Tiêu chuẩn ngành TCN 68-209:2002 về tương thích điện từ (EMC) - Miễn nhiễm đối với các xung

• Số hiệu: TCN68-209:2002
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn ngành
• Nơi ban hành: Bộ Bưu chính Viễn thông
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: 18/12/2002

Mức	Điện áp thử hở mạch, ±10%, kV
1	0,5
2	1,0
3	2,0
4	4,0
x	đặc biệt
Chú ý: x là mức để mở, mức này có thể được quy định trong chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm

Các mức thử phải được lựa chọn theo các điều kiện lắp đặt. Việc phân loại điều kiện lắp đặt được trình bày trong mục B.3 phụ lục B.

Thiết bị được thử phải đảm bảo thỏa mãn đối với tất cả các mức điện áp thấp hơn mức thử được 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 ms - 8/20 ms)

Sơ đồ mạch của bộ tạo sóng được trình bày trong hình 1. Giá trị các thành phần R_s1, R_s2, R_m, L_r và C_c được lựa chọn sao cho bộ tạo sóng tạo ra được xung điện áp 1,2/50 ms (ở các điều kiện hở mạch) và xung dòng điện 8/20 ms (ở điều kiện ngắn mạch), nghĩa là bộ tạo sóng có trở kháng đầu ra hiệu dụng 2 W.

Thông thường, trở kháng đầu ra hiệu dụng của bộ tạo sóng được 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).

Bộ tạo sóng điện áp hở mạch 1,2/50 ms và dòng điện ngắn mạch 8/20 ms này được gọi là bộ tạo sóng kết hợp (CWG) hay bộ tạo sóng hỗn hợp.

Chú ý:

...

...

...

2 - Bộ tạo sóng kết hợp mô tả trong tiêu chuẩn này cũng giống như 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

...

...

...

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

...

...

...

Dạng sóng dòng điện xung

xem hình 3, bảng 2

Dung sai dòng điện đầu ra ngắn mạch

± 10%

Cực tính

dương/âm

Dịch pha so với góc pha của đường dây AC

0 ¸ 360^o

Tốc độ lặp lại

...

...

...

Bộ tạo sóng phải có tín hiệu ra ở chế độ "thả nổi" (floating).

Phải có các điện trở phụ (10 W và 40 W) 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 trường hợp này, dạng sóng điện áp hở mạch và dạng sóng dòng điện ngắn mạch được kết hợp vào mạch tách/ghép nên không còn là dạng sóng 1,2/50 ms và 8/20 ms nữa (sóng kết hợp).

6.1.2 Kiểm tra các đặc tính của bộ tạo sóng

Để so sánh kết quả thử của các bộ tạo sóng thử khác nhau, phải kiểm tra đặc tính của bộ tạo sóng thử. Do đó, phải thực hiện đo các đặc tính chủ yếu của bộ tạo sóng theo trình tự sau.

Đầu ra bộ tạo sóng thử phải được nối tới hệ thống đo có độ rộng băng tần và thang điện áp đủ lớn để kiểm tra các đặc tính của dạng sóng.

Các đặc tính của bộ tạo sóng phải được đo ở các điều kiện hở mạch (tải lớn hơn hoặc bằng 10 kW) và ở các điều kiện ngắn mạch (tải nhỏ hơn hoặc bằng 0,1 W) với cùng một mức điện áp nạp.

Chú ý: Dòng điện ngắn mạch tối thiểu là 0,25 kA đối với điện áp hở mạch 0,5 kV và tối thiểu là 2,0 kA đối với điện áp hở mạch là 4,0 kV.

6.2  Bộ tạo sóng thử 10/700ms theo CCITT

...

...

...

6.2.1 Các đặc tính và chỉ tiêu kỹ thuật của bộ tạo sóng

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 xung điện áp

Xem hình 5 (IEC 60-1, bảng 3

...

...

...

± 10%

Dòng điện đầu ra ngắn mạch:

Dòng điện:

Trị số thấp nhất tối thiểu

12,5 A

Trị số cao nhất tối thiểu

100 A

...

...

...

Xem bảng 3

Dung sai dòng điện đầu ra ngắn mạch

± 10%

Cực tính

Dương/âm

Tốc độ lặp lại

ít nhất 1 lần/phút

Bộ tạo sóng phải có tín hiệu ra ở chế độ "thả nổi" (floating).

6.2.2. Kiểm tra các đặc tính của bộ tạo sóng

...

...

...

Chú ý: Dòng điện ngắn mạch tối thiểu là 12,5 A đối với điện áp hở mạch 0,5 kV và tối thiểu là 100 A đối với điện áp hở mạch là 4,0 kV.

6.3 Các mạch tách/ghép

Các mạch tách/ghép không được ảnh hưởng đáng kể đến các tham số bộ tạo sóng, ví dụ điện áp hở mạch, dòng điện ngắn mạch vẫn nằm trong khoảng dung sai quy định.

Ngoại lệ: ghép qua bộ triệt xung.

