ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

Испытания цифровых устройств на устойчивость к воздействию электростатических разрядов. Захаров О.Г.

Испытания цифровых устройств на устойчивость к воздействию электростатических разрядов. Захаров О.Г.

        Требования к цифровым устройствам релейной, выпускаемой тем или иным предприятием, излагают в технических условиях (ТУ), а способы их проверки  – в программе и методике испытаний (ПМ), при составлении кото-рых ориентируются прежде всего на руководящий документ [1]. В п. 4.4.3 этого руководящего документа требования к устойчивости цифровых устройств к электростатическим разрядам изложены так:

Захаров О.Г.

Испытания цифровых устройств на устойчивость к воздействию электростатических разрядов

 

Приведены требования к устойчивости цифровых устройств при воздействии электростатических разрядов, описаны способы проверки соответствия этим требованиям, а также применяемые
средства испытаний.

        Требования к цифровым устройствам релейной, выпускаемой тем или иным предприятием, излагают в технических условиях (ТУ), а способы их проверки  – в программе и методике испытаний (ПМ), при составлении кото-рых ориентируются прежде всего на руководящий документ [1]. В п. 4.4.3 этого руководящего документа требования к устойчивости цифровых устройств к электростатическим разрядам изложены так:

«Испытания на устойчивость к электростатическим помехам в соответст-вии с требованиями ГОСТ 29191-91 *1 [2] с испытательным напряжением импуль-са разрядного тока (степень жесткости 3):
- 8 кВ - при воздушном разряде;
- 6 кВ – при контактном разряде.
Разряды должны производиться на поверхность аппаратуры РЗА и на те точки её, которые доступны обслуживающему персоналу».
Качество функционирования цифровых устройств при испытаниях на воздействие электростатических разрядов должно соответствовать критерию
А – «Нормальное функционирование с параметрами, соответствующими требованиям технических условий».

На основе технических требований, изложенных в документе [1], которые подробно проанализированы в работе [3], были составлены технические усло-вия [4], где в соответствующем разделе написано:

14.1 При выполнении экранированным кабелем цепей ввода - вывода
и питания *2 блок должен выполнять свои функции (критерий качества функци-
онирования А по ГОСТ Р 50746) в условиях воздействия электромагнитных
помех:
б) электростатические разряды по ГОСТ Р 51317.4.2 (степень жестко-
сти испытаний 3) напряжением:


контактный разряд……………6 кВ

воздушный разряд…………….8 кВ;

 

Обратим внимание, что в технических условиях [4] помимо требований к электростатическим воздействиям, приведенным в [1], учтены:
- требования, предъявляемые отраслевыми стандартами [5, 6];
- требования стандарта [7] к устойчивости изделий при воздействии электростатических разрядов;
- исключены ссылки на стандарты, не действующие на территории РФ.
При выборе степени жесткости испытаний и испытательного напряжения для [4] было учтено, что наиболее существенным влияющим фактором являет-ся скорость изменения разрядного тока, которая может быть получена при раз-личных комбинациях:
- зарядного напряжения;
- пикового разрядного тока (рис. 2);
- времени нарастания.

Рис. 2 Изменение разрядного тока по [3]

Согласно требованиям стандарта [7] для проведения испытаний кон-кретного устройства должна быть разработана программа испытаний.
Например, в программе испытаний для устройств БМРЗ [8], разработан-ной на основе требований, приведенных в [7] написано следующее:

15.2 Испытание на устойчивость к воздействию электростатического разряда (п. 14.1б) ТУ)
15.2.1 Разместить блок на рабочем месте для испытаний в соответствии с разделом 7 ГОСТ Р 51317.4.2 (рисунок 5). Выполнить действия по п. 15.1.3 – 15.1.5.
15.2.2 Проводить испытание по методике прямого воздействия электро-статическими разрядами испытательного генератора при напряжениях:
- воздушный разряд - 8 кВ;
- контактный разряд - 6 кВ.
Производить разряды поочередно на винты крепления пульта к лицевой панели блока, при этом разрядный наконечник испытательного генератора
должен располагаться перпендикулярно к лицевой панели.
15.2 Испытание на устойчивость к воздействию электростатического
разряда (п. 14.1б) ТУ)
15.2.1 Разместить блок на рабочем месте для испытаний в соответствии с разделом 7 ГОСТ Р 51317.4.2 (рисунок 5). Выполнить действия по п. 15.1.3 – 15.1.5.
15.2.2 Проводить испытание по методике прямого воздействия электро-статическими разрядами испытательного генератора при напряжениях:
- воздушный разряд - 8 кВ;
- контактный разряд - 6 кВ.

 

Производить разряды поочередно на винты крепления пульта к лицевой панели блока, при этом разрядный наконечник испытательного генератора должен располагаться перпендикулярно к лицевой панели.
Испытание производить одиночными разрядами с интервалом не менее
1 с. На каждый винт произвести не менее 10 разрядов как положительной, так и отрицательной полярности.

