Pagsusuri at Pagpapabuti ng disenyo ng EMC Performance Tests para sa mga Electronic Voltage Transformers

1 Buod ng EMC Performance ng Electronic Voltage Transformers
1.1 Paglalarawan & Mga Karaniwang Pangangailangan ng EMC

Ang Electromagnetic Compatibility (EMC) ay tumutukoy sa kakayahan ng isang device/system na mag-operate nang hindi maapektuhan sa isang ibinigay na electromagnetic environment at maiwasan ang pagdulot ng hindi tanggapang electromagnetic interference sa iba pang entidad. Para sa mga electronic voltage transformers, ang EMC ay nangangailangan ng matatag na sukat ng performance sa mahirap na setting, nang hindi maapektuhan ang iba pang mga device. Ang kanilang EMC performance ay dapat isaalang-alang at masigurado sa panahon ng disenyo at paggawa.

1.2 Patakaran ng Paggawa

Ang mga electronic voltage transformers ay gumagamit ng electromagnetic induction at high-precision electronic measurement upang i-convert ang mataas na signal ng volt sa mababang volt. Karaniwang binubuo ng primary sensor, secondary conversion circuit, at signal processing unit: ang primary sensor ay nagco-convert ng mataas na signal ng volt sa mahina na current/volt na proporsyonal sa primary volt; ang secondary circuit ay nagco-convert ng ito pa sa standard na digital/analog signals; ang processing unit ay nag-filter, nag-amplify, at nag-calibrate ng mga signal upang mapataas ang accuracy at stability ng measurement. Ito ay maaaring sukatin ang volt, current, at power ng isang circuit (tulad ng ipinapakita sa Figure 1), o ang volt/current ng single/multiple circuits.

1.3 Analisis ng Electromagnetic Interference & Sensitivity

Ang mga electronic voltage transformers ay maaaring maapektuhan ng electromagnetic interference mula sa iba pang electrical equipment (halimbawa, lightning impulses, transient overvoltages mula sa switch operations), na nagdudulot ng pagbagsak ng performance ng measurement (halimbawa, tumaas ang mga error, hindi matatag ang mga reading).

2 Analisis ng Electromagnetic Compatibility Performance Tests para sa Electronic Voltage Transformers (EVT)
2.1 Nilalaman ng Test at Kriterya ng Evaluation

Ang electromagnetic compatibility performance test ng isang EVT ay isang mahalagang hakbang upang masigurado ang matatag at wastong operasyon nito sa aktwal na working environments. Ang test ay nakatuon sa pag-evaluate ng anti-interference capability ng EVT at ang kanyang performance sa iba't ibang electromagnetic disturbances. Ang kriterya ng evaluation ay nahahati sa Grade A at Grade B batay sa kalubhangan ng resulta ng test:

• Grade A: Nagpapanatili ng normal na performance sa loob ng limits ng accuracy specification. Ang evaluation ay nangangailangan na kapag ang EVT ay inilapat ng electromagnetic disturbances, ang kanyang measurement accuracy ay dapat manatili sa loob ng specified limits. Ito ay nagpapasiuguro na ang output voltage signal ay tugma sa aktwal na value at hindi ito nagdudulot ng pagkakaiba sa normal na monitoring at control ng power system.

• Grade B: Pinapayagan ang pansamantalang pagbaba ng measurement performance na hindi may kaugnayan sa protection functions. Ang kriterya ay pinapayagan ang pansamantalang pagbaba ng measurement performance sa ilalim ng electromagnetic disturbances, basta hindi ito maapektuhan ang normal na operasyon ng protection functions o nagdudulot ng reset/restart ng device. Ang output voltage ay dapat kontrolin sa loob ng 500 V upang maiwasan ang hindi kinakailangang interference o pinsala sa power system.

2.2 Conducted Interference Tests

Ang conducted interference ay tumutukoy sa electromagnetic disturbances na inililipat sa pamamagitan ng conductive paths (halimbawa, wires, metal pipes). Para sa EVTs, ang conducted interference ay isang pangunahing hamon.

• Electrical Fast Transient/Burst (EFT/B) Test: Inihahayag ang transient disturbances mula sa inductive loads (halimbawa, relays, contactors) sa panahon ng switching, na karaniwang may malawak na frequency spectra at maaaring makapinsala sa operasyon ng EVT. Ang test ay inilalapat ng serye ng mabilis na transient bursts sa EVT, na pinagmamasdan ang stability at accuracy ng kanyang output voltage signal upang i-assess ang anti-interference capability.

• Surge (Impulse) Immunity Test: Inihahayag ang transient overvoltages/currents mula sa switch operations, lightning strikes, atbp. Ang mga pangyayari na ito ay may mataas na enerhiya at maikling duration, na lubhang nakakaapekto sa insulation at measurement accuracy ng EVT. Ang test ay inilalapat ng surge voltages sa EVT upang tiyakin ang kanyang kakayahan na matiis ang disturbances nang walang pinsala o pagbaba ng performance.

