Istraživanje principa rada i primjene ispitivača imunosti na prigušene oscilatorne valove — studija slučaja LISUN DOW61000-18 Serija

Sažetak
U elektroenergetskim sustavima i industrijskim elektromagnetskim okruženjima, tranzijentne interferencije u obliku prigušenih oscilatornih valova generiranih visokonaponskim sklopnim operacijama i elektromagnetskim impulsima na velikim visinama (HEMP) lako dovode do abnormalnog rada električne opreme. Ispitivač imuniteta na prigušeni oscilacijski val je poseban EMC instrument za ispitivanje razvijen u skladu sa standardima GB/T 17626.18 i IEC/EN 61000-4-18. Njegova osnovna tehnologija oslanja se na predpunjenje kondenzatora i RLC rezonantni krug za reprodukciju standardnih valnih oblika. Uzimajući u obzir LISUN DOW61000-18 Kao istraživački objekt koristi se ispitivač imunosti na prigušene oscilatorne valove serije 2. Ovaj rad analizira njegov princip rada i mehanizam generiranja valnog oblika, razlikuje scenarije testiranja sporih i brzih prigušenih oscilatornih valova te razrađuje njegove funkcije testiranja i praktične primjene u kombinaciji s parametrima opreme. Pruža tehničke reference za testiranje imunosti energetske opreme i novih energetskih proizvoda.

1. Uvod
S izgradnjom pametnih elektroenergetskih mreža velikih razmjera, novih elektrana i visokonaponskih trafostanica, elektromagnetsko okruženje unutar elektroenergetskih mreža postalo je sve složenije. Uključivanje i isključivanje visokonaponskih rastavljača i prekidača, kao i prodor elektromagnetskog impulsa na velikim visinama (HEMP), generirat će periodično oslabljene prigušene oscilatorne valove na sabirnicama i kabelskim vodovima. Takve prolazne smetnje mogu se provesti do sekundarne opreme duž elektroenergetskih vodova i signalnih žica, uzrokujući nepravilan rad releja, prekid komunikacije, pad kontrolera i druge kvarove.

Kako bi se kvantitativno procijenila tolerancija električne opreme na takve smetnje, domaće i strane vlasti su uzastopno izdale standarde GB/T 17626.18 i IEC/EN 61000-4-18, koji specificiraju metode ispitivanja, parametre valnih oblika i razine ispitivanja za imunost na prigušene oscilatorne valove.

Kao glavni instrument za takva ispitivanja, ispitivač imunosti na prigušene oscilatorne valove može točno reproducirati valne oblike interferencije na licu mjesta u laboratorijskim uvjetima. LISUN DOW61000-18 Serija ispitivača imunosti na prigušene oscilatorne valove uključuje dva glavna modela: osnovni DOW61000-18 (spori tip) i DOW61000-18F (brzi tip), koji je u skladu s dvjema vrstama prigušenih oscilatornih valova specificiranih u relevantnim standardima. Široko se koristi za detekciju primarne opreme trafostanica, sekundarnih upravljačkih uređaja i novih ormara za kombiniranje energije, te je ključna oprema za EMC ispitivanje u elektroenergetskoj industriji.

2. Osnovni princip rada ispitivača imunosti na prigušene oscilatorne valove
Osnovna logika generiranja valnih oblika ispitivača imunosti na prigušene oscilatorne valove je predpunjenje kondenzatora + rezonantno pražnjenje RLC-a + prigušenje otpora, što savršeno generira sinusoidne oscilatorne valne oblike s amplitudom koja se smanjuje iz ciklusa u ciklus i u potpunosti odgovara stvarnim karakteristikama interferencije u energetskim postrojenjima.

Tijekom rada opreme, unutarnja visokonaponska jedinica za punjenje prvo prednapuni kondenzator za pohranu energije i pohranjuje električnu energiju u obliku električnog polja unutar kondenzatora. Kada napon punjenja dosegne postavljenu ispitnu razinu, upravljačka sklopka se trenutno uključuje, a kondenzator za pohranu energije oslobađa energiju u RLC rezonantni krug sastavljen od induktora (L), otpornika (R) i kondenzatora (C). Idealni LC krug može proizvesti kontinuiranu sinusoidnu oscilaciju jednake amplitude, dok je fiksni prigušni otpornik spojen serijski unutar kruga ovog ispitivača. Zbog potrošnje energije na otporniku, vršna vrijednost oscilatornih valnih oblika kontinuirano opada iz ciklusa u ciklus, konačno formirajući standardne prigušene sinusoidne oscilatorne valove.

