电压暂降与中断试验

技术概述

电压暂降与中断试验是电磁兼容性（EMC）测试中的一项关键抗扰度测试项目，主要用于评估电气和电子设备在供电电压发生短时降低或中断时的性能表现。该试验依据国际标准IEC 61000-4-11及国家标准GB/T 17626.11执行，是验证设备在电网电压波动环境下可靠性的重要手段。

电压暂降是指电压幅值在短时间内（通常为10ms至1分钟）下降到额定值的90%以下，随后恢复正常的现象。根据标准定义，电压暂降的深度可以从10%到100%不等，持续时间从半个周期到数秒不等。电压中断则是电压暂降的特殊形式，指电压幅值下降到额定值的1%以下，相当于完全断电。

在现代社会中，电力系统面临的复杂性日益增加，各种因素都可能导致电压暂降与中断的发生。雷击架空线路、短路故障、大容量电动机启动、电弧炉等冲击性负荷投运、开关操作以及电力系统故障清除后的重合闸动作等，都会在电网中产生电压暂降事件。据统计，电压暂降是影响工业设备正常运行的主要原因之一，其造成的经济损失往往比完全停电更为严重。

电压暂降与中断试验的重要性在于，许多工业控制设备、医疗设备、信息技术设备等对电压波动非常敏感。即使是很短的电压暂降，也可能导致可编程逻辑控制器（PLC）误动作、变频器停机、生产线中断、医疗诊断设备故障等严重后果。因此，通过标准化的试验方法验证设备的抗扰度能力，对于保障设备可靠运行具有重要意义。

该试验的核心目标是通过模拟实际电网中可能出现的各种电压暂降和中断情况，检验被测设备（EUT）在这些干扰下的性能表现，判断设备是否符合相关标准要求，并为设备设计和改进提供依据。试验结果按照设备的性能判据进行分级，为用户选择合适设备提供参考。

检测样品

电压暂降与中断试验适用于各类接入低压交流电网供电的电气和电子设备，检测样品的范围涵盖多个行业领域的产品：

• 家用电器及类似用途设备：包括洗衣机、空调、冰箱、微波炉、电磁炉等家用电气设备，这些设备需要在电压波动环境下保持正常运行或安全停机。
• 信息技术设备：如计算机、服务器、网络交换机、路由器、显示器等，这些设备对电源质量要求较高，需要验证其在电压暂降时的数据保护能力。
• 工业控制设备：包括可编程逻辑控制器（PLC）、工业计算机、人机界面（HMI）、传感器、执行器等，这些设备是工业自动化的核心，其可靠性直接影响生产安全。
• 电力电子设备：如变频器、软启动器、不间断电源（UPS）、整流器、逆变器等，这些设备既是电压暂降的敏感设备，也可能产生谐波等电能质量问题。
• 测量和控制设备：包括各类仪器仪表、数据采集系统、监控系统等，需要确保在电压波动时的测量精度和数据完整性。
• 医疗电气设备：如医用诊断设备、治疗设备、生命支持设备等，这些设备直接关系到患者安全，对电压暂降的抗扰度要求更为严格。
• 照明设备：包括LED驱动器、荧光灯镇流器、智能照明控制系统等，需要验证其在电压波动时的稳定性和安全性。
• 电动工具和电动机械：如手持式电动工具、小型电动机、电动阀门等，需要确保操作安全。

在选择检测样品时，需要考虑样品的额定电压、额定频率、额定功率等参数，确保试验设备能够提供合适的测试条件。对于多相设备，应测试所有相位的电压暂降和中断情况。对于具有多种工作模式的设备，应在典型工作模式下进行测试，以覆盖最不利情况。

检测项目

电压暂降与中断试验的检测项目依据相关标准要求，主要包括以下几类测试内容：

• 电压暂降试验：模拟电压幅值短时下降的情况，根据标准要求，测试等级通常包括70%Ut（30%暂降）、40%Ut（60%暂降）和0%Ut（100%暂降或中断）。持续时间根据设备类型和标准要求确定，一般为1个周期到300个周期。
• 短时中断试验：模拟电压完全中断的情况，电压下降到额定值的1%以下。持续时间通常为10ms到几秒不等，测试设备在电源中断后的响应和恢复能力。
• 多相设备测试：对于三相设备，需要分别进行单相、两相和三相电压暂降与中断测试，验证设备在不同故障情况下的抗扰度能力。
• 不同角度触发测试：电压暂降可以发生在电压波形的任意相位角，标准要求在0°和180°两个典型相位角进行触发测试，某些情况下需要进行多角度测试。
• 性能判据验证：根据设备的用途和安全等级，验证设备在试验期间和试验后的性能是否符合相关标准规定的性能判据要求。