Các mạch tách/ghép phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

6.3.1 Mạch tách/ghép dùng cho các mạch cung cấp nguồn AC/DC (chỉ sử dụng với bộ tạo sóng kết hợp)

Phải kiểm tra độ rộng sườn trước và thời gian để biên độ xung giảm xuống một nửa đối với điện áp ở các điều kiện hở mạch và dòng điện ở các điều kiện ngắn mạch.

Đầu ra của bộ tạo tín hiệu thử hoặc mạch ghép của nó phải được nối tới hệ thống đo có độ rộng băng tần và thang điện áp đủ lớn để kiểm tra dạng sóng điện áp hở mạch.

Dạng sóng dòng điện ngắn mạch có thể được đo bằng một bộ biến dòng có đường nối ngắn mạch giữa các đầu ra của mạch ghép.

...

...

...

Chú ý: Khi trở kháng bộ tạo sóng tăng từ 2 W lên 12 W hoặc 42 W theo yêu cầu cấu hình thử thì độ rộng xung thử ở đầu ra mạch ghép có thể thay đổi đáng kể.

6.3.1.1 Phương pháp ghép điện dung dùng cho các mạch cung cấp nguồn

Phương pháp ghép điện dung cho phép đưa điện áp thử vào thiết bị được thử theo kiểu dây-dây hoặc dây-đất khi mạch tách hệ thống nguồn cũng được nối. Sơ đồ mạch hệ thống nguồn một pha được cho trong hình 6, 7. Sơ đồ mạch với hệ thống nguồn 3 pha được cho trong hình 8, 9.

Các đặc tính chủ yếu của mạch tách/ghép bao gồm:

Ghép:

Các tụ ghép: C = 9 mF hoặc 18 mF (xem cấu hình thử)

Tách:

Điện cảm tách đối với điện áp nguồn: L = 1,5 mH

Điện áp xung dư trên các đường dây chưa ghép xung khi đã ngắt EUT không được vượt quá 15% điện áp thử lớn nhất.

...

...

...

Các đặc tính nói trên đối với hệ thống nguồn 1 pha (pha, trung tính, đất bảo vệ) cũng đúng đối với hệ thống nguồn 3 pha (các dây pha, trung tính và đất bảo vệ).

6.3.1.2. Phương pháp ghép điện cảm dùng cho các mạch cung cấp nguồn

Đang xem xét.

6.3.2 Mạch tách/ghép dùng cho các đường dây liên kết

Phương pháp ghép được lựa chọn tuỳ theo chức năng của mạch và các điều kiện hoạt động. Điều này phải được quy định trong tài liệu kỹ thuật sản phẩm.

Các phương pháp ghép bao gồm:

- Phương pháp ghép điện dung;

- Phương pháp ghép qua bộ triệt xung.

Việc sử dụng các cấu hình thử khác nhau để thử một cổng của EUT có thể không cho các kết quả tương đương. Cấu hình thích hợp nhất phải được quy định trong các tài liệu kỹ thuật sản phẩm hoặc các tiêu chuẩn sản phẩm.

...

...

...

6.3.2.1 Phương pháp ghép điện dung đối với các đường dây liên kết

Khi không có ảnh hưởng đến việc liên lạc trên dây, phương pháp ghép điện dung là phương pháp rất thích hợp đối với các mạch I/O có dây không cân bằng, không có lớp che chắn. Việc thử được thực hiện theo hình 10 đối với phương pháp ghép kiểu dây-dây và phương pháp ghép kiểu dây-đất.

Các đặc tính chủ yếu của mạch tách/ghép điện dung:

- Tụ ghép: C = 0,5 mF

- 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 được thử.

6.3.2.2 Phương pháp ghép qua bộ triệt xung

Phương pháp ghép qua bộ triệt xung là phương pháp ghép thích hợp đối với các mạch có dây cân bằng, không có lớp che chắn (thông tin, viễn thông) như trong hình 12.

Phương pháp này cũng có thể được dùng trong trường hợp không thể thực hiện ghép điện dung do các vấn đề chức năng gây ra khi nối các tụ với EUT (xem hình 11).

...

...

...

Vì vậy, các điện trở R_m2 trong mạch ghép có n dây ghép phải là n x 25 W (với n m ³ 2).

Ví dụ: n = 4, R_m2 = 4 x 25 W. Với trở kháng tổng của bộ tạo sóng khoảng 40 W, R_m2 không được vượt quá 250 W.

Việc ghép qua bộ triệt xung có khí có thể được cải thiện bằng việc sử dụng các tụ điện mắc song song với các bộ triệt xung.

Ví dụ: C £ 0,1 mF đối với các tần số của tín hiệu truyền dẫn trên dây nhỏ hơn 5 kHz. Ở các tần số cao hơn, không dùng tụ điện.

Các đặc tính chủ yếu của mạch ghép/tách:

- Điện trở ghép, R_m2

n x 2,5 W (n ³ 2)

- Bộ triệt xung có khí

90 V

...

...

...

20 mH

Chú ý:

- Trong một số trường hợp, vì các lý do chức năng có thể phải sử dụng các bộ triệt xung có điện áp hoạt động cao hơn.

- Có thể sử dụng các phần tử khác ngoài các bộ triệt xung nếu các phần tử đó không làm ảnh hưởng đến các điều kiện hoạt động.

