浪涌测试基础知识

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1、浪涌测试基础知识01引文 雷击发生时，强电流及其产生的电磁脉冲能通过传导，感应，耦 合等方式在电子设备产生过电压，过电压沿电源线或信号线传输时， 就形成雷电浪涌。通常，雷电会对暴露在外的电源线上感应出较高的电压，这种电 压不仅会直接传到设备，其产生的浪涌电流在电源线路传导时，电磁 感应的浪涌会耦合到周围的信号线。类似此类浪涌对电子产品会造成 极大损害，因此要求产品具备一定浪涌抗扰能力。02雷电瞬态浪涌的三种类型1. 直接雷击，雷击于外部（户外）电网，注入的大电流流过接地 电阻或者外部电路阻抗而产生电压，破还力极强，目前还没有设备能 够对直接雷进行防护2. 传导雷击：由远处的架空线传导而来，由于

2、接于电力网的设备 对过电压有不同的抑制能力，因此传导过电压能量随线路的延长而减 弱。3. 感应雷击，云层之间或者云层中的雷击或击于附件物体的雷击 等产生的电磁场，作用于导体，感应很高的过电压，这类过电压具有 很陡的前沿并快速衰减。其中，感应雷有两种浪涌感应方式：A静电感应产生浪涌：雷电带有大量负电荷的雷云所产生的电场， 会在导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云放电时，云层中的电 荷瞬间大量减小或消失，在线路上被束缚的正电荷瞬间失去束缚，在 电势能作用下，在线路上产生浪涌冲击A电磁感应产生浪涌：闪电电流在周围形成磁场，这种磁场随时 间变化，在周围的导线上激发感应电动势，雷击发生在供电线路附近

3、或避雷针上，会产生此类情况。另外，还有一种比较少见的雷击浪涌机理，地线电位反弹，业内 常称为“反弹雷”，当设备安装了浪涌保护器件时，设备的某根电缆 出现浪涌电压，浪涌保护器触发，将浪涌能量旁路到大地，这时，由 于大电流流过设备接地线，该设备的地线电位突然升高。此时与这台 设备相连的其他设备，地电位还是零，两台设备之间产生了很高的共 模电压，这种共模电压可能损坏设备接口。03雷电感应的影响因素雷电感应是指导线上接收到的能量，其影响因素如下：1. 雷云电荷量大小，直接影响电流大小，从而影响产生电磁场强 度。2. 雷电流的陡度，在波尾相同的情况下，陡度越大，谐波越丰富， 能量越高产生的过电压越高。3

4、. 雷电流的频率，振幅随频率增加而减小，雷电流主要集中在低 频部分。4. 不同的导线的长度与过电压有直接关系，随着导线长度的增加， 过电压峰值增加，但超过一定长度时，增幅会越来越小。5. 导线离云端的高度与过电压有直接关系，高度增加，感应过电 压幅值迅速增加，这是因为离地高，导线和地构成的回路面积大，能 够耦合更多的电磁场能量。6. 当导线两端接不同电阻时对导线感应过电压波形的大小产生影 响，当始端为匹配电阻，末端感应电压值随着末端电阻增大而增大。7. 导线周围空间的电磁环境影响，屏蔽保护越好，导线感应过电 压越小04浪涌测试标准浪涌试验是模拟受试设备的附件发生雷电时，在受试设备的电源 线和信

5、号线感应的瞬态现象。这类能量通常很大，浪涌试验所依据的 国际标准是IEC61000-4-5，对应国家标准是GB/T176262200X电 磁兼容 试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验。该标准适用于电子设备在常规的工作状态下，对感应雷击，传导 雷击产生的浪涌电压的测试。该标准不对绝缘耐高压的能力进行试验， 因此不考虑直接雷。其中，对浪涌信号发生器的直接输出电压/电流波形做了详细的说 明，对应连接到对称通信线的端口，应该使用10/700|js组合波发生 器。对于其他情况，特别是连接到电源线和短距离信号线的端口，应 该使用1.2/50组合波发生器。通信系统一般还使用其他标准，如美 国使用Telcor

6、dia GR-1089规定的开路电压波形2/10ps,短路电流波 形为 10/10002）。05测试等级以及选择等级试验范围如表1所示等级幵路试验电压（土伯） WLine to lineLine to ground10,520.51.031.02.042.04.0V特殊桶表1.试验等级“表格来自于IEC61000-4-5”等级应用取决于环境，即遭受浪涌可能性的环境以及安装条件，主要分类如下：a等级一：较好的保护环境，比如工厂或电站的控制室a等级二：有一定保护的环境，比如无强干扰的工厂a等级三：普通的电磁骚扰环境，对设备没有规定特殊安装要求， 比如普通环境下的电缆，工业性场所a等级四：受强干扰的

