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

1 Buod ng EMC Performance ng Electronic Voltage Transformers
1.1 Paglalarawan at Mga Karunungan tungkol sa EMC

Ang Electromagnetic Compatibility (EMC) ay tumutukoy sa kakayahan ng isang device o sistema na gumana nang hindi maapektuhan sa isang ibinigay na electromagnetic environment at hindi nagdudulot ng hindi tanggap na electromagnetic interference sa iba pang mga entidad. Para sa mga electronic voltage transformers, ang EMC ay nangangailangan ng matatag na performance sa pagsukat sa mga komplikadong setting, nang hindi nakakaapekto sa iba pang mga device. Ang kanilang EMC performance ay kailangang isaalang-alang at tiyakin sa panahon ng disenyo at paggawa.

1.2 Pagganap ng Prinsipyong Paggamit

Ang mga electronic voltage transformers ay gumagamit ng electromagnetic induction at high-precision electronic measurement upang i-convert ang mga high-voltage signals sa power systems sa low-voltage ones. Karaniwang binubuo ito ng primary sensor, secondary conversion circuit, at signal processing unit: ang primary sensor ay nagbabago ng high-voltage signals sa weak current/voltage na proporsyonal sa primary voltage; ang secondary circuit ay patuloy na nagsasalin ng mga ito sa standard digital/analog signals; ang processing unit ay sumasala, pinapalakas, at kinakalibrado ang mga signal upang mapabuti ang accuracy at stability ng pagsukat. Ito ay maaaring sukatin ang voltage, current, at power ng isang circuit (tulad ng ipinapakita sa Figure 1), o voltage/current ng single/multiple circuits.

1.3 Analisis ng Electromagnetic Interference & Sensitivity

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

2 Analisis ng Electromagnetic Compatibility Performance Tests para sa Electronic Voltage Transformers (EVT)
2.1 Nilalaman ng Test at Mga Kriteryo ng Pagsusuri

Ang electromagnetic compatibility performance test ng isang EVT ay isang mahalagang hakbang upang tiyakin ang matatag at wastong operasyon nito sa aktwal na working environments. Ang test ay nakatuon sa pagsusuri ng anti-interference capability ng EVT at ang performance nito sa iba't ibang electromagnetic disturbances. Ang mga kriteryo ng pagsusuri ay nahahati sa Grade A at Grade B batay sa grabe ng resulta ng test:

• Grade A: Nagpapanatili ng normal na performance sa loob ng accuracy specification limits. Ang pagsusuri ay nangangailangan na kapag ang EVT ay inihaharap sa electromagnetic disturbances, ang measurement accuracy nito ay dapat manatili sa tinukoy na limits. Ito ay nag-aasure na ang output voltage signal ay tugma sa aktwal na value at hindi nagdudulot ng hindi normal na monitoring at control ng power system.

• Grade B: Pinapayagan ang pansamantalang pagbagsak ng measurement performance na hindi may kaugnayan sa protection functions. Ang kriteryo ay pinapayagan ang pansamantalang pagbagsak ng measurement performance sa electromagnetic disturbances, basta't hindi ito nakakaapekto sa normal na operasyon ng protection functions o nagdudulot ng reset/restart ng device. Ang output voltage ay dapat kontrolin sa 500 V upang maiwasan ang hindi kinakailangang interference o pinsala sa power system.

2.2 Conducted Interference Tests

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

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

• Surge (Impulse) Immunity Test: Inuulit ang transient overvoltages/currents mula sa switch operations, lightning strikes, atbp. Ang mga pangyayari na ito ay may mataas na enerhiya at maikling durasyon, na malubhang nakakaapekto sa insulation at measurement accuracy ng EVT. Ang test ay nagbibigay ng surge voltages sa EVT upang siyasatin ang kakayahan nito na tiisin ang mga disturbance nang walang pinsala o pagbagsak ng performance.

2.3 Radiated Interference Tests

• Power Frequency Magnetic Field Immunity Test: Sinusuri ang performance ng EVT sa power frequency magnetic field environments. Sa pamamagitan ng pag-apply ng controlled power frequency magnetic field, ang test ay pinananood ang stability at accuracy ng output voltage signal upang asesain ang anti-interference capability.

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

• Pulse Magnetic Field Immunity Test: Inuulit ang pulse magnetic fields mula sa lightning strikes sa mga gusali 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 nagbibigay ng pulse magnetic fields upang siyasatin ang kakayahan ng EVT na tiisin ang mga disturbance nang walang pinsala o pagbagsak ng performance.