6.3.3 Các phương pháp ghép khác

Các phương pháp ghép khác đang được xem xét.

7. Cấu hình thử

7.1 Thiết bị thử

Cấu hình thử bao gồm các thiết bị chủ yếu sau:

...

...

...

- 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 10/700 ms);

- Mạch tách/các thiết bị bảo vệ;

- Các điện trở phụ, 10 W và 40 W (xem B.1 phụ lục B).

7.2 Cấu hình thử đối với nguồn cung cấp của EUT

Xung được đưa vào các cực nguồn của EUT qua mạch ghép điện dung (xem hình 6, 7, 8 và 9). Phải sử dụng các mạch tách để không làm ảnh hưởng đến các thiết bị không được thử có chung dây nguồn và để có trở kháng tách đối với sóng xung đủ lớn để sóng xung theo quy định có thể đi vào các dây cần thử.

Nếu không có quy định khác, dây nối giữa EUT và mạch tách/ghép phải nhỏ hơn hoặc bằng 2 m.

...

...

...

Chú ý: Tại một số nước (ví dụ, Mỹ), yêu cầu phép thử đối với đường dây điện AC phải thực hiện theo hình 7 và 9 với trở kháng 2 W, mặc dù phép thử này khắc nghiệt hơn. Thông thường, yêu cầu này là 10 W.

7.3 Cấu hình thử đối với các đường nối không đối xứng, không có che chắn

Thông thường, xung được đưa vào các dây nối bằng phương pháp ghép điện dung (hình 10). Mạch tách/ghép không được ảnh hưởng đến điều kiện hoạt động của các mạch được thử.

Một cấu hình thử khác (ghép qua các bộ triệt xung) được thể hiện trong hình 11 để dùng cho các mạch có tốc độ truyền dẫn cao hơn. Việc lựa chọn phương pháp ghép tùy theo tải điện dung tương ứng với tần số truyền dẫn.

Nếu không có quy định khác, dây nối giữa EUT và mạch tách/ghép phải nhỏ hơn hoặc bằng 2 m.

7.4 Cấu hình thử đối với các đường viễn thông/đường nối đối xứng, không có che chắn (hình 12)

Thông thường người ta không sử dụng phương pháp ghép điện dung đối với các mạch viễn thông/liên kết cân bằng. Trong trường 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 được ghép (khoảng 300 V đối với bộ triệt xung 90 V) không được quy định (trừ trường 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 nhiễm mức thiết bị, chỉ có thiết bị bảo vệ thứ cấp tại EUT, với mức thử thấp, ví dụ 0,5 kV hoặc 1 kV;

...

...

...

Nếu không có quy định khác, dây nối giữa EUT và mạch tách/ghép phải nhỏ hơn hoặc bằng 2 m.

7.5 Cấu hình thử đối với các đường dây có che chắn

Trong trường hợp các đường dây có che chắn, có thể không sử dụng được mạch tách/ghép. Vì vậy, xung được đưa vào lớp che chắn của các EUT (vỏ kim loại) và vỏ của các đường dây theo hình 13. Đối với các lớp che chắn chỉ nối đất ở một đầu, sử dụng hình 14. Để thực hiện tách đối với dây đất an toàn, phải sử dụng một biến áp cách ly. Thông thường, phải sử dụng loại cáp dài nhất có lớp che chắn như đã quy định. Tương ứng với phổ của xung, phải sử dụng cáp dài 20 m có lớp che chắn và được bó lại sao cho không sinh ra độ tự cảm.

Nguyên tắc để đưa các xung vào các đường dây có lớp che chắn:

a) Đối với lớp che chắn nối đất ở hai đầu, việc đưa xung thử vào lớp che chắn được thực hiện theo hình 13.

b) Đối với lớp che chắn chỉ nối đất ở một đầu, phép thử phải được thực hiện theo hình 14. C là điện dung cáp so với đất, giá trị này có thể tính bằng 100 pF/m. Nếu không có quy định khác, có thể sử dụng giá trị mẫu 10 nF.

Mức thử đưa vào các lớp che chắn là giá trị dây-đất (trở kháng 2 W).

7.6 Cấu hình thử đối với hiện tượng chênh lệch điện thế

Nếu cần thử đối với các hiện tượng chênh lệch điện thế (để mô phỏng các điện áp có thể xuất hiện trong một hệ thống), các phép thử phải được thực hiện theo hình 13 đối với các hệ thống dùng dây nối có lớp che chắn (lớp che chắn nối đất ở cả hai đầu) và theo hình 14 đối với các hệ thống dùng đường dây không có lớp che chắn hoặc có lớp che chắn nhưng lớp che chắn chỉ nối đất ở một đầu.

...

...

...

Nếu không sử dụng được một trong các phương pháp ghép quy định trong cấu hình thử, tiêu chuẩn sản phẩm phải quy định các phương pháp thay thế tương đương (phù hợp với trường hợp đặc biệt đó).

7.8 Các điều kiện thực hiện phép thử

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 thử (phần mềm).