7、环境，如民用架空线，未加保护的高压变 电所a等级X:由用户和制造商协商06浪涌发生器 浪涌发生器的电路如图1所示图 1. 组合波发生器“图片来自于 IEC61000-4-5”组合波发生器的内阻为2Q。不同试验，需要的能量不同，这是通 过外接电阻来调节。 具体对于不同位置来说，电源线之间的差模注入 能量最大，外接电阻为零，此时内阻为2Q。电源线之间的线地之间共 模浪涌电压是通过10Q的外接电阻注入。对于信号线的试验，注入的 浪涌通过一个40Q的串联电阻注入。不同内阻时，电压与电流的关系 如表 2。等级1等级2等级3等级40.5kV1kV2kV4kV250A500A1000A2000A42A84A

8、167A334A内阻门)212 . -表2.不同内阻时电压与电流的关系07两种主要的浪涌试验波形根据测试标准的规定，两类主要的波形分别为1.2/50|js(8/20|js) 组合波信号和10/700|js( 5/320|js)组合波信号。1. 1.2/50ms(8/20Ms)组合波：1.2/50|js的电压浪涌波形(开路 状态)和8/20Ms的电流浪涌波形(短路状态)图2.开路电压波形(1.2/50|js) “S 寸000-C9ULUIHh皿俅丈回、(srloo 卜、Ot) 1SS .寸 ffl ? JI JL lb UK+F up |-4 !-L匚r丄口BT一卫HE dQ(ss ) H3S

9、srloCNs 聚( fc) Uss -恶 (srloCNms ) srlooMH.CN S 寸000-C9ULUIHh皿俅丈ffl、( srloCN、8 ) 1SB & ffl Rn Id r l 丄： !r Front timft：I, = 1,25 w图5.短路电流波形( 5/320RS) 两种浪涌信号的适用范围：Tr = 5+ 20 %“图片来自于IEC61000-4-5”1. 对通讯网和长距离信号电路端口，推荐采用10/700|js冲击波。 常见电子设备如RJ45，RS232, XDSL, RS485，安防摄像头等2. 对交直流电源端口和短距离信号电路端口，推荐采用1.2/50ps

10、冲击波。常见电子设备如LED照明设备，基站等常见的设备端口抗浪涌能力测试1. 交流电源口过电压耐受水平等级1 :差模施加2kV电压正负各5次无损坏；共模4kV电压各5次无损坏测试波形：1.2/50|js(8/20|js)组合波 测试方式：按照IEC61000-4-52. 直流电源口过电压耐受水平等级1 :差模施加1kV电压正负各5次无损坏；共模2kV电压各5 次无损坏等级2 :差模施加0.5kV电压正负各5次无损坏；共模1kV电压 各5次无损坏测试波形：1.2/50|js(8/20|js)组合波测试方式：按照IEC61000-4-5，等级2为基本要求，若设备未配 置防雷器情况，端口耐受等级要求

11、应达到等级13. 信号口过电压耐受水平(建筑内信号线)等级1 :差模施加2kV电压正负各5次无损坏；共模4kV电压各 5 次无损坏等级2 :差模施加1kV电压正负各5次无损坏；共模2kV电压各 5 次无损坏等级3 :差模施加0.5kV电压正负各5次无损坏；共模1kV电压 各5次无损坏测试波形：1.2/50|js(8/20|js)组合波测试方式：按照IEC61000-4-5，等级3为基本要求，若走线超过 10m,不超过30m,未加防雷器情况，端口耐受等级要求应达到等级 14. 信号口过电压耐受水平(建筑外信号线)等级1 :差模施加4kV电压正负各5次无损坏；共模4kV电压各5 次无损坏等级2 :差模施加1kV电压正负各5次无损坏；共模2kV电压各 5 次无损坏测试波形：1.2/50|js(8/20|js)组合波测试方式：按照IEC61000-4-5，建筑外走线的信号电缆，进入室 内应先经过配线架的一级保护。测试端口的要求是：对设备端口自身 测试,应满足等级2 ；在信号端口前连接配线架(带一级保护单元) , 在配线架前测试,需满足等级1