ВНИМАНИЕ: ЦЕПИ КОНТАКТОВ СОЕДИНИТЕЛЕЙ "RS-232", "USB" И "PPS" ИСПЫТАНИЯМ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМИ РАЗРЯДАМИ НЕ ПОДЛЕЖАТ!

Для испытания контактным разрядом следует сначала прикоснуться контактным наконечником испытательного генератора к винту крепления, а затем включить разрядный ключ.
Затем выполнить действия по п. 15.1.7.
15.2.3 Критерий положительного результата испытания приведен
в п. 15.1.8.
Если блок выдержал испытание по п. 15.2, то он удовлетворяет требова-ниям п. 14.1б) ТУ.

В соответствии со стандартом [7] технические условия [4] предусмат-ривают проведение испытаний на устойчивость к воздействию электростати-ческих разрядов при нормальных климатических условиях:
- температуре окружающей среды (25 ± 10)0C;
- относительной влажности от 40 до 80%;
- атмосферном давлении от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.).
Процесс разрядов статического электричества во время испытаний обычно моделируют, ориентируясь на схему замещения (рис. 3).

Рис. 3 Схема замещения цепи разряда заряженного
тела человека по [9]
Си, Rи – эквивалентные параметры заряженного тела, Rп – последовательно включенное сопротивление, L – индуктивность цепи, Сз, Кз – ёмкость и сопро-тивление относительно земли объекта, через который происходит разряд

Во время испытаний применяют имитаторы электростатических разрядов, упрощенная схема которых показана на рис. 4 *3 .

Рис. 4 Упрощенная схема испытательного генератора по [7]
Rз и Rр – зарядное и разрядное сопротивления.
Cи – эквивалентная емкость заряженного тела,
G – источник испытательного напряжения

Рассмотрим устройство имитатора статических разрядов, ЭСР-8000 [10], который полностью соответствует всем требованиям к испытательному генера-тору, приведенным в [7]. Данный имитатор используют многие аттестованные лаборатории в РФ. Описания других аналогичных устройств можно найти в книге [11].
Имитатор ЭСР-8000 состоит из блока питания (рис. 5, а) и испытательного пистолета (рис. 5, б).

а)

б)

Рис. 5 Имитатор. ЭСР-8000. Схемы блока питания (а) и
испытательного пистолета (б)

Испытательный пистолет может работать в одном из двух режимов, зада-ваемых переключателем S4 ЧАСТОТА:
– «однокр.» (на зажиме Х7 формируется одиночный импульс);
– 50 Гц (на зажиме Х7 формируются импульсы с частотой 50 Гц).
При установке переключателя S6 в положение «Возд.» на катушку (на схеме не показана) геркона SY поступает постоянное напряжение и контакт геркона замыкается, а конденсатор С2 оказывается постоянно подключенным к зажиму Х7.
Если переключатель S6 будет переведен в положение «Конт.», то на ка-тушку геркона будет поступать пульсирующее с частотой 50 Гц напряжение, а его контакт будет замыкаться и размыкаться с такой же частотой.
В стандарте [7] предусмотрено испытание технических средств воздуш-ным электростатическим разрядом при напряжении 15 кВ. Для получения
такого испытательного воздействия к блоку питания (рис. 5, а) может быть подключен имитатор воздушного разряда ЭСР 15000 (рис. 6), создающий воздушные электростатические разряды напряжением 15 кВ.

Рис. 6 Схема имитатора воздушного разряда ЭСР-15000

В схеме любого из имитаторов предусмотрено переключение полярности
напряжения, поступающего на первичную обмотку трансформаторов Т2 (пере-ключатели S5 на рис. 5,б или S2.3 на рис. 6), а также полярности выходного импульса с помощью перемычки Х6 (см. рис. 5, б) или перемычки Х2.5 (см.
рис. 6). В имитаторе ЭСР-15000 предусмотрено только создание воздушного разряда, поэтому переключатель РЕЖИМ в схеме на рис. 6 отсутствует.
Для получения сопоставимых результатов испытаний в действующих стандартах регламентированы требования к организации рабочего места
для их проведения (рис. 7), где показано расположение имитатора во время испытаний (см. позиции 1, 2, 4), а также вспомогательного и испытываемого оборудования.
На таким образом организованном рабочем месте испытывают блоки и устройства релейной защиты. Так как данные устройства устанавливают в шкафы релейной защиты, автоматики и управления, то испытания шкафов на устойчивость к электростатическим разрядам проводят с встроенными цифро-выми устройствами, как это и предусмотрено в [7].


Рис. 7 Пример организации рабочего места для испытаний по [7]
Положения ИГ для: 1 -  для непрямого разряда на горизонтальную пластину связи,
2 –для прямого воздействия, 4 - для непрямого разряда на пластину связи.
3 – вертикальная пластина связи,  5 - горизонтальная плоскость связи, 6 – источ-ник испытательного напряжения, 7 – изолирующая платина, 8 – деревянный стол, 9 – пластина заземления

Примеры испытаний шкафов релейной защиты на устойчивость к воз-действию электростатических разрядов с помощью устройства ЭСР 8000 по-казаны на рис. 8.