8. Thủ tục thử

8.1 Các điều kiện chuẩn của phòng thử

Để giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến kết quả phép thử, phép thử phải được thực hiện ở các điều kiện điện từ và khí hậu chuẩn quy định trong các mục 8.1.1 và 8.1.2.

8.1.1 Điều kiện khí hậu

...

...

...

- Nhiệt độ phòng

15 ¸ 35^oC

- Độ ẩm tương đối

10 ¸ 75%

- Áp suất khí quyển

86 ¸ 106 kPa (860 ¸ 1060 mbar)

Chú ý: Chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm có thể quy định các giá trị khác. EUT cần được hoạt động trong các điều kiện khí hậu đã quy định. Nhiệt độ và độ ẩm tương đối cần được ghi lại trong biên bản thử nghiệm.

8.1.2 Điều kiện điện từ

Môi trường điện từ trong phòng thử không được gây ảnh hưởng đến kết quả của phép thử.

...

...

...

Các đặc tính và chỉ tiêu kỹ thuật của bộ tạo sóng phải tuân theo quy định trong các mục 6.1.1 và 6.2.1; việc hiệu chỉnh các bộ tạo sóng phải được thực hiện theo các quy định trong các mục 6.1.2 và 6.2.2.

Phép thử phải được thực hiện theo kế hoạch thử, trong đó phải quy định cấu hình thử (xem mục B.2 phụ lục B) bao gồm:

- Bộ tạo sóng và các thiết bị khác được sử dụng;

- Mức thử (điện áp/dòng điện) (xem phụ lục A);

- Trở kháng bộ tạo sóng;

- Cực tính xung thử;

- Mạch khởi động của bộ tạo sóng trong hoặc ngoài;

- Số lượng phép thử: ít nhất là 5 lần xung dương và 5 lần xung âm ở các điểm được chọn;

- Tốc độ lặp lại: lớn nhất là 1 lần/phút;

...

...

...

- Các đầu vào và đầu ra cần thử;

Chú ý: Trong trường hợp có nhiều mạch giống nhau, chỉ cần thực hiện các phép đo trên một số mạch đại diện.

- Các điều kiện hoạt động đặc trưng của EUT;

- Thứ tự đưa các xung vào mạch;

- Góc pha trong trường hợp dùng nguồn điện xoay chiều;

- Các điều kiện lắp đặt thực tế, ví dụ:

+ AC: trung tính nối đất,

+ DC: (+) hay (-) nối đất để mô phỏng các điều kiện tiếp đất thực tế.

Chế độ thực hiện các phép thử được trình bày trong mục B.2 phụ lục B.

...

...

...

Các xung phải được đưa vào dây-dây và giữa các dây với đất. Nếu chưa được quy định, khi thực hiện thử dây-đất, điện áp thử phải được đưa vào lần lượt giữa từng dây và đất.

Chú ý: Khi sử dụng bộ tạo sóng kết hợp để thử hai hay nhiều dây với đất (các dây viễn thông), độ rộng của xung thử có thể giảm đi.

Thủ tục thử cũng phải được xem xét cùng với các đặc tính điện áp - dòng điện phi tuyến của thiết bị được thử. Vì vậy, điện áp thử phải tăng từng bước đến mức thử đã được quy định trong tiêu chuẩn sản phẩm hoặc kế hoạch thử.

Thiết bị được thử phải thỏa mãn các phép thử với tất cả các mức thấp hơn và bằng mức thử đã chọn. Để thử các thiết bị bảo vệ thứ cấp, điện áp đầu ra bộ tạo sóng phải tăng đến mức điện áp đánh thủng của bộ bảo vệ sơ cấp (trường hợp xấu nhất).

Nếu không có nguồn tín hiệu thật, có thể mô phỏng. Trong mọi trường hợp, mức thử không được vượt quá các quy định trong chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm. Phép thử phải được thực hiện theo kế hoạch thử.

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 dương. Đối với phép thử nghiệm thu, phải sử dụng các thiết bị chưa từng phải chịu các tác đông xung hoặc phải thay thế các thiết bị bảo vệ.

9. Kết quả thử và biên bản thử nghiệm

Mục này trình bày các hướng dẫn về việc đánh giá kết quả thử và lập biên bản thử nghiệm đối với phép thử trong tiêu chuẩn này.

Sự đa dạng và phức tạp của các hệ thống và thiết bị được thử nghiệm đã làm cho việc xác định ảnh hưởng của xung lên các hệ thống và thiết bị trở nên rất khó khăn.

...

...

...

a) Đặc tính nằm trong giới hạn chỉ tiêu kỹ thuật cho phép;

b) Suy giảm chất lượng hoặc mất chức năng tạm thời nhưng có thể tự phục hồi;

c) Suy giảm chất lượng hoặc mất các chức năng tạm thời, muốn khôi phục lại cần có sự can thiệp của người vận hành hoặc khởi động lại hệ thống;

d) Suy giảm hoặc mất các chức năng nhưng không thể phục hồi do hỏng các bộ phận thiết bị, phần mềm hoặc mất số liệu.

EUT phải đảm bảo không trở nên nguy hiểm hay mất an toàn khi được thử theo các quy định trong tiêu chuẩn này.