U kombinaciji s karakteristikama interferencije elektroenergetskih sustava na licu mjesta, ovaj princip odgovara dvama radnim uvjetima: niskofrekventnim sporo prigušenim oscilatornim valovima generiranim preklopnim radnjama vanjskih visokonaponskih rastavljača trafostanica i visokofrekventnim brzim prigušenim oscilatornim valovima uzrokovanim radom prekidača i prodorom HEMP-a. Prebacivanjem parametara kruga i podešavanjem napona punjenja i izlazne impedancije, ispitivač imunosti na prigušene oscilatorne valove generira dvije vrste valnih oblika zasebno. Pomoću ugrađene mreže za spajanje/razdvajanje (CDN), oscilatorni valovi se ubrizgavaju u energetske priključke ispitivane opreme (EUT) putem vodljivog spajanja. Nakon usklađivanja sa posebnim CDN modulima, također može provoditi ispitivanja na signalnim i upravljačkim priključcima kako bi se sveobuhvatno provjerila sposobnost opreme da se zaštiti od prijelaznih smetnji.

Što se tiče indikatora valnih oblika, obje vrste valnih oblika slijede jedinstvena pravila slabljenja: napon vrha petog vala veći je od 50% vrha prvog vala, a napon vrha desetog vala niži je od 50% vrha prvog vala. Ovaj indikator je strogo usklađen s nacionalnim i međunarodnim standardima kako bi se jamčila valjanost rezultata ispitivanja.

DOW61000-18

3. Parametri i klasifikacija LISUN DOW61000-18 Serijski ispitivač imunosti na prigušene oscilatorne valove
The LISUN DOW61000-18 Serija sadrži modele ispitivača imunosti na spore i brze prigušene oscilatorne valove, koji se uvelike razlikuju po frekvenciji oscilacija, izlaznom naponu, vremenu porasta, izlaznoj impedanciji i drugim parametrima jezgre. Primjenjivi su na različite scenarije interferencije i ispitne objekte. Detaljni parametri jezgre prikazani su u Tablici 1 u nastavku.
Tablica 1 Osnovni parametri LISUN DOW61000-18 Serijski ispitivač imunosti na prigušene oscilatorne valove

3.1 Ispitivač sporo prigušenih oscilatornih valova (DOW61000-18)
Ovaj model je dizajniran za niskofrekventne tranzijentne smetnje uzrokovane preklapanjem rastavljača i refleksijom sabirnica u trafostanicama. Njegove frekvencije oscilacija postavljene su na 100 kHz i 1 MHz, što odgovara karakteristikama frekvencija smetnji velikih visokonaponskih trafostanica (sabirnice maksimalno 400 m) i konvencionalnih vanjskih trafostanica. S izlaznom impedancijom od 200 Ω, njegove brzine ponavljanja postavljene su na 40 impulsa/s i 400 impulsa/s, što su standardni kompromisni parametri određeni razmakom kontakata prekidača i energijom koju oprema podnosi. Uglavnom se koristi za ispitivanje energetskih transformatora i primarne opreme trafostanice kako bi se procijenila njihova radna stabilnost pod niskofrekventnim prigušenim oscilatornim smetnjama.

3.2 Ispitivač brzih prigušenih oscilatornih valova (DOW61000-18F)
Ovaj model simulira visokofrekventne smetnje generirane brzim prebacivanjem prekidača i elektromagnetskim impulsima na velikim visinama (HEMP). Njegova frekvencija osciliranja povećana je na 3 MHz, 10 MHz i 30 MHz, a vrijeme porasta napona skraćeno je na 5 ns, čime se postiže brži odziv na prijelazne pojave. Izlazna impedancija smanjena je na 50 Ω, a maksimalna struja kratkog spoja doseže 80 A, što pruža jaču energiju smetnji. Široko se primjenjuje na uređaje za sekundarnu zaštitu srednjenaponskih i visokonaponskih trafostanica, kombinirajuće ormare za nove elektrane, inteligentnu mjernu i upravljačku opremu i druge precizne elektroničke proizvode, kako bi se provjerila njihova imunost u okruženjima s jakim visokofrekventnim elektromagnetskim impulsima.

