Investigación sobre el principio de funcionamiento y la aplicación del probador de inmunidad de ondas oscilatorias amortiguadas: un estudio de caso de LISUN DOW61000-18 Serie

Resumen
En los sistemas de potencia y los entornos electromagnéticos industriales, las interferencias transitorias en forma de ondas oscilatorias amortiguadas generadas por operaciones de conmutación de alta tensión y pulsos electromagnéticos de gran altitud (HEMP) pueden provocar fácilmente un funcionamiento anormal de los equipos eléctricos. Medidor de inmunidad de onda oscilatoria amortiguada es un instrumento especial de prueba EMC desarrollado de acuerdo con las normas GB/T 17626.18 e IEC/EN 61000-4-18. Su tecnología central se basa en la precarga de condensadores y un circuito resonante RLC para reproducir formas de onda estándar. Tomando el LISUN DOW61000-18 Este artículo, que toma como objeto de estudio el probador de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas de la serie [número de serie], analiza su principio de funcionamiento y mecanismo de generación de forma de onda, distingue escenarios de prueba para ondas oscilatorias amortiguadas lentas y rápidas, y describe sus funciones de prueba y aplicaciones prácticas en función de los parámetros del equipo. Proporciona referencias técnicas para la prueba de inmunidad de equipos eléctricos y productos de energías renovables.

1. Introducción
Con la construcción a gran escala de redes eléctricas inteligentes, centrales eléctricas de nueva generación y subestaciones de alta tensión, el entorno electromagnético dentro de las redes eléctricas se ha vuelto cada vez más complejo. La activación y desactivación de interruptores y seccionadores de alta tensión, así como la intrusión de pulsos electromagnéticos de gran altitud (HEMP), generan ondas oscilatorias amortiguadas y atenuadas periódicamente en las barras colectoras y los cables. Estas interferencias transitorias pueden conducirse a los equipos secundarios a lo largo de las líneas eléctricas y los cables de señal, provocando el mal funcionamiento de los relés, interrupciones en la comunicación, fallos en los controladores y otras averías.

Para evaluar cuantitativamente la tolerancia de los equipos eléctricos a dichas interferencias, las autoridades nacionales y extranjeras han publicado sucesivamente las normas GB/T 17626.18 e IEC/EN 61000-4-18, que especifican los métodos de prueba, los parámetros de la forma de onda y los niveles de prueba para la inmunidad a las ondas oscilatorias amortiguadas.

Como instrumento principal para dichas pruebas, el probador de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas puede reproducir con precisión las formas de onda de interferencia in situ en condiciones de laboratorio. LISUN DOW61000-18 La serie de probadores de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas incluye dos modelos principales: el básico DOW61000-18 (tipo lento) y DOW61000-18F (tipo rápido), que cumple con los dos tipos de ondas oscilatorias amortiguadas especificadas en las normas pertinentes. Ampliamente utilizado para la detección de equipos de subestaciones primarias, dispositivos de control secundario y gabinetes de combinación de energía nueva, es un equipo esencial para las pruebas de compatibilidad electromagnética en la industria eléctrica.

2. Principio de funcionamiento básico del comprobador de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas
La lógica central de generación de formas de onda del probador de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas se basa en la precarga del condensador + descarga resonante RLC + atenuación por amortiguación de resistencia, lo que genera perfectamente formas de onda oscilatorias de envolvente sinusoidal con amplitud que disminuye ciclo a ciclo y coincide completamente con las características de interferencia reales en los emplazamientos eléctricos.

Durante el funcionamiento del equipo, la unidad de carga interna de alto voltaje precarga el condensador de almacenamiento de energía y almacena energía eléctrica en forma de campo eléctrico en su interior. Cuando el voltaje de carga alcanza el nivel de prueba establecido, el interruptor de control se activa instantáneamente y el condensador de almacenamiento de energía libera energía al circuito resonante RLC compuesto por un inductor (L), una resistencia (R) y un condensador (C). Un circuito LC ideal puede producir una oscilación sinusoidal continua de amplitud constante, mientras que una resistencia de amortiguación fija está conectada en serie dentro del circuito de este probador. Debido al consumo de energía en la resistencia, el valor máximo de las formas de onda oscilatorias decae continuamente ciclo a ciclo, formando finalmente ondas oscilatorias sinusoidales amortiguadas estándar.