Trong trường hợp các phép thử nghiệm thu, chương trình thử và cách xử lý kết quả phải được mô tả trong tiêu chuẩn sản phẩm cụ thể.

Theo nguyên tắc chung, kết quả thử là đạt nếu thiết bị thể hiện khả năng miễn nhiễm trong suốt thời gian thực hiện phép thử và khi kết thúc phép thử EUT vẫn thỏa mãn các yêu cầu chức năng được quy định trong chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị.

Tài liệu kỹ thuật của EUT có thể xác định một số ảnh hưởng được xem là không quan trọng, vì vậy các ảnh hưởng này có thể được chấp nhận.

Với trường hợp này, khi kết thúc thử phải kiểm tra sự tự phục hồi các khả năng hoạt động của thiết bị. 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.

...

...

...

U: Nguồn điện áp cao

R_c: Điện trở nạp

C_c: Tụ lưu trữ năng lượng

R_s: Điện trở định dạng độ rộng xung

R_m: Điện trở phối hợp trở kháng

L_r: Cuộn cảm định dạng thời gian tăng

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý bộ tạo sóng kết hợp

Bảng 2: Định nghĩa các tham số dạng sóng 1,2/50 ms

...

...

...

Theo IEC 60-1

Theo IEC 469-1

Độ rộng sườn trước, ms

Thời gian để biên độ xung giảm đi một nửa, ms

Thời gian tăng (10%-90%), ms

Độ rộng xung (50%-50%), ms

Điện áp hở mạch

Dòng điện ngắn mạch

1,2

...

...

...

50

20

1

6,4

50

16

Chú ý: Trong các tiêu chuẩn IEC, các dạng sóng 1,2/50 ms và 8/20 ms thường được định nghĩa theo IEC 60-1 như trong hình 2 và hình 3. Các khuyến nghị khác của IEC dựa trên định nghĩa dạng sóng theo IEC 469-1 như trong bảng 2. Cả hai định nghĩa này đều phù hợp với bộ tiêu chuẩn IEC 1000-4-x và chỉ mô tả là một bộ tạo tín hiệu.

Hình 2: Dạng sóng điện áp hở mạch (1,2/50 ms)

...

...

...

Hình 3: Dạng sóng dòng điện ngắn mạch (8/20 ms)

(định nghĩa dạng sóng theo IEC 60-1)

U: Nguồn điện áp cao

R_c: Điện trở nạp

C_c: Tụ lưu trữ năng lượng (20 mF)

R_s: Điện trở định dạng độ rộng xung (50 W)

R_m: Điện trở phối hợp trở kháng (R_m1 = 15W; R_m2 = 25 W)

...

...

...

S1: Khoá đóng khi dùng các điện trở phối hợp trở kháng ngoài

Hình 4: Sơ đồ nguyên lý của bộ tạo xung 10/700  ms

(theo ITU-T, hình 1/K.17)

Bảng 3 - Định nghĩa các tham số dạng sóng 10/700 ms

Định nghĩa

Theo ITU-T

Theo IEC 469-1

Độ rộng sườn trước, ms

Thời gian để biên độ xung giảm đi một nửa, ms

...

...

...

Độ rộng xung (50%-50%), ms

Điện áp hở mạch

Dòng điện ngắn mạch

10

-

700

-

6,5

4

...

...

...

300

Chú ý: Trong các tiêu chuẩn của IEC và khuyến nghị của ITU-T, dạng sóng 10/700 ms thường được định nghĩa theo IEC 60-1 như trong hình 5. Các khuyến nghị khác của IEC dựa trên định nghĩa dạng sóng theo IEC 469-1 như trong bảng 3. Cả hai định nghĩa này đều phù hợp với bộ tiêu chuẩn IEC 1000-4-x và chỉ mô tả là một bộ tạo tín hiệu.

Độ rộng sườn trước: T₁ = 1,67 x T = 10 ms ± 30%

Thời gian để biên độ xung giảm đi một nửa: T₂ = 700 ms ± 20%

Hình 5: Dạng sóng điện áp hở mạch (10/700 ms) (định nghĩa dạng sóng theo ITU-T)

Hình 6: Ví dụ về cấu hình thử đối với phương pháp ghép điện dung trên các đường AC/DC; ghép dây-dây (theo mục 7.2)

...

...

...

Hình 8: Ví dụ về cấu hình thử đối với phương pháp ghép điện dung trên các đường AC (3 pha); ghép dây L3-dây L1 (theo mục 7.2)

Hình 9: Ví dụ về cấu hình thử đối với phương pháp ghép điện dung trên các đường AC (3 pha); ghép dây L3-đất (theo mục 7.2); đầu ra bộ tạo sóng được nối đất

Hình 10: Ví dụ về cấu hình thử đối với các đường dây nối không có lớp che chắn; ghép dây-dây/dây-đất (theo mục 7.3), ghép qua các tụ

Hình 11: Ví dụ về cấu hình thử đối với các đường dây không đối xứng, không có lớp che chắn; ghép dây-dây/dây-đất (theo mục 7.3), ghép qua các bộ triệt xung

...

...

...