Oba modela opremljena su zaslonima osjetljivim na dodir s tekućim kristalima, unaprijed instaliranim standardnim ispitnim razinama i podržavaju postupno podešavanje napona. Isporučuju se s kalibracijskim certifikatima CNAS ISO17025 kako bi se zadovoljili laboratorijski metrološki zahtjevi sljedivosti. Za ispitivanje neoklopljenih komunikacijskih i upravljačkih vodova, korisnici mogu uskladiti mreže za spajanje i odvajanje serije CDN61000-18S kako bi proširili funkcije ispitivanja spajanja linija-zemlja i linija-linija.

4. Scenariji primjene i postupci testiranja
4.1 Glavni scenariji primjene
Ispitivač imunosti na prigušene oscilatorne valove služi trima glavnim industrijama: elektroenergetskoj mreži, novoj energetici i industrijskoj automatizaciji. U elektroenergetskoj industriji provodi tvornički pregled primarne i sekundarne opreme za visokonaponske/srednjenaponske trafostanice. U industriji nove energetike provodi ispitivanja imunosti na ormarima za kombiniranje fotonaponskih i vjetroelektrana te pretvaračima za pohranu energije. U industrijskim područjima provodi EMC prihvaćanje tvorničke opreme za distribuciju energije i automatskih upravljačkih ormara. U međuvremenu, kao bitni instrumenti za ispitivanje za CE certifikaciju i domaću obveznu kinesku certifikaciju (3C), potrebni su za proizvode koji se izvoze u EU i za pristup domaćem tržištu.

4.2 Osnovni postupci ispitivanja
• Odabir opreme: Odaberite odgovarajući model prema radnom okruženju opreme koja se testira. Odaberite spori model za primarnu opremu trafostanice i brzi model za sekundarno mjerenje i upravljanje te novu energetsku opremu.
• Spajanje strujnog kruga: Spojite ispitnu opremu na ugrađenu mrežu za spajanje/razdvajanje instrumenta; uskladite vanjske namjenske CDN module za ispitivanja signalnih vodova.
• Postavljanje parametara: Konfigurirajte frekvenciju oscilacija, izlazni napon, brzinu ponavljanja, polaritet impulsa i ostale parametre u skladu s relevantnim standardima ili specifikacijama proizvoda.
• Ispitivanje opterećenjem: Pokrenite instrument da proizvodi prigušene oscilatorne valove, kontinuirano primjenjivajte interferenciju i promatrajte radno stanje ispitivane opreme.
• Procjena rezultata: Rezultat ispitivanja je kvalificiran ako oprema radi normalno bez pada, nepravilnog rada ili smanjenja performansi uslijed smetnji.

5. Zaključak
Oslanjajući se na osnovni princip predpunjenja kondenzatora i RLC rezonantnog kruga, Ispitivač imuniteta na prigušeni oscilacijski val točno reproducira tipične valne oblike tranzijentne interferencije, uključujući operacije prebacivanja elektroenergetskog sustava i elektromagnetske impulse na velikim visinama, što ga čini nezamjenjivim instrumentom za ispitivanje u području elektromagnetske kompatibilnosti. LISUN DOW61000-18 Serija ispitivača imunosti na prigušene oscilatorne valove strogo je u skladu s glavnim domaćim i međunarodnim standardima. Kroz klasifikaciju sporih i brzih modela, podesive brojne parametre i proširive konfiguracije, pokriva zahtjeve ispitivanja svih vrsta energetske opreme.

U kontekstu kontinuiranog razvoja novih elektroenergetskih sustava, elektromagnetsko okruženje elektroenergetskih mreža postaje sve složenije, što postavlja veće zahtjeve za performanse električne opreme u pogledu otpornosti na tranzijentne smetnje. Široka primjena ispitivača imunosti na prigušene oscilatorne valove može kontrolirati EMC performanse proizvoda od istraživanja i razvoja, proizvodnje do ispitnih veza, učinkovito smanjiti stopu kvarova na licu mjesta i osigurati siguran i stabilan rad elektroenergetskih mreža, novih elektrana i industrijskih sustava. U budućnosti, uz kontinuirano ažuriranje standarda elektromagnetske kompatibilnosti, takvi će se ispitivači nastaviti nadograđivati ​​prema višim frekvencijama, većem izlaznom naponu i inteligentnom testiranju.