rychlých modelů, široké škále nastavitelných parametrů a rozšiřitelným konfiguracím pokrývá požadavky na testování všech typů energetických zařízení.

Na pozadí neustálého vývoje nových energetických systémů se elektromagnetické prostředí energetických sítí stává složitějším, což zvyšuje požadavky na odolnost elektrických zařízení vůči přechodovým rušením. Široké použití testeru imunity s tlumenými oscilačními vlnami může kontrolovat elektromagnetickou kompatibilitu produktů od výzkumu a vývoje, výroby až po testování spojů, účinně snižovat míru poruchovosti na místě a zajistit bezpečný a stabilní provoz energetických sítí, nových elektráren a průmyslových systémů. V budoucnu se s neustálou aktualizací norem elektromagnetické kompatibility budou tyto testery nadále modernizovat směrem k vyšším frekvencím, většímu výstupnímu napětí a inteligentnímu testování.