* dây - đất: vị trí 0

* dây - dây: vị trí 1 đến 4 (1 dây được nối đất)

b) Tính R_m2 khi sử dụng CWG (bộ tạo sóng 1,2/50 ms)

Ví dụ với n = 4: R_m2 = 4 x 40 W = 160 W, cực đại là 250 W.

Tính R_m2 khi sử dụng bộ tạo sóng 10/700 ms

Điện trở phối hợp trong R_m2 (25 W) được thay thế bởi điện trở ngoài R_m2 = n x 25 W trên mỗi dây (đối với n dây dẫn, n ³ 2).

Ví dụ với n = 4: R_m2 = 4 x 25 W = 100 W, R_m2 không vượt quá 250 W.

c) C = 0,1 mF đối với các tín hiệu truyền dẫn có tần số dưới 5 kHz; ở các tần số cao hơn không sử dụng tụ.

d) L = 20 mH, R_L giá trị phụ thuộc vào việc suy hao tín hiệu truyền dẫn

...

...

...

Hình 13: Ví dụ về cấu hình thử đối với các phép thử đường dây có lớp che chắn (theo mục 7.5) và hiện tượng chênh lệch điện thế (theo mục 7.6), ghép dẫn

Hình 14: Ví dụ về cấu hình thử đối với các phép thử đường dây không có lớp che chắn và đường dây có lớp che chắn (lớp che chắn nối đất một đầu) (theo mục 7.5) và hiện tượng chênh lệch điện thế (theo mục 7.6), ghép dẫn

PHỤ LỤC A

(Quy định)

LỰA CHỌN BỘ TẠO TÍN HIỆU THỬ VÀ MỨC THỬ

Việc lựa chọn mức thử phải dựa trên các điều kiện lắp đặt thiết bị. Vì vậy, nên sử dụng bảng A.1 cùng các thông tin và các ví dụ trong B.3, phụ lục B. Các loại môi trường lắp đặt thiết bị bao gồm:

...

...

...

Loại 1: Môi trường điện được bảo vệ một phần.

Loại 2: Môi trường điện trong đó các cáp đều được cách ly tốt, thậm chí cả các đoạn cáp ngắn.

Loại 3: Môi trường điện trong đó cáp nguồn và viễn thông đi song song với nhau.

Loại 4: Môi trường điện trong đó các đường dây liên kết được đặt bên ngoài, dọc theo cáp nguồn và cáp dùng cho cả các mạch điện, điện tử.

Loại 5: Môi trường điện dành cho các thiết bị điện tử nối với cáp viễn thông và đường dây điện lực trên cao ở khu vực có mật độ dân cư thấp.

Loại x: Các điều kiện đặc biệt quy định trong tài liệu kỹ thuật sản phẩm.

Các thông tin bổ sung khác được trình bày trong các hình từ B.1 đến B.3 phụ lục B.

Để đánh giá khả năng miễn nhiễm mức hệ thống có thể thực hiện một số biện pháp bảo vệ bổ sung phù hợp với các điều kiện lắp đặt thực tế, ví dụ như bảo vệ sơ cấp.

Việc sử dụng xung sét (và các bộ tạo tín hiệu thử) đối với các môi trường khác nhau như sau:

...

...

...

1,2/50 ms (8/20 ms).

Loại 5:

1,2/50   ms (8/20 ms) đối với các cổng dành cho đường dây điện lực và các đường dây/mạch tín hiệu cự ly ngắn.

10/700 ms đối với các cổng dành cho đường dây/mạch tín hiệu cự ly dài.

Trở kháng nguồn phải được đưa ra trong các hình vẽ cấu hình thử.

Bảng A.1: Lựa chọn mức thử (theo điều kiện lắp đặt)

Môi trường

Mức thử

Nguồn điện

...

...

...

Dây/mạch không cân bằng, LDB

Chế độ ghép

Dây/mạch cân bằng

Chế độ ghép

SDB, DB ^1)

Chế độ ghép

dây-dây

kV

dây-đất,

...

...

...

dây-dây

kV

dây-đất,

kV

dây-dây

kV

dây-đất,

kV

dây-dây

...

...

...

dây-đất,

kV

0

1

2

3

4

5

X

...

...

...

NA

0,5

1,0

2,0

^2)

NA

0,5

1,0

2,0

...

...

...

^2)

NA

 NA

0,5

1,0

2,0

2,0

NA

0,5

...

...

...

2,0 ^3)

4,0 ^3)

4,0 ^3)

NA

NA

NA

NA

NA

NA

...

...

...

0,5

1,0

2,0 ^3)

2,0 ^3)

4,0 ^3)

NA

NA

NA

NA

...

...

...

NA

NA

NA

0,5

NA

NA

NA

1) Khoảng cách giới hạn, cấu hình thử đặc biệt, cách bố trí đặc biệt, 10m đến tối đa 30m; không thử đối với cáp nối ngắn hơn 10 m, chỉ áp dụng đối với môi trường loại 2.

2) Tùy theo loại nguồn điện cung cấp.

...

...

...

