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摘要：静电放电抗扰度是继电保护控制设备电磁兼容性能的指标之一，静电放电对设备的损伤会直接影响到设备的寿命，本文从静电放电的测试以及可靠性设计角度出发，详细介绍了继电保护控制设备静放电抗扰度设计的一般原则及注意事项，对于提升继电保护控制设备的静放电抗干扰靠性能具有一定的指导价值。
关键词：继电保护控制设备；电磁兼容；静放电；抗扰度；可靠性设计
引言
随着智能电网、智能电厂、分布式能源的快速发展，继电保护控制设备运行环境复杂多样，设备运行的电磁兼容环境将更为恶劣，对设备的电磁兼容性能也提出了更高的要求。静电放电抗扰度是衡量设备电磁兼容性能的众多指标之一，电力系统对静电放电的要求比较高，按照《GB/T 14598.26-2015 量度继电器和保护装置 第26部分：电磁兼容要求》规定，设备必须满足严酷等级为4级的静电放电抗扰度要求，即空气放电试验电压15kV，接触放电试验电压8kV，同时，必须满足验收等级为A级。
1 静电放电产生与危害
1.1 静电的产生
任何两个不同材质的物体只要接触后分离就能产生静电，流动的空气当然能产生静电，所以可以这么说，在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电，如生产、组装、测试、存放、搬运等过程中都有可能使得静电累积在人体、仪器或设备中，甚至元器件本身也会累积静电。静电与天气及温湿度都有相关性，静电是造成电子元器件或集成电路过度电应力破坏的主要元凶。
1.2 静电对设备的影响
静电放电产生的电压高达数千伏，静电放电引起的元件击穿损害是电子工业最普遍、最严重的危害，它分为硬击穿和软击穿。硬击穿是一次性造成元器件介质击穿、烧毁或永久性失效。软击穿造成元器件性能劣化或参数指标下降，在产品出厂以前难以发现而造成隐患。
对于继电保护控制设备而言，金属机壳通过可靠接地，能有效的释放及屏蔽静电的危害，但是，如果设计不合理也会出现设备死机、误动作、通讯丢失等异常现象。
2 静电放电抗干扰分析
2.1 静电放电抗扰度试验
静电放电试验是检测单个设备或系统的抗静电干扰的能力。它用于模拟：
（1）操作人员或物体在接触设备时的放电。
（2）人或物体对邻近物体的放电。
静电放电试验放电方式包括直接放电与间接放电两种方式，电力系统一般采用直接放电方式试验。直接静电放电分为接触放电和空气放电两种。
继电保护控制设备试验电压为：空气放电试验电压15kV，接触放电试验电压8kV。静电放电施加在正常使用时人员可接触到的设备上的点和面。
2.2 静电放电抗扰度合格判据
静放电测试时，验收等级为A级，确保设备性能不降低，要求为：
2.3 静电放电干扰路径
静电放电因为放电电压高，放电电流大，放电电流的上升沿达到0.7~1ns，放电电流流经机壳时会产生传导干扰，同时也会产生辐射干扰，传导的静电干扰可能会随数据线、控制线、电源线传导进设备内部，由于大电流流经导线到大地，会导致电位的抬升，对设备内部产生干扰。另外，辐射的干扰也可能通过插件小面板与小面板之间，或者小面板与机壳之间的缝隙辐射到设备内部，对设备内部敏感器件或者回路产生干扰。
3 静电放电抗干扰设计
设备内部静电敏感器件或回路需要增加静电防护措施，才能确保设备的静电抗干扰性能。
（1）回路设计方面：回路增加静电抑制器，缩短回路到GND的连线，增加GND的布线面积，敏感器件或回路远离设备外壳，增加滤波器件，芯片的保护电路应紧靠相应的芯片放置，易受静电干扰的信号线如时钟线、复位线等应尽可能短而宽，多层板中的时钟线、复位线应在两地平面之间走线，并低阻抗接地等。
（2）金属外壳方面：机箱金属之间要实现良好搭接，搭接处要采用面接触，避免点接触，搭接的直流电阻不大于2.5mΩ，整体搭接结构中任意两导电点间的直流电阻不大于25mΩ，设备中插件的小面板需要进行导电处理，同时，插件之间要使用导电介质，保证插件小面板之间导电连续性。
4 静电放电设计总结
静电放电对设备产生的危害及其严重，不但会造成设备短时性能降低，还会影响设备的长期工作稳定性，甚至缩短设备的寿命，因此，需要对设备的静电抗扰度性能进行优化设计，包括回路设计，抗干扰设计，PCB设计等，还包括设备外壳的搭接设计，导电连续性设计等方面。对设备进行摸底测试时，考虑到测试仪器的偏差以及设备的抗干扰的裕度，一般通过提高试验电压的方式进行，一般情况下，按照比规定的试验电压提高10%进行。
通过优化设计，高规格测试等多方面结合，才能确保设备的抗干扰性能，提高设备的整体电磁兼容性能及设备的可靠性。
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论文作者:史志伟,牟晋力,江智虎
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/6
标签：静电论文; 设备论文; 抗干扰论文; 回路论文; 电抗论文; 电压论文; 性能论文; 《电力设备》2018年第21期论文;