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GB4943.1-2011信息技術設備安全試驗項目與測試方法
本文基于個人自身的實際工作與學習經驗,對《GB4943.1-2011信息技術設備安全第1部分:通用要求》部分標準條款試驗方法進行歸納總結,以期能對相關安規工程師的測試工作起到參考和指導作用。
序號 試驗項目
01 輸入電流測試
02 銘牌標記耐久性測試
03 能量危險測試
04 設備內電容器的放電測試
05 SELV正常和故障工作條件下的電壓的測試
06 外部產生的工作電壓的測試
07 限流電路測試
08 受限制電源測試
09 接地電阻測試
10 工作電壓的確定
11 電氣間隙
12 爬電距離
13 不可拆卸電源軟線的應力試驗
14 穩定性試驗
15 機械強度試驗
16 正常工作條件下溫升試驗
17 耐異常熱試驗
18 接觸電流和保護導體電流試驗
19 抗電強度試驗
20 異常工作和故障條件
21 脈沖試驗
22 穩態試驗
01 輸入電流測試
試驗方法
設備在正常負載條件和額定電壓下測出設備的穩態輸入電流,其值與設備的額定電流相比較,不應超過額定值的10%。
注:設備具有一個以上的額定電壓,輸入電流需要在每個額定值下測試;設備具有一個或一個以上的額定電壓范圍,輸入電流應在每個額定范圍的每一端電壓下測試。
02 銘牌標記耐久性測試
試驗方法
先用一塊蘸有水的棉布擦拭15s,再用一塊蘸有溶劑油的棉布擦拭15s。本條款試驗后,標記應當清晰,標記銘牌應當不可能被輕易揭掉,而且不得出現卷邊。
03 能量危險測試
試驗方法
a)按標準要求的試驗指檢查, 彼此之間存在能量危險等級的兩個零部件之間應不會被試驗指橋接起來;
b)是否危險能量等級測試:
試驗方法:
1.設備在正常工作條件下,使用一個可變的電阻負載與零部件連接,調節負載使該處獲得功率等級為240VA,如果需要時,進一步調節負載使240VA持續功率等級保持1分鐘,如果電壓大于等于2V,輸出功率是一個危險能量等級,除非一個過流保護裝置在以上測試中斷開,或者不能保持一分鐘的持續功率等級240VA。
2.操作人員接觸區電壓超過2V,并且通過公式:E=0.5CU2×10-6計算的存儲能量E超過20J,則電容器存儲的能量處于危險能量水平。
04 設備內電容器的放電測試
試驗方法
一次電路的電容量超過0.1μF,通過計算放電時間常數(て=RC,C:一次電路的等效電容量,R:等效放電電阻值)或測量外部斷接點測量電壓衰減到初始值的37%所需的時間(此衰減時間等于一個時間常數的時間)。
如果設備帶有電源開關,則在測試時要考慮電源開關的‘通/斷’的任一位置。對A型可插式設備其放電時間常數不超過1s,對永久性連接式設備和B型可插式設備其放電時間常數不超過10s。
05 SELV正常和故障工作條件下的電壓的測試
試驗方法
將樣品輸入其額定工作電壓,讓其正常工作。引入單一故障后,再測量SELV電路任意的兩個導體之間和任何一個這樣的導體和地之間的電壓。
出現單一故障時,在0.2s后電壓不超過峰值42.4V或直流60V,且其極限值不應超過峰值71V或直流120V。
06 外部產生的工作電壓的測試
試驗方法
使用內部阻抗為1200Ω±2%,頻率為50Hz或60Hz,電壓為120V±2V交流的試驗電壓發生器。將試驗發生器連在設備的通信網絡端子之間,電壓發生器的一極也要接到設備的接地端子上,見標準圖2G。試驗電壓施加最長為30min,如有很明顯無進一步惡劣情況發生,則可提前終止試驗。
反接設備的通信網絡連接端子,重復進行試驗。
07 限流電路測試
試驗方法
Ⅰ)將被測試設備連接到電壓為其額定電壓的0.9-1.1倍之間的最不利電壓的電源上,并工作在額定頻率或額定頻率范圍內最不利的頻率(一般為頻率范圍的最高頻率下)。
Ⅱ)正常工作條件下,在限流電路中的任何兩個零部件之間或任何這樣的零部件與地之間通過開關接一個2000Ω±10%的無感電阻器,用一個足夠帶寬的存儲示波器監測電阻器兩端的電壓降,然后開關閉合,測量電阻器兩端的電壓降峰值或直流值及頻率,計算出峰值電流(電壓峰值V/2000Ω)或直流電流(直流電壓V/2000Ω)。