En combinación con las características de interferencia in situ de los sistemas de potencia, este principio corresponde a dos condiciones de funcionamiento: ondas oscilatorias amortiguadas lentas de baja frecuencia generadas por las operaciones de conmutación de los seccionadores de subestaciones de alta tensión exteriores, y ondas oscilatorias amortiguadas rápidas de alta frecuencia causadas por las operaciones de los interruptores automáticos y la intrusión HEMP. Al conmutar los parámetros del circuito y ajustar la tensión de carga y la impedancia de salida, el comprobador de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas genera dos tipos de formas de onda por separado. Con la red de acoplamiento/desacoplamiento (CDN) integrada, las ondas oscilatorias se inyectan en los puertos de potencia del equipo bajo prueba (EUT) mediante acoplamiento conductivo. Tras la compatibilidad con módulos CDN especiales, también puede realizar pruebas en los puertos de señal y control para verificar exhaustivamente la capacidad de inmunidad a interferencias transitorias del equipo.

En cuanto a los indicadores de forma de onda, ambos tipos siguen reglas de atenuación unificadas: el voltaje de la quinta cresta es superior al 50 % del voltaje de la primera cresta, y el voltaje de la décima cresta es inferior al 50 % del voltaje de la primera cresta. Este indicador cumple estrictamente con las normas nacionales e internacionales para garantizar la validez de los resultados de las pruebas.

DOW61000-18

3. Parámetros y clasificación de LISUN DOW61000-18 Probador de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas en serie
El LISUN DOW61000-18 Esta serie incluye modelos de probadores de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas (DOMI) de velocidad lenta y rápida, que difieren notablemente en frecuencia de oscilación, voltaje de salida, tiempo de subida, impedancia de salida y otros parámetros clave. Son aplicables a diferentes escenarios de interferencia y objetos de prueba, respectivamente. Los parámetros clave detallados se muestran en la Tabla 1 a continuación.
Tabla 1 Parámetros principales de LISUN DOW61000-18 Probador de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas en serie

3.1 Probador de ondas oscilatorias amortiguadas lentas (DOW61000-18)
Este modelo está diseñado para interferencias transitorias de baja frecuencia inducidas por la conmutación de seccionadores y la reflexión de barras colectoras en subestaciones. Sus frecuencias de oscilación se establecen en 100 kHz y 1 MHz, adaptándose a las características de frecuencia de interferencia de grandes subestaciones de alta tensión (barras colectoras de hasta 400 m) y subestaciones exteriores convencionales. Con una impedancia de salida de 200 Ω, sus tasas de repetición se establecen en 40 pulsos/s y 400 pulsos/s, parámetros de compromiso estándar determinados por la separación de contactos de los interruptores y la energía que soportan los equipos. Se utiliza principalmente para probar transformadores de potencia y equipos de subestaciones primarias con el fin de evaluar su estabilidad operativa bajo interferencias oscilatorias amortiguadas de baja frecuencia.

3.2 Probador de ondas oscilatorias amortiguadas rápidas (DOW61000-18F)
Este modelo simula interferencias de alta frecuencia generadas por la conmutación rápida de interruptores automáticos y pulsos electromagnéticos de gran altitud (HEMP). Su frecuencia de oscilación se incrementa a 3 MHz, 10 MHz y 30 MHz, y el tiempo de subida de tensión se reduce a 5 ns, logrando una respuesta transitoria más rápida. La impedancia de salida se reduce a 50 Ω y la corriente máxima de cortocircuito alcanza los 80 A, proporcionando una mayor energía de interferencia. Se aplica ampliamente en dispositivos de protección secundaria de subestaciones de media y alta tensión, gabinetes combinadores de centrales eléctricas de energía renovable, equipos inteligentes de medición y control, y otros productos electrónicos de precisión, para verificar su inmunidad en entornos con fuertes pulsos electromagnéticos de alta frecuencia.