• Radio Frequency Radiation Electromagnetic Field Immunity Test: Sinusuri ang performance ng EVT sa radio frequency (RF) radiation environments (halimbawa, industrial electromagnetic sources, radio broadcasts, mobile communication base stations). Sa pamamagitan ng pag-apply ng controlled RF radiation fields, ang test ay pinananood ang stability at accuracy ng output voltage signal upang asesain 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 nagpipigil ng interference currents sa chassis mula sa direktang coupling sa signal circuit, na nagbabawas ng noise interference at nagpapabuti ng accuracy at stability ng signal.

• Rational Wiring Layout: Tama na ayusin ang power lines, ground lines, at iba pang signal lines—ito ang susi sa minimization ng 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 nagbabawas ng electromagnetic induction at capacitive coupling.

• Filter Capacitor Design: Ilapat ang filter capacitors sa power input ng mga module 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 epektibong 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 makabawas ng high-frequency noise emission at reception.

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

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 lahat ng surfaces at tama na grounding. Ito ay epektibong nagbablock ng external electromagnetic field interference, nagprotekta ng internal electronic circuits mula sa external disturbances.

• Minimize Exposed Wiring Length: Panatilihin ang lahat ng exposed wires sa loob ng chassis na mahigit-kumulang na maikli upang bawasan ang electromagnetic radiation at coupling interference. Sa EVT internal design, i-optimize ang layout at placement ng mga component upang bawasan ang exposed wire lengths.

• Cable Grouping and Bundling: I-group ang mga wires batay sa uri ng signal (halimbawa, hiwalayin ang digital at analog lines) at panatilihin ang tamang spacing sa pagitan ng mga grupo. Ito ay nagbabawas ng crosstalk sa pagitan ng mga wires, nagpapabuti ng clarity at accuracy ng signal.

• Conductive Adhesive Bonding: Gamitin ang conductive adhesive sa lahat ng joints ng chassis interface upang tiyakin ang mabuting electrical connection at shielding effectiveness. Ito ay nagbabawas ng contact resistance at nagpapabuti ng 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 epektibong electromagnetic interference suppression device na maaaring ifilter ang high-frequency noise at transient pulses sa power supply, tiyakin ang purity ng power input. Kapag pinili ang power filter, piliin ang appropriate filter model at specification batay sa rated power at working environment ng EVT, at tiyakin na ang filter ay inilalapat malapit sa power inlet para sa pinakamahusay na filtering effect.

4.1.2 Adopt Redundant Power Supply Design

Upang mapabuti ang reliability ng power supply ng EVT, inaadopt ang redundant power supply design, na may dalawa o higit pang power modules. Kapag ang isang power module ay nabigo, ang iba pang power modules ay maaaring mabilis na kumuha ng power supply task upang tiyakin ang normal na operasyon ng EVT. Ito ay hindi lamang nagpapabuti 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 path para sa electromagnetic interference propagation. Upang bawasan ang electromagnetic interference sa power lines, ginagamit ang shielded cables upang balutan ang power lines ng metal shielding layer, na nagbabawas ng radiation at coupling ng electromagnetic waves. Sa parehong oras, tiyakin ang mabuting grounding ng power lines, nag-uudyok ng interference current papunta sa lupa upang iwasan 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 abosrb ang discharge energy sa panahon ng electrostatic discharge at kontrolin ang voltage sa ligtas na antas, protektado ang internal electronic components ng EVT mula sa pinsala. Kapag pinili ang transient disturbance absorption components, piliin ang appropriate component model at specification batay sa signal characteristics at working environment ng EVT.

4.2.2 Adopt Differential Signal Transmission Method

Ang differential signal transmission method ay maaaring epektibong resistin ang common-mode interference at mapabuti ang anti-interference ability ng signal. Sa signal port design ng EVT, inaadopt ang differential signal transmission method, 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 nagpapabuti ng quality ng signal transmission kundi pati na rin ang reduction ng 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 materyales para sa chassis ay mahalaga para sa shielding effect. Upang mapabuti ang magnetic field shielding ability ng chassis, pinipili ang materyales na may mataas na magnetic permeability, tulad ng iron plates, na maaaring epektibong i-absorb at i-disperse ang magnetic field energy at bawasan ang interference ng magnetic field sa loob ng EVT. Ang relative magnetic permeability ng mga metal 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, kinakailangan na tiyakin ang mabuting grounding connection sa pagitan ng chassis at lupa, nag-uudyok ng interference current papunta sa lupa.

Sil