浪涌沖擊抗擾度試驗(yàn)不確定度的評(píng)定方法

黎名明

（廣州廣電運(yùn)通金融電子股份有限公司檢測(cè)中心，廣東廣州 510663）

浪涌沖擊試驗(yàn)主要是模擬電力系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)瞬態(tài)、雷電瞬變的過(guò)電壓現(xiàn)象，用以評(píng)估電氣和電子設(shè)備的抗干擾能力。經(jīng)分析影響浪涌試驗(yàn)結(jié)果的不確定度因素包括環(huán)境條件、設(shè)備條件、試驗(yàn)手法的差異等，其中最重要的因素為設(shè)備校準(zhǔn)時(shí)引入的不確定度。對(duì)于浪涌沖擊抗擾度試驗(yàn)不確定度的評(píng)定，由于浪涌試驗(yàn)的結(jié)果不是用數(shù)值或建立在數(shù)值基礎(chǔ)上表示，而是通過(guò)合格/不合格進(jìn)行判斷，故對(duì)該試驗(yàn)結(jié)果的不確定度評(píng)定可參考CNAS-GL07:2006《電磁干擾測(cè)量中不確定度的評(píng)定指南》[1]中靜電放電不確定度評(píng)定的方法進(jìn)行，由參考指南中的方法可以判斷如果實(shí)驗(yàn)室能表明：（1）浪涌發(fā)生器滿足標(biāo)準(zhǔn)（即GB/T 17626.5-2019 中的條款6）[2]的要求；（2）檢測(cè)報(bào)告符合標(biāo)準(zhǔn)（即GB/T 17626.5-2019 的條款10 以及CNASCL01:2018[3]的條款7.8），則認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)室的浪涌沖擊抗擾度試驗(yàn)符合關(guān)于測(cè)量不確定度方面的要求。本文主要從設(shè)備和報(bào)告的符合性兩方面分析浪涌試驗(yàn)的不確定度。

1 設(shè)備符合性評(píng)定

1.1 分析影響設(shè)備校準(zhǔn)不確定度的因素

影響設(shè)備校準(zhǔn)不確定度的因素包括校準(zhǔn)時(shí)的峰值讀數(shù)、峰值的10%處的讀數(shù)、峰值的90%處的讀數(shù)、峰值的50%處的讀數(shù)、測(cè)量系統(tǒng)的帶寬、量系統(tǒng)脈沖響應(yīng)的波形、示波器水平軸測(cè)量誤差、示波器垂直軸測(cè)量誤差、測(cè)量系統(tǒng)被測(cè)量和測(cè)試配置的重復(fù)性、測(cè)試系統(tǒng)與示波器的校準(zhǔn)等分量，這些不確定度分量帶來(lái)的影響在校準(zhǔn)時(shí)已傳遞到每個(gè)校準(zhǔn)子項(xiàng)目的不確定度上，故可通過(guò)引入校準(zhǔn)證書(shū)上給出的每個(gè)子項(xiàng)的不確定度信息來(lái)評(píng)定設(shè)備滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的置信度。

1.2 引入校準(zhǔn)證書(shū)提供的不確定度

通過(guò)查詢浪涌發(fā)生器的校準(zhǔn)證書(shū)引入以下子項(xiàng)的不確定度信息：

開(kāi)路脈沖電壓的校準(zhǔn)：Urel=3.5%（k=2）；

開(kāi)路電壓脈沖波前時(shí)間的校準(zhǔn)：Urel=5.5%（k=2）；

開(kāi)路電壓脈沖持續(xù)時(shí)間的校準(zhǔn)：Urel=5.5%（k=2）；

短路電流的校準(zhǔn)：Urel=5.0%（k=2）；

短路電流脈沖波前時(shí)間的校準(zhǔn)：Urel=5.5%（k=2）；

短路電流脈沖持續(xù)時(shí)間的校準(zhǔn)：Urel=5.5%（k=2）。

1.3 評(píng)定各子項(xiàng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求

評(píng)定步驟（以表1 中第一行參數(shù)為例）：

（1）根據(jù)浪涌試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17626.5-2019 中條款6 的要求得到發(fā)生器試驗(yàn)等級(jí)1 對(duì)應(yīng)的電壓值為0.5 kV 和允差±10%，可算出最小值限值為0.5×(1-10%)=0.45 kV 和最大值限值0.5×(1+10%)=0.55 kV（見(jiàn)表1 的左列）。