Ambos modelos están equipados con pantallas táctiles de cristal líquido, niveles de prueba estándar preinstalados y admiten ajuste de voltaje escalonado. Se suministran con certificados de calibración CNAS ISO17025 para cumplir con los requisitos de trazabilidad metrológica del laboratorio. Para probar líneas de comunicación y de control sin blindaje, los usuarios pueden combinar las redes de acoplamiento y desacoplamiento de la serie CDN61000-18S para ampliar las funciones de prueba de acoplamiento línea-tierra y línea-línea.

4. Escenarios de aplicación y procedimientos de prueba
4.1 Principales escenarios de aplicación
El comprobador de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas se utiliza en tres sectores principales: redes eléctricas, energías renovables y automatización industrial. En el sector eléctrico, realiza inspecciones en fábrica de equipos primarios y secundarios para subestaciones de alta y media tensión. En el sector de las energías renovables, realiza pruebas de inmunidad en armarios combinadores y convertidores de almacenamiento de energía para centrales fotovoltaicas y eólicas. En el ámbito industrial, lleva a cabo la aceptación de compatibilidad electromagnética (CEM) de equipos de distribución eléctrica y armarios de control automático en fábricas. Asimismo, como instrumentos de prueba esenciales para la certificación CE y la Certificación Obligatoria de China (3C), son necesarios para los productos que se exportan a la UE y para acceder al mercado nacional.

4.2 Procedimientos básicos de prueba
• Selección de equipos: Seleccione el modelo correspondiente según el entorno de servicio del equipo bajo prueba. Elija el modelo lento para equipos de subestación primaria y el modelo rápido para equipos de medición y control secundarios y equipos de energías renovables.
• Conexión del circuito: Conecte el equipo bajo prueba a la red de acoplamiento/desacoplamiento integrada del instrumento; utilice módulos CDN externos dedicados para las pruebas de la línea de señal.
• Configuración de parámetros: Configure la frecuencia de oscilación, el voltaje de salida, la frecuencia de repetición, la polaridad del pulso y otros parámetros de acuerdo con las normas o especificaciones del producto pertinentes.
• Prueba de carga: Ponga en marcha el instrumento para que emita ondas oscilatorias amortiguadas, aplique interferencias de forma continua y observe el estado de funcionamiento del equipo bajo prueba.
• Evaluación del resultado: El resultado de la prueba se considera satisfactorio si el equipo funciona con normalidad, sin fallos, mal funcionamiento ni degradación del rendimiento ante interferencias.

5. Conclusión
Basándose en el principio fundamental de la precarga de condensadores y el circuito resonante RLC, el Medidor de inmunidad de onda oscilatoria amortiguada Reproduce con precisión las formas de onda típicas de interferencia transitoria, incluidas las operaciones de conmutación de sistemas de energía y los pulsos electromagnéticos de gran altitud, lo que lo convierte en un instrumento de prueba indispensable en el campo de la compatibilidad electromagnética. LISUN DOW61000-18 El comprobador de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas de la serie cumple estrictamente con las principales normas nacionales e internacionales. Gracias a su clasificación en modelos de baja y alta velocidad, sus numerosos parámetros ajustables y sus configuraciones ampliables, cubre las necesidades de prueba de todo tipo de equipos eléctricos.

Ante el continuo desarrollo de nuevos sistemas de energía, el entorno electromagnético de las redes eléctricas se vuelve más complejo, lo que exige un mayor rendimiento de los equipos eléctricos frente a interferencias transitorias. La amplia aplicación del comprobador de inmunidad a ondas oscilatorias amortiguadas permite controlar el rendimiento de compatibilidad electromagnética (CEM) de los productos desde la I+D y la producción hasta las pruebas, reduciendo eficazmente las tasas de fallos in situ y garantizando el funcionamiento seguro y estable de las redes eléctricas, las centrales de energía renovable y los sistemas industriales. En el futuro, con la actualización constante de las normas de compatibilidad electromagnética, estos comprobadores seguirán evolucionando hacia frecuencias más altas, voltajes de salida mayores y pruebas inteligentes.