2.3 Radiated Interference Tests

• Power Frequency Magnetic Field Immunity Test: Inihahayag ang performance ng EVT sa power frequency magnetic field environments. Sa pamamagitan ng pagseset ng controlled power frequency magnetic field, ang test ay pinagmamasdan ang stability at accuracy ng output voltage signal upang i-assess ang anti-interference capability.

• Damped Oscillatory Magnetic Field Immunity Test: Inihahayag ang damped oscillatory magnetic fields na nabubuo kapag ang isolating switches sa high-voltage substations ay nag-ooperate sa high-voltage busbars. Ang mga field na ito ay may mabilis na decay rates at mataas na frequencies, na maaaring makapinsala sa measurement accuracy ng EVT. Ang test ay inilalapat ng damped oscillatory magnetic fields upang suriin kung ang EVT ay nagpapanatili ng matatag na measurement performance.

• Pulse Magnetic Field Immunity Test: Inihahayag ang pulse magnetic fields mula sa lightning strikes sa buildings o iba pang metal structures. Ang mga field na ito ay may mabilis na rise times at mataas na peak intensities, na nagbabanta sa insulation at measurement accuracy ng EVT. Ang test ay inilalapat ng pulse magnetic fields upang tiyakin ang EVT na matitiis ang disturbances nang walang pinsala o pagbaba ng performance.

• Radio Frequency Radiation Electromagnetic Field Immunity Test: Inihahayag ang performance ng EVT sa radio frequency (RF) radiation environments (halimbawa, industrial electromagnetic sources, radio broadcasts, mobile communication base stations). Sa pamamagitan ng pagseset ng controlled RF radiation fields, ang test ay pinagmamasdan ang stability at accuracy ng output voltage signal upang i-assess ang anti-interference capability.

3 Mga Prinsipyo ng Disenyo para sa Electromagnetic Compatibility ng Electronic Voltage Transformers
3.1 Mga Prinsipyo ng Circuit Design

• Floating Ground Design: Sa circuit design, gamitin ang floating ground technology upang insulate ang signal lines mula sa chassis. Ito ay nagpapahinto sa interference currents sa chassis na direkta na coupling sa signal circuit, na binabawasan ang noise interference at pinapataas ang signal accuracy at stability.

• Rational Wiring Layout: Tama na i-arrange ang power lines, ground lines, at iba pang signal lines—ito ang pangunahing paraan upang bawasan ang coupling interference. Sa EVT circuit design, siguraduhin ang minimal na coupling sa pagitan ng lines. Ang mga pamamaraan tulad ng layered wiring at orthogonal routing (upang iwasan ang parallel runs) ay binabawasan ang electromagnetic induction at capacitive coupling.

• Filter Capacitor Design: Ilapat ang filter capacitors sa power input ng modules upang suppresin ang interference signals na pumapasok sa pamamagitan ng power supply. Piliin ang capacitors batay sa mga parameter tulad ng capacitance, voltage rating, at frequency characteristics upang mabisa na ifilter ang high-frequency noise at interference mula sa power source.

• Low-Level Logic Design: Iwasan ang hindi kinakailangang mataas na logic levels upang bawasan ang power consumption ng circuit at high-frequency interference. Sa EVT circuit design, bigyan ng prayoridad ang low-level logic devices (halimbawa, 3.3 V devices) upang bawasan ang high-frequency noise emission at reception.

• Rise/Fall Time Control: Piliin ang pinakamabagal na allowable rise at fall times (sa loob ng limits ng circuit function) upang iwasan ang pagbuo ng hindi kinakailangang high-frequency components. Ito ay tumutulong sa pagbawas ng high-frequency noise sa circuit at pinapataas ang signal stability at accuracy.

3.2 Mga Prinsipyo ng Internal Structure Design

• Fully Enclosed Shielding Structure: Gamitin ang fully enclosed shield para sa chassis, tiyakin ang mabuting contact sa pagitan ng lahat ng surfaces at tamang grounding. Ito ay mabisa na block ang external electromagnetic field interference, na protektahan ang internal electronic circuits mula sa external disturbances.

• Minimize Exposed Wiring Length: Itago ang lahat ng exposed wires sa loob ng chassis sa pinakamaikling posible upang bawasan ang electromagnetic radiation at coupling interference. Sa EVT internal design, optimize ang layout at placement ng component upang bawasan ang exposed wire lengths.

• Cable Grouping and Bundling: I-group ang wires batay sa uri ng signal (halimbawa, hiwalay ang digital at analog lines) at panatilihin ang angkop na spacing sa pagitan ng groups. Ito ay binabawasan ang crosstalk sa pagitan ng wires, na pinapataas ang signal clarity at accuracy.

• Conductive Adhesive Bonding: Gamitin ang conductive adhesive sa lahat ng chassis interface joints upang tiyakin ang mabuting electrical connection at shielding effectiveness. Ito ay binabawasan ang contact resistance at pinapataas ang performance ng shield.