表1 開(kāi)路脈沖電壓的評(píng)定

表2 開(kāi)路電壓脈沖波前時(shí)間的評(píng)定

表3 開(kāi)路電壓脈沖持續(xù)時(shí)間的評(píng)定

（2）由校準(zhǔn)證書(shū)得到浪涌發(fā)生器的開(kāi)路脈沖電壓的測(cè)量值為0.48 kV，以該值為基礎(chǔ)，考慮加上校準(zhǔn)時(shí)該子項(xiàng)的不確定度Urel=3.5%（k=2）后，可分別得到考慮不確定度后測(cè)量值的最小值0.48×(1-3.5%)=0.46 kV 和最大值0.48×(1+3.5%)=0.5 kV（見(jiàn)表1 的右列）。

（3）用右列考慮了不確定度后的最小值、最大值與左列由標(biāo)準(zhǔn)得到的最小值限值、最大值限值進(jìn)行比較，考慮了不確定度后測(cè)量值的范圍0.46 kV～0.5 kV 落在了標(biāo)準(zhǔn)限值范圍0.45 kV～0.55 kV 之內(nèi)，則表明該子項(xiàng)的試驗(yàn)等級(jí)能以不小于95%的置信水平滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（4）該項(xiàng)其他試驗(yàn)等級(jí)和其他子項(xiàng)的評(píng)定按步驟（1）～（3）同樣的方法進(jìn)行。各子項(xiàng)評(píng)定數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表1～表6，本文由于篇幅有限，僅列舉L-N 部分正電壓等級(jí)評(píng)定為例，負(fù)電壓和L-PE、N-PE 的評(píng)定方法可按同樣的方法進(jìn)行。

注意：若浪涌發(fā)生器的測(cè)量值落在由校準(zhǔn)證書(shū)所報(bào)告的測(cè)量不確定度縮小了的允許范圍之外，則實(shí)驗(yàn)室必須對(duì)該浪涌發(fā)生器進(jìn)行調(diào)整以確保其符合要求，或者降低置信水平。

1.4 設(shè)備符合性評(píng)定小結(jié)

GB/T 17626.5-2019 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的允許誤差限，因校準(zhǔn)證書(shū)所報(bào)告的測(cè)量不確定度而縮小，表1～表6 的驗(yàn)算證明校準(zhǔn)證書(shū)中的測(cè)量值都落在已經(jīng)縮小了的允許誤差限內(nèi)，則表明本實(shí)驗(yàn)室的浪涌發(fā)生器以不小于95%的置信水平滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表4 短路電流的評(píng)定

表5 短路電流脈沖波前時(shí)間的評(píng)定

表6 開(kāi)路電壓脈沖持續(xù)時(shí)間的評(píng)定

2 報(bào)告信息符合性評(píng)定

實(shí)驗(yàn)室出具的檢驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括能重現(xiàn)試驗(yàn)的全部信息，其中包括了GB/T 17626.5-2019 條款10 和CNAS-CL01:2018 條款7.8 中對(duì)報(bào)告的要求。如表7 和表8 所示，分別是針對(duì)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的符合性評(píng)定。

表7 報(bào)告符合GB/T 17626.5 要求的評(píng)定

表8 報(bào)告符合CNAS-CL01 要求的評(píng)定

報(bào)告信息符合性評(píng)定小結(jié)：經(jīng)核查實(shí)驗(yàn)室出具的檢驗(yàn)報(bào)告符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17626.5-2019 的條款10 以及CNASCL01:2018 的條款7.8 的所有要求，包括了能重現(xiàn)試驗(yàn)的全部信息。（由于本文篇幅有限，對(duì)CNAS-CL01:2018 條款7.8 的評(píng)定以上只列舉了對(duì)7.8.8 條款的評(píng)定過(guò)程）

3 評(píng)定結(jié)論

（1）本實(shí)驗(yàn)室的浪涌發(fā)生器以不小于95%的置信水平滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17626.5-2019 中條款6 的要求；

（2）檢測(cè)報(bào)告符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17626.5-2019 的條款10 以及CNAS-CL01:2018 的條款7.8 的所有要求，包括了能重現(xiàn)試驗(yàn)的全部信息。

綜上分析證明本實(shí)驗(yàn)室的浪涌試驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)報(bào)告符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，浪涌沖擊抗擾度試驗(yàn)符合CNAS-CL01:2018 關(guān)于測(cè)量不確定度方面的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

影響浪涌試驗(yàn)結(jié)果的因素有很多，建議開(kāi)展浪涌試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室，在評(píng)定浪涌沖擊試驗(yàn)不確定度時(shí)重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備校準(zhǔn)時(shí)的實(shí)際值和引入的不確定度，它不僅影響實(shí)驗(yàn)人員判斷設(shè)備是否滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且會(huì)影響到最終試驗(yàn)結(jié)果的置信度。