Giải thích:

DB: đường dây số liệu (data bus)

SDB: đường dây cự ly ngắn (short-distance bus)

LDB: đường dây cự lý dài (long-distance bus)

NA: không dùng (not applicable)

PHỤ LỤC B

(Tham khảo)

MỘT SỐ CHÚ Ý

...

...

...

Việc lựa chọn trở kháng nguồn của bộ tạo tín hiệu phụ thuộc vào:

- Loại cáp/dây dẫn/đường dây (nguồn AC, nguồn DC, dây nối...);

- Chiều dài của cáp/đường dây;

- Các điều kiện trong/ngoài nhà trạm;

- Việc đưa các điện áp thử vào (dây - dây hay dây - đất).

Mức trở kháng 2 W là trở kháng nguồn của mạng điện hạ áp. Sử dụng bộ tạo tín hiệu có trở kháng đầu ra hiệu dụng 2 W.

Mức trở kháng 12 W (10 W + 2 W) là trở kháng nguồn giữa mạng điện hạ áp và đất. Sử dụng bộ tạo tín hiệu có một điện trở phụ 10 W mắc nối tiếp.

Mức trở kháng 42 W (40 W + 2 W) là trở kháng nguồn giữa tất cả các đường dây khác và đất. Sử dụng bộ tạo tín hiệu có một điện trở phụ 40 W mắc nối tiếp.

Ở một số nước (ví dụ, ở Mỹ), các tiêu chuẩn đối với đường dây AC yêu cầu các phép thử phải được thực hiện theo hình 7 và hình 9 với trở kháng 2 W; đây là một phép thử khó thực hiện hơn. Thông thường, yêu cầu này là 10 W.

...

...

...

Có hai loại phép thử khác nhau cần được phân biệt: phép thử khả năng miễn nhiễm mức thiết bị và phép thử khả năng miễn nhiễm mức hệ thống.

B.2.1 Khả năng miễn nhiễm mức thiết bị

Phép thử được thực hiện đối với một EUT riêng lẻ trong phòng thử. Khi đó, khả năng miễn nhiễm của EUT gọi là khả năng miễn nhiễm mức thiết bị.

Điện áp thử không được vượt quá điện áp chịu đựng đã quy định của lớp cách điện.

B.2.2 Khả năng miễn nhiễm mức hệ thống

Phép thử thực hiện trong phòng thử đối với EUT. Khả năng miễn nhiễm mức thiết bị không đảm bảo khả năng miễn nhiễm của hệ thống trong mọi trường hợp.

Như vậy, nên sử dụng phép thử mức hệ thống vì nó mô phỏng các điều kiện lắp đặt thực tế. Điều kiện lắp đặt được mô phỏng bao gồm các thiết bị bảo vệ (bộ phóng điện, varistor, dây có che chắn...), loại và chiều dài thực của dây nối.

Mục đích của phép thử là mô phỏng càng giống các điều kiện lắp đặt thực tế của EUT càng tốt.

Trường hợp thử khả năng miễn nhiễm trong điều kiện lắp đặt thực tế, mức thử điện áp cao hơn có thể được sử dụng, nhưng mức năng lượng phải được hạn chế theo đặc tính giới hạn dòng của thiết bị bảo vệ.

...

...

...

B.3 Phân loại môi trường lắp đặt

Loại 0: Môi trường điện được bảo vệ tốt, thường là bên trong một phòng đặc biệt.

Tất cả các loại cáp nhập trạm đều được bảo vệ chống quá áp (sơ cấp và thứ cấp). Các bộ phận của thiết bị điện tử được nối với nhau bằng một hệ thống tiếp đất hợp lý, về cơ bản không bị ảnh hưởng khi lắp đặt hệ thống thiết bị nguồn hay sét đánh.

Thiết bị điện tử có hệ thống cung cấp nguồn riêng (xem bảng A.1).

Điện áp xung có thể không vượt quá 25 V.

Loại 1: Môi trường điện được bảo vệ một phần.

Tất cả các loại cáp vào phòng này đều được bảo vệ chống quá áp (sơ cấp). Các bộ phận của thiết bị điện tử được nối với nhau bằng một mạng dây đất, về cơ bản không bị ảnh hưởng khi lắp đặt hệ thống thiết bị nguồn hay do sét đánh.

Thiết bị điện tử có hệ thống cung cấp nguồn hoàn toàn cách ly với các thiết bị khác.

Các thao tác đóng ngắt có thể tạo ra các điện áp nhiễu trong phòng.

...

...

...

Loại 2: Môi trường điện trong đó các sợi cáp đều được cách ly thậm chí cả các đoạn cáp ngắn.

Hệ thống thiết bị được nối đất qua một dây đất cách ly đến hệ thống tiếp đất của nguồn điện, hệ thống này có thể phải chịu các điện áp nhiễu được tạo ra ngay trong hệ thống hoặc do sét đánh. Hệ thống cung cấp nguồn cho thiết bị điện tử được cách ly với các mạch khác, chủ yếu là bằng một biến áp đặc biệt dùng cho hệ thống nguồn.

Trong hệ thống này có các mạch chưa được bảo vệ, nhưng chúng có số lượng hạn chế và đã được cách ly hợp lý.

Điện áp xung có thể không vượt quá 1 kV.