4 Strategiya para sa Pagpapabuti ng Electromagnetic Compatibility Performance ng Electronic Voltage Transformers
4.1 Anti - interference Design ng Power Port
4.1.1 Install Power Filters

Ang power filter ay isang mabisang electromagnetic interference suppression device na maaaring ifilter ang high - frequency noise at transient pulses sa power supply, na nagpapasure ng purity ng power input. Kapag pumipili ng power filter, piliin ang angkop na modelo at specification ayon sa rated power at working environment ng EVT, at siguraduhin na ang filter ay malapit sa power inlet para sa pinakamahusay na filtering effect.

4.1.2 Adopt Redundant Power Supply Design

Upang mapataas ang reliability ng power supply ng EVT, inaadopt ang redundant power supply design, na ang dalawa o higit pang power modules ay nakonfigure. Kapag ang isang power module ay bumigay, ang iba pang power modules ay maaaring mabilis na sumunod sa power supply task upang masigurado ang normal na operasyon ng EVT. Ito ay hindi lamang nagpapataas ng anti - interference ability ng EVT kundi pati na rin ang overall stability nito.

4.1.3 Strengthen Shielding and Grounding of Power Lines

Ang power lines ay isa sa mga mahalagang ruta para sa electromagnetic interference propagation. Upang bawasan ang electromagnetic interference sa power lines, ginagamit ang shielded cables upang balutin ang power lines sa metal shielding layer, na binabawasan ang radiation at coupling ng electromagnetic waves. Sa parehong oras, siguraduhin ang mabuting grounding ng power lines, na nagbibigay-daan sa interference current upang pumunta sa ground upang maiwasan ang pinsala sa EVT.

4.2 Electrostatic Discharge Protection ng Signal Ports
4.2.1 Install Transient Disturbance Absorption Components

Ang mga transient disturbance absorption components, tulad ng Transient Voltage Suppressors (TVS) at varistors, ay maaaring mabilis na i-absorb ang discharge energy sa panahon ng electrostatic discharge at kontrolin ang voltage sa ligtas na antas, na nagprotekta sa internal electronic components ng EVT mula sa pinsala. Kapag pumipili ng transient disturbance absorption components, piliin ang angkop na modelo at specification ayon sa signal characteristics at working environment ng EVT.

4.2.2 Adopt Differential Signal Transmission Method

Ang differential signal transmission method ay maaaring mabisa na resistin ang common - mode interference at mapataas ang anti - interference ability ng signal. Sa signal port design ng EVT, inaadopt ang differential signal transmission method, na hinahati ang signal sa positive at negative channels para sa transmission. Ang epektibong impormasyon ay inilalabas sa pamamagitan ng pag-compare ng signal differences sa pagitan ng dalawang channels, na hindi lamang nagpapataas ng kalidad ng signal transmission kundi pati na rin ang binabawasan ang interference ng electrostatic discharge sa EVT.

4.3 Optimization ng Chassis Shielding Performance
4.3.1 Select Materials with High Magnetic Permeability

Ang pagpili ng material para sa chassis ay mahalaga para sa shielding effect. Upang mapataas ang magnetic field shielding ability ng chassis, pinili ang mga materyales na may mataas na magnetic permeability, tulad ng iron plates, na maaaring mabisa na i-absorb at idisperse ang magnetic field energy at bawasan ang interference ng magnetic field sa loob ng EVT. Ang relative magnetic permeability ng metals ay ipinapakita sa Table 1.

4.3.2 Optimize Chassis Structure Design

Ang structural design ng chassis ay isa ring mahalagang factor na nakakaapekto sa shielding effect. Sa chassis design ng EVT, inaadopt ang fully enclosed shielding structure upang tiyakin ang mabuting contact at grounding sa pagitan ng iba't ibang surfaces.

4.3.3 Strengthen Chassis Grounding Treatment

Ang grounding treatment ng chassis ay mahalaga para sa shielding effect. Sa chassis design ng EVT, kailangan siguraduhin ang mabuting grounding connection sa pagitan ng chassis at ang ground, na nagbibigay-daan sa interference current upang pumunta sa ground.

Ito rin ay nag-emit ng interference tulad ng high-frequency harmonics at electromagnetic radiation, na nakakaapekto sa iba pang mga device. Ang pagdidisenyo nito ay nangangailangan ng pag-aaddress ng mga interference at sensitivity challenges na may suppression at protection measures.

5 Conclusion

Ang paper na ito ay nag-conduct ng in-depth research at design sa electromagnetic compatibility performance ng electronic voltage transformers. Isinasaalang-alang ang serye ng mga hakbang, kasama ang mga prinsipyo ng circuit design, internal structure design, at strategies para sa pagpapabuti ng electromagnetic compatibility performance. Ang layunin ay upang mapataas ang anti - interference ability at stability ng EVT sa complex electromagnetic environments, at masigurado na ito ay maaaring accurately at reliably sukatin ang voltage signals sa power systems, at magbigay ng malakas na guarantee para sa safe at stable operation ng power systems.