具体的测试等级和持续时间由相关产品标准或通用标准规定。以信息技术设备为例，依据GB/T 17618标准，电压暂降测试要求在70%Ut下持续10个周期，在40%Ut下持续10个周期，在0%Ut下持续10ms。对于工业环境设备，依据GB/T 17799.2标准，测试要求可能更为严格。

在测试过程中，需要记录以下关键数据：暂降深度、持续时间、暂降起始相位角、被测设备的运行状态、故障现象、恢复时间等。测试完成后，需要对设备进行全面的功能检查，确认其是否符合性能判据要求。

检测方法

电压暂降与中断试验的检测方法严格依据GB/T 17626.11/IEC 61000-4-11标准执行，试验过程包括试验准备、试验实施和结果评定三个阶段：

在试验准备阶段，首先需要对被测设备进行外观检查和功能验证，确认设备处于正常工作状态。根据被测设备的额定电压和额定功率选择合适的试验设备，设置试验参数包括暂降深度、持续时间、起始相位角等。试验设备应经过校准并在有效期内，试验环境应符合标准规定的条件，包括环境温度、湿度和电磁环境等。

在试验实施阶段，按照标准规定的试验等级和顺序进行测试。试验通常从较低严酷等级开始，逐步增加到较高等级。每次试验之间应留有足够的时间间隔，使被测设备恢复到稳定状态。对于电压暂降试验，应分别测试不同的暂降深度和持续时间组合。对于三相设备，应分别测试单相、两相和三相暂降情况。

• 单相设备试验方法：将试验设备连接到被测设备的电源输入端，按照标准规定的试验等级依次进行电压暂降和中断测试。每次试验持续时间结束后，应将被测设备恢复到正常供电状态。
• 三相设备试验方法：对于三相设备，需要分别进行各相单独暂降、两相同时暂降和三相同时暂降的测试。测试时应注意保持其他相电压正常，仅对指定相进行暂降模拟。
• 相位角控制试验方法：电压暂降的起始时刻应设定在电压波形的指定相位角，通常为0°（过零点）和180°（波峰点）。试验设备应具有准确的相位角控制功能。

在结果评定阶段，根据被测设备在试验期间和试验后的表现，按照标准规定的性能判据进行评定。性能判据通常分为A、B、C三级：判据A要求设备在试验期间和试验后均能正常工作；判据B允许设备在试验期间出现暂时性功能降低或丧失，但能自行恢复；判据C允许设备出现功能丧失，但需操作人员干预或系统复位后才能恢复。具体判据由产品标准规定。

试验结果应详细记录，包括试验条件、试验参数、被测设备的状态、观察到的现象、性能判据评定结论等。对于不符合要求的设备，应记录具体的故障现象和失效模式，为设备改进提供依据。

检测仪器

电压暂降与中断试验需要使用的测试设备，主要检测仪器包括以下几类：

• 电压暂降发生器：这是进行电压暂降与中断试验的核心设备，能够产生符合标准要求的电压暂降和中断波形。现代电压暂降发生器通常采用功率放大器技术或可编程电源技术，具有高精度、高稳定性的特点，能够准确控制暂降深度、持续时间和起始相位角。设备的输出能力应满足被测设备的功率需求。
• 数据采集与分析系统：用于记录和测量电压暂降波形、电流波形等关键参数。高性能的数字示波器或功率分析仪可以实时监测电压和电流的变化，进行波形捕获和分析。采样率应足够高，以准确记录暂降过程。
• 隔离变压器：在某些测试配置中需要使用隔离变压器，将被测设备与电网隔离，确保测试的安全性和准确性。隔离变压器的容量应满足被测设备的功率需求。
• 负载设备：对于需要在特定负载条件下进行测试的设备，需要配备相应的负载设备，如电阻负载、感性负载或容性负载等。
• 测量仪器：包括电压表、电流表、功率计等，用于监测和记录试验过程中的电气参数。
• 环境监测设备：用于监测试验环境的温度、湿度等参数，确保试验条件符合标准要求。

在选择检测仪器时，需要考虑以下因素：被测设备的额定电压和功率、试验标准要求、试验精度要求、试验效率要求等。电压暂降发生器的输出电压范围应覆盖被测设备的额定电压，输出容量应满足被测设备的稳态和暂态电流需求。对于大功率设备，可能需要特殊设计的大容量试验系统。

检测仪器应定期进行校准和维护，确保其测量精度和可靠性。校准周期根据设备使用频率和制造商建议确定，通常为一年。校准应在具备资质的计量机构进行，校准证书应注明设备的各项技术参数和不确定度。