а)

б)

Рис. 8. Испытания на устойчивость к контактным (а) и воздушным (б) электростатическим разрядам
1 – лицевая панель блока БМРЗ, 2 – наконечник, 3 – дверца шкафа,
4 – испытательный пистолет, 5 – USB – порт, 6 – порт RS-232

Выводы:
1.Технические условия [4], по которым выпускают блоки БМРЗ всех исполнений в полной мере учитывают требования по устойчивости данных изделий к воздействию электростатических разрядов, зафиксированные в
документах [1 и 5].
2. Методы испытаний и технические средства для испытаний, предусмот-ренные в [8], позволяют получить сопоставимые результаты и правильно оценить устойчивость цифрового устройства к воздействию электростатических разрядов.

Литература
1. РД.34.35.310-97 Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М.: ОРГРЭС, 1997, 35 с.

2. ГОСТ 29191-91 (МЭК 801-2-91) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Технические требования и методы испытаний (не действует на территории РФ)

3. Захаров О.Г. Устойчивость цифровых устройств РЗА к воздействию электростатических разрядов. // Материал расположен здесь: http://rza.org.ua/article/read/Ustoychivost--tsifrovih-ustroystv-RZA--k-vozdeystviyu-elektrostaticheskih-razryadov--Zaharov-O-G-_117.html

4. ДИВГ.648228.001 ТУ. Блоки микропроцессорные релейной защиты БМРЗ.
Технические условия. СПб, НТЦ «Механотроника», 2012.// см. также
http://rza.org.ua/article/read/Tehnicheskie-usloviya-na-tsifrovie-ustroystva---konstruktorskiy-dokument-ili-standart-organizatsii--Zaharov-O-G_109.html
5. СТО 56947007-29.240.043-2010. Руководство по обеспечению электромаг-нитной совместимости вторичного оборудования и систем связи электросетевых объектов. Стандарт организации. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2010, 170 с
(Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик», вып. 9-10)
6. СТО 56947007-29.240.044-2010. Методические указания по обеспечению электромагнитной совместимости на объектах электросетевого хозяйства. Стандарт организации. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2010, 170 с. (Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик», вып. 9-10)

7. ГОСТ Р 51317.4.2. Совместимость технических средств электромагнитная.

Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний.

8. ДИВГ.648228.001 ПМ. Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ.
Программа и методика испытаний. СПб, НТЦ «Механотроника», 2012.
9. Адольф Й. Шваб. Электромагнитная совместимость. М.: Энергоатомиздат, 1998, 480 с.
10. Имитатор электростатических разрядов ЭСР-8000// Информация находится здесь: http://www.smtu.ru/rus/elemcom/4_2.html
11. Кечнев Л.Н., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. М.: ИД «Технологии», 2005, 352 с.
12. ГОСТ 29280-92 (МЭК 1000-4-92) Совместимость технических средств электромагнитная. Испытания на помехоустойчивость. Общие положения
(не действует на территории РФ)
13. ГОСТ Р 50746-2000. Совместимость технических средств электромагнитная. Технические средства для атомных станций. Требования и методы испытаний.
14. Качество функционирования// Материал расположен здесь: http://rza.org.ua/glossary/read/Kachestvo-funkcionirovanija.html
15. Устойчивость к электромагнитной помехе.// Материал расположен здесь:
http://rza.org.ua/glossary/read/Ustojchivost-k-elektromagnitnoj-pomehe.html
16. Помехоустойчивость.// Материал размещен здесь:
http://rza.org.ua/glossary/read/Pomehoustojchivost.html
17. Степень жесткости испытаний.// Материал размещен здесь:
http://rza.org.ua/glossary/read/Stepen-zhestkosti-ispytanij.html  

18. Захаров О.Г. Новый стандарт организации – технические условия на блоки БМРЗ для железных дорог, производства НТЦ “ Механотроника” // Материал расположен здесь:  http://rza.org.ua/news/read/Noviy-standart-organizatsii---tehnicheskie-usloviya---na-bloki-BMRZ-dlya-zheleznih-dorog----proizvodstva-NTTS---Mehanotronika---_1919.html

19. Захаров О.Г. Испытания электротехнических изделий. М.: Высшая школа, 1987, 247 с.

*1 Стандарт не действует на территории РФ

*2 Требование установлено в СТО 56947007-29.240.043-2010 [5] и СТО 56947007‑29.240.044‑2010 [6] .

*3 Распределенная емкость между генератором и испытываемым устройством, пластиной заземления, пластинами связи на схеме не может быть показана.

6 Ноябрь, 2012              5203              ]]>Печать]]>
3 / 15 ( Отлично )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Dвa pлюs тpi ? (цифрой)

Вверх страницы