Испытаний цифровых устройст на устойчивость к электростатическим разрядам

7 ноября 2012 в 10:00

Испытаний цифровых устройст на устойчивость к электростатическим разрядам

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 которых 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 с соответствии с требованиями ГОСТ 29191-91[1][2] с испытательным напряжением импульса 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 условия [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 функционирования А по ГОСТ Р 50746) в условиях воздействия электромагнитныхпомех:

  • электростатические разряды по ГОСТ Р 51317.4.2 (степень жесткости 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 является скорость изменения разрядного тока, которая может быть получена при различных комбинациях:

  • зарядного напряжения;
  • пикового разрядного тока (рис. 2);
  • времени нарастания.

Согласно требованиям стандарта [7] для проведения испытаний конкретного устройства должна быть разработана программа испытаний.

Например, в программе испытаний для устройств БМРЗ [8], разработанной 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 электростатическими 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 генераторадолжен располагаться перпендикулярно к лицевой панели.

Испытание производить одиночными разрядами с интервалом не менее1 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 приведенв п. 15.1.8.Если блок выдержал испытание по п. 15.2, то он удовлетворяет требованиям п. 14.1б) ТУ.

В соответствии со стандартом [7] технические условия [4] предусматривают проведение испытаний на устойчивость к воздействию электростатических 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).

 

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

Рассмотрим устройство имитатора статических разрядов, ЭСР-8000 [10], который полностью соответствует всем требованиям к испытательному генератору, 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).

Испытательный пистолет может работать в одном из двух режимов, задаваемых 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 катушку 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 воздушным 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.

В схеме любого из имитаторов предусмотрено переключение полярности напряжения, поступающего на первичную обмотку трансформаторов Т2 (переключатели 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 цифровыми устройствами, как это и предусмотрено в [7].

Примеры испытаний шкафов релейной защиты на устойчивость к воздействию электростатических разрядов с помощью устройства ЭСР 8000 показаны на рис. 8.

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, предусмотренные 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 электромагнитной 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.

1979
Закладки
Комментарии 0

Никто пока не комментировал эту страницу.

 
Написать комментарий
Можно не указывать
На этот адрес будет отправлен ответ. Адрес не будет показан на сайте
*Обязательное поле
Последние комментарии
Анатолий
Добрый вечер! нужен ОГ "Ландыш" -1 шт.