现代电压暂降与中断试验系统通常具有自动化控制功能，可以通过计算机软件实现试验程序的自动执行、试验数据的自动记录和试验报告的自动生成，提高试验效率和数据可靠性。

应用领域

电压暂降与中断试验的应用领域广泛，涵盖了电气电子设备的设计开发、生产制造、质量检测和工程应用等多个环节：

• 产品研发阶段：在产品设计开发过程中，进行电压暂降与中断试验可以帮助工程师发现设计缺陷，优化电路结构和软件算法，提高产品的抗扰度能力。通过试验验证设计方案的有效性，避免产品上市后出现质量问题。
• 认证检测：许多产品认证制度要求进行电压暂降与中断试验，如CCC认证、CE认证、UL认证等。通过检测确认产品符合相关标准要求，是产品进入市场的必要条件。
• 质量控制：生产企业将电压暂降与中断试验纳入质量管理体系，对批量产品进行抽检或全检，确保产品质量的一致性和稳定性。
• 设备验收：在工程项目中，业主或监理单位可能要求对关键设备进行电压暂降与中断试验，验证设备是否满足合同约定的技术要求。
• 故障分析：当设备在现场运行中出现故障时，通过电压暂降与中断试验可以复现故障现象，分析故障原因，为故障处理和改进提供依据。

从行业应用角度，电压暂降与中断试验在以下领域具有特别重要的意义：

在工业自动化领域，生产线上的各种控制设备对电压暂降非常敏感，一次短时间的电压暂降可能导致整条生产线停机，造成巨大的经济损失。通过对设备进行严格的电压暂降测试，可以筛选出抗扰度能力强的设备，提高生产系统的可靠性。

在数据中心和通信领域，服务器、存储设备、网络设备等需要在电压波动环境下保持稳定运行，确保数据的完整性和服务的连续性。电压暂降与中断试验是验证设备可靠性的重要手段。

在医疗设备领域，生命支持设备和诊断设备对电压波动极为敏感，设备故障可能危及患者生命安全。医疗电气设备标准对电压暂降抗扰度有严格要求，需要进行严格的测试验证。

在轨道交通和电力系统领域，各类保护和控制设备需要在复杂的电磁环境中可靠工作，电压暂降与中断试验是型式试验的重要组成部分。

常见问题

在进行电压暂降与中断试验时，经常会遇到以下问题：

• 设备在电压暂降时自动复位：这是最常见的问题之一，通常是由于设备的开关电源在输入电压降低时无法维持正常输出，导致控制系统复位。解决方案包括选用更宽输入电压范围的电源、增加储能电容、改进控制软件的掉电保护功能等。
• 变频器在电压暂降时停机：变频器对电压暂降非常敏感，当直流母线电压下降到一定值时会触发欠压保护。解决方案包括调整欠压保护阈值、增加直流母线电容、采用电压暂降穿越技术等。
• 试验设备容量不足：当被测设备功率较大或启动电流较大时，电压暂降发生器可能无法提供足够的输出电流，导致试验无法进行或试验结果不准确。需要选择具有足够容量的试验设备。
• 试验波形不符合标准要求：某些试验设备产生的电压暂降波形可能存在畸变或过冲，不符合标准规定的波形要求。需要对试验设备进行校验和调整。
• 试验结果重复性差：可能由于试验条件控制不严格、被测设备工作状态不稳定、试验设备性能不稳定等原因造成。应确保试验条件一致，被测设备预热充分，试验设备状态良好。

关于试验标准的理解问题：

• 不同产品标准的试验等级可能不同，应根据被测设备所属的产品类别，选择适用的标准进行试验。
• 性能判据的选择和评定需要结合产品的功能特点和使用要求，对于关键功能和非关键功能可能有不同的判据要求。
• 对于具有多种工作模式的设备，应在最不利的工作模式下进行试验，以覆盖可能的风险情况。

关于试验报告的问题：

• 试验报告应包含完整的信息，包括被测设备描述、试验依据标准、试验设备信息、试验条件、试验数据、性能判据评定、试验结论等。
• 试验数据的记录应准确、完整，包括每次试验的暂降深度、持续时间、起始相位角、被测设备状态等。
• 对于不符合要求的试验结果，应详细描述故障现象，必要时附上波形图或照片。

通过以上内容的介绍，可以看出电压暂降与中断试验是一项系统性的工作，需要的设备、规范的方法和经验丰富的技术人员。对于生产企业和用户而言，重视电压暂降与中断试验，对于提高产品质量、保障设备可靠运行具有重要意义。