Loại 3: Môi trường điện trong đó các sợi cáp nguồn và viễn thông đi song song với nhau.

Hệ thống thiết bị được nối với hệ thống tiếp đất chung của nguồn điện, hệ thống này có thể phải chịu các điện áp nhiễu được tạo ra do việc lắp đặt thiết bị hoặc do sét đánh.

Dòng điện do lỗi đất, các thao tác đóng ngắt và sét đánh trong hệ thống nguồn có thể tạo ra các điện áp nhiễu tương đối lớn trong hệ thống tiếp đất. Thiết bị điện tử đã được bảo vệ và thiết bị điện có độ nhạy thấp được nối với cùng một hệ thống nguồn. Cáp nối có thể có một phần ngoài trời, nhưng chúng phải gần với hệ thống tiếp đất.

Trong hệ thống thiết bị có các tải điện cảm không được triệt xung và thường không có sự cách ly giữa các loại cáp khác nhau.

Điện áp xung có thể không vượt quá 2 kV.

...

...

...

Hệ thống thiết bị được nối với hệ thống tiếp đất của nguồn điện, hệ thống này có thể phải chịu các điện áp nhiễu được tạo ra do việc lắp đặt thiết bị hoặc do sét đánh.

Dòng điện trong dải kA do lỗi đất, các thao tác đóng ngắt và sét đánh trong hệ thống nguồn có thể tạo ra các điện áp nhiễu tương đối lớn trong hệ thống tiếp đất. Thiết bị điện tử và thiết bị điện có thể dùng chung một hệ thống nguồn. Cáp nối được đi ngoài trời, ngay cả đối với thiết bị có điện áp cao.

Trường hợp đặc biệt của môi trường này là khi thiết bị điện tử được nối đến mạng viễn thông trong khu vực có mật độ dân cư cao. Trong môi trường loại này, không có mạng tiếp đất được xây dựng có tính hệ thống ở bên ngoài thiết bị được thử mà hệ thống tiếp đất chỉ bao gồm các ống nước, cáp...

Điện áp xung có thể không vượt quá 4 kV.

Loại 5: Môi trường điện dành cho các thiết bị điện tử nối với cáp viễn thông và đường dây điện lực trên cao ở khu vực có mật độ dân cư thấp.

Tất cả các đường dây và cáp đều được bảo vệ chống quá áp (sơ cấp). Phía ngoài thiết bị điện tử không có hệ thống tiếp đất rộng (công trình không được bảo vệ). Điện áp nhiễu do các lỗi đất (dòng điện đến 10 kA) và do sét đánh (dòng điện đến 100 kA) có thể rất cao.

Yêu cầu của loại môi trường này được quy định bởi mức thử số 4 (xem phụ lục A).

Loại x: Các điều kiện đặc biệt được quy định trong chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm.

Các ví dụ về các hệ thống thiết bị điện tử trong các vùng khác nhau được cho trong các hình B.1, B.2 và B.3.

...

...

...

Mức miễn nhiễm tối thiểu đối với việc kết nối vào mạng điện công cộng là:

- Ghép dây - dây: 0,5 kV (cấu hình thử theo các hình 6 và 8).

- Ghép dây - đất: 1,0 kV (cấu hình thử theo các hình 7 và 9).

B.3.2 Khả năng miễn nhiễm mức thiết bị tại các cổng nối với các đường dây liên kết

Các phép thử đối với hiện tượng xung trên các mạch nối chỉ cần thực hiện đối với các kết nối bên ngoài (phía ngoài khung giá/nhà thiết bị).

Nếu có thể thực hiện thử khả năng miễn nhiễm mức hệ thống (EUT có cáp đã được nối), thì không cần thử khả năng miễn nhiễm mức thiết bị (ví dụ, các cổng vào/ra tín hiệu hoặc điều khiển) đặc biệt là trong trường hợp vỏ của cáp nối được coi là một phần của các biện pháp bảo vệ. Nếu việc lắp đặt thiết bị không được thực hiện bởi nhà sản xuất thiết bị, phải quy định điện áp có thể chấp nhận đối với các đầu vào/đầu ra của EUT.

Nhà sản xuất thiết bị cần kiểm tra thiết bị trên cơ sở các mức thử đã được quy định để khẳng định khả năng miễn nhiễm mức thiết bị, ví dụ mức thử 0,5 kV đối với EUT có bảo vệ thứ cấp tại các cổng. Sau đó, người sử dụng hoặc người có trách nhiệm đối với hệ thống thiết bị cần áp dụng các biện pháp (như che chắn, liên kết, tiếp đất bảo vệ) để đảm bảo điện áp nhiễu gây ra do sét không vượt quá mức miễn nhiễm đã chọn.

Hình B.1: Ví dụ về việc bảo vệ xung bằng cách che chắn trong các nhà trạm có hệ thống đất chuẩn chung

...

...

...

Hình B.2: Ví dụ về việc bảo vệ xung thứ cấp trong các nhà trạm có hệ thống đất chuẩn chung cách ly

Hình B.3: Ví dụ về bảo vệ xung sơ cấp và thứ cấp của các thiết bị trong hoặc ngoài nhà trạm