需在下列部位之間通過2000Ω無感電阻測量電壓:
a.與限流電路連接的可觸及導電件與限流電路的一極間測量;
b.與限流電路連接的可觸及導電件與限流電路的另一極間測量;
c.與限流電路連接的可觸及導電件與地之間測量。
然后再在上述a、b、c部位間測量開路電壓,并通過計算或測量得出電容量。
Ⅲ) 找出故障條件下有可能造成被測點電壓上升或頻率變化的零部件,將這些零部件施加單一故障,即短路或開路,然后重復步驟Ⅱ的測試。
結果判定:
被測電壓的頻率不超過1kHz時,流過2000Ω無感電阻器的穩態電流不應超過0.7mA(p)或2mA直流值。
被測電壓的頻率超過1kHz時,流過2000Ω無感電阻器的穩態電流不應超過0.7mA(p)乘以k,其中K為被測電壓以kHz為單位的頻率值除以1kHz,但穩態電流不應超過70mA峰值。
開路電壓不超過450V交流峰值或直流值的零部件,其電路的電容量不應超過0.1μF。
開路電壓超過450V交流峰值或直流值,但不超過15KV交流峰值或直流值的零部件,其電路的電容量不應超過45/U nF,其中U為開路電壓值,單位為kV。
開路電壓超過15kV交流峰值或直流值的零部件,其電路的電容量不應超過700/U2 nF,其中U為開路電壓值,單位為kV。
08 受限制電源測試
試驗方法
首先讓被測設備正常工作,檢查被測設備是否功能良好,分析電路原理圖分清楚被測裝置是內在受限制還是外在受限制。試驗時,供電電源電壓按制造商聲明使用更寬的容差,即按+10%~-10%的容差進行,斷開所有的負載電路,測量空載電壓Uoc,帶上任意非容性負載(包括短路),施加負載60s后測量的最大電流,測量時設備內的限流電阻仍保留在電路中,但旁路過流保護裝置。帶上任意負載測量最大視在功率,測量時設備內的限流電阻仍保留在電路中,但旁路過流保護裝置,持續時間小于100ms的初始瞬態值允許超過限值。
09 接地電阻測試
試驗方法
試驗電流、試驗持續時間和試驗結果應當按如下確定:
a)由電網電源供電的設備如果被測電路的保護電流額定值(見2.6.3.3)小于或等于16 A,那么試驗電流是保護電流額定值的 200%,施加試驗電流的時間為 120s。
根據電壓降計算出的保護連接導體的電阻不得超過0.1Ω。試后,保護連接導體不得被損壞。
b)由交流電網電源供電的設備,如果被測電路的保護電流額定值超過16 A,那么試驗電流是保護電流額定值的200%,施加試驗電流的時間如表 2E 所示。
表2E 交流電網電源供電的設備的試驗持續時間
跨在保護連接導體上的電壓降不得超過2.5 V。試驗后,保護連接導體不得被損壞。
c) 作為上述b)的替代,可以根據限制保護連接導體中的故障電流的過流保護裝置的時間-電流特性來進行試驗。這個裝置可以是在 EUT中提供的或在安裝說明書中規定應當在設備外提供的。試驗電流為保護電流額定值的 200%,持續時間與時間-電流特性上的 200%電流相對應。如果未給出 200%電流的持續時間,則使用時間-電流特性上最接近點的時間。保護連接導體上的電壓降不得超過 2.5 V,試驗后,保護連接導體不得被損壞。
d)對于直流電網電源供電的設備,如果被試驗電路的保護電流額定值超過 16 A,那么試驗電流和持續時間按制造廠商的規定。
保護連接導體上的電壓降不得超過 2.5 V.試驗后,保護連接導體不得被損壞。
e)如果提供的保護連接導體符合 2.6.1d),那么試驗電流是正常工作條件下從通信網絡或電纜分配系統中可得到的最大電流(如果已知)的150%,但不小于2 A,持續時間為120 s。保護連接導體上的電壓降不得超過2.5V。
分配系統中可得到的最大電流(如果已知)的150%,但不小于2 A,持續時間為120 s。保護連接導體上的電壓降不得超過2.5V。
10 工作電壓的確定
試驗方法
一次電路的電氣間隙:
二次電路的電氣間隙:
12 爬電距離
試驗方法
13 不可拆卸電源軟線的應力試驗
試驗方法
在電網供電線靠近護套處作一記號。然后承受表3C規定的穩定拉力25次,每次施加時間為1秒,拉力沿最不利的方向施加。
試驗要求:
試驗期間電源軟線導體和可觸及的導電零部件之間的絕緣不能失效,以及試驗后電源軟線的縱向位移量小于2mm,爬電距離和電氣間隙不應減少到小于標準2.10條款的規定值。
14 穩定性試驗
試驗方法
在適用的情況下,通過下列試驗來檢驗其是否合格。每一項試驗應當單獨進行。試驗時,設備的各箱柜應當在其額定容積范圍內裝入能產生最不利條件的定量物件。如果在正常操作設備時要使用腳輪和支撐裝置,則應當使各腳輪和支撐裝置處在最不利的位置上,使輪子和類似裝置鎖定或被阻。但是,如果腳輪只用來搬運設備以及安裝說明書要求支撐裝置在安裝后放低,則試驗中,使用該支撐裝置(不使用腳輪),并將該支撐裝置置于最不利位置,與設備的自然水平一致。
——對質量大于或等于7 kg的設備,當使其相對于其正常垂直位置傾斜 10°時,該設備不得翻倒。
在進行本試驗時,門、抽屜等應當關緊。對具有多種位置特性的設備,應當按其結構允許的最不利位置進行試驗;
——對質量等于或大于 25 kg的落地設備,在距離地面不超過2 m 的高度上,沿任意方向(除向上的方向外)對設備施加大小等于設備重量 20%的力,但不大于 250N,同時操作人員或維修人員預定要打開的所有門、抽屜等應當按照安裝說明將其處于最不利位置,該落地設備不得翻倒;
——對落地設備,在距離地面最高可達1 m 的高度上,將 800 N 恒定向下的力施加到能產生最大力矩點的長寬尺寸至少分別為125 mm×200 mm 的任何水平表面上,該設備不得翻倒。在進行本試驗時,門、抽屜等應當關緊。該 800 N的力可通過一個具有大約125 mm×200 mm平面的適當的試驗工具施加,將試驗工具的完整平面與 EUT接觸來施加向下的力。試驗工具不需要完全接觸不平坦的表面,例如,有槽的或弧形表面。
15 機械強度試驗
試驗方法
10N恒定作用力試驗:
用一合適的施力工具對除作為外殼用的零部件以外的元件和零部件施加10N±1N的恒定作用力。
30N恒定作用力試驗:
用帶有測力規的標準圖2A規定的無關節試驗直指,對內部的蓋或保護罩施加30N±3N的恒定作用力持續5s。試驗后,測量內部蓋和保護罩之間的電氣間隙。
250N恒定作用力試驗:
用一個直徑為30mm的圓形平面試驗工具,對外部的蓋和保護罩施加250N±10N的作用力持續5s。試驗后,測量外部蓋和保護罩變形產生的電氣間隙。試驗時,接地或不接地的導電外殼的電氣間隙不能減小到有能量危險的程度。
沖擊試驗:
樣品放在硬質的的支撐面上,試驗面保持水平。用直徑為50mm,質量為500kg的實心、光滑鋼球進行沖擊。從距離為1.3m處做自由落體沖擊,或對難以放置水平的表面進行擺動沖擊。沖擊后樣品進行1分鐘的抗電強度試驗。
跌落試驗:
將一完整的設備樣品以可能對其造成最不利結果的位置跌落到水平表面試驗臺上,共進行三次。水平表面試驗臺由有舌片和凹槽的、大約13mm厚57mm寬的橡木版安裝在兩層膠合板上組成,每一層膠合板的厚度為19到20mm,然后放在一水泥基座上或等效的無彈性的地面上。跌落試驗后,設備應進行1分鐘的抗電強度試驗。
跌落的高度應當為;
——對于上述的臺式設備為750 mm±10 mm;
——對于上述的可移動式設備為750 mm±10mm;
——對手持式設備,直插式設備和可攜帶式設備為1000mm±10 mm。
應力消除試驗:
a.由整臺設備構成的樣品。
b.由整個外殼,連同任何支撐框架一起構成的一個樣品。
c.用具有適當厚度和形狀的外殼的一部分來代表整個樣品。將上述的樣品放入氣流循環的烘箱內處理7h,烘箱的溫度為70℃或(△T+10℃+Tmra),取較大值。
T=溫升試驗中所測得的外殼的最大溫升。
Tmra=最大環境溫度或制造商說明的溫度或25℃中的最大值。
試驗結果:
外殼材料的任何收縮和變形不會暴露出危險零部件,也不會使爬電距離和電氣間隙減小到低于標準2.10條款規定的值。
16 正常工作條件下溫升試驗
試驗方法
設備應在規定的試驗條件(包括負載條件)下進行工作,在不妨礙正常通風的條件下,設備放置在預定使用時所處的任何位置。在確定給受試設備供電的電源最不利的電源電壓時,應考慮下列各種因素:多種額定電壓;使用設備上標定的任何額定電源頻率;對交/直流設備,使用交流電源或直流電源;對直流電源,使用任何極性,除非受設備結構限制;設備預定與交流電網電源連接,額定電壓的容差為+10%和-10%。除繞組以外的零部件的溫度,應采用熱電偶法來測定,電動機和變壓器繞組的溫升要另外用電阻法來測量,按1.4.5要求的條件,設備或設備的零部件應在如下正常負載條件下工作:
a.連續工作,直到建立穩定狀態
b.間斷工作,直到建立穩定狀態為止“通”和“斷”的時間間隔為額定值。
c.短時工作,工作時間為額定值。
注:嵌入安裝、臺架安裝的設備或組裝在較大設備中的設備,應在制造商安裝說明中所允許的最不利的實際條件或模擬條件下進行試驗。
17 耐異常熱試驗
試驗方法
直接安裝上帶危險電壓零部件的熱塑性塑料件應當能耐異常熱。
使該塑料件按照GB/T5169.21承受球壓試驗來檢驗其是否合格。如果根據對該材料物理特性的檢查已清楚表明該材料能滿足本試驗的要求,則本試驗不必進行。
試驗應當在加熱箱內進行,試驗溫度為(T-Tamb+Tma+15)℃±2℃。
但是,支撐一次電路零部件的熱塑性塑料件應當在至少為125℃的溫度下進行試驗。T,Tma和Tamb的含義見1.4.12.1。
18 接觸電流和保護導體電流試驗
試驗方法
設備通電,將其放在一個絕緣表面上,所有與外部設備連接的端子都斷開,以杜絕泄露途徑。試驗中,設備的保護接地端子斷開;
使用隔離變壓器;
試驗通過一個測量接觸電流的儀器進行,具體 操作見附錄D。儀器的B端子連在電源的接地端;
初級電路中的電源開關(如標有“ON/OFF“的開關和電壓選擇開關),應根據正常使用時的通和斷所有可能的組合進行試驗;
對可觸及的非導電部件,應在其表面貼10cm×20cm的錫箔紙,再進行試驗。如果錫箔紙面積小于被測表面,應移動錫箔紙,以便能對被測表面的的所有部分進行試驗。如果使用膠粘的錫箔紙,那么粘合劑應是導電的。應注意避免錫箔紙影響設備的散熱;
偶爾會連接到其他部件的可觸及導電部件應在連接和斷開兩種狀態下進行試驗;
對有保護接地連接或功能接地連接的設備,測量儀器的A端應通過測量開關S連接到被測設備的接地端子上,接地導體開關“e”打開;
試驗應對所有設備進行。測量網絡的A端應通過測量開關S依次連接在每個不接地的非導電的可觸及部件上,接地導體開關“e”關閉;
對單相設備,試驗電路應按標準圖5A所示;
對三相設備,試驗電路應按標準圖5B所示。
19 抗電強度試驗
試驗方法
設備處于充分發熱的狀態時,應保持試驗環境條件不變,立即進行抗電強度試驗。受試驗樣品絕緣承受的抗電強度試驗電壓,按相應的絕緣等級(功能絕緣、基本絕緣、附加絕緣或加強絕緣)以及絕緣兩端的工作電壓選取,分別施加到一次電路與二次電路之間;一次電路與機身之間;一次電路的零部件之間以及二次電路與機身之間。絕緣應承受的試驗電壓,或是頻率為50Hz(或60Hz)的基本波形為正弦波形的電壓,或是等于規定的交流試驗電壓峰值的直流電壓。施加到被測試絕緣上的試驗電壓一般從零升到下列給定的電壓值,然后在該電壓值上保持1分鐘。電路中所有的開關、繼電器、連接器、三端可控開關或類似部件都應關閉或斷開。
20 異常工作和故障條件
試驗方法
進行故障試驗之前,設備應正常工作。使設備在可以預計到的正常使用和誤用時的任何情況下進行模擬故障試驗。施加的模擬故障或異常工作條件需要依次施加,且一次模擬一個故障。對電動機按附錄B的要求來進行試驗,變壓器通過附錄C.1的有關試驗來檢驗是否合格。
21 脈沖試驗
試驗方法
每一個試驗點上進行指定試驗電壓的脈沖試驗。將一個存儲示波器連在一個10/700us的脈沖發生器的輸出端上,將示波器調節到存儲并觸發脈沖。將脈沖施加在試驗點上,并將波形拍攝下來。共用10個脈沖(5個正極性,5個負極性)來重復這一步驟,每個連續脈沖之間的時間間隔為60s,在每個周期內,極性被倒置一次。
合格判據:
在6.2.2.1(脈沖試驗)和6.2.2.2(穩態試驗)的試驗期間,絕緣不得擊穿。
當由于加上試驗電壓而引起的電流以失控的方式迅速增大,即絕緣無法限制電流時,則認為已發生絕緣擊穿。
如果試驗期間,電涌抑制器動作(或氣體放電管發生跳火)∶
——對6.2.1a)這種動作表示失效;和
——對6.2.1b)和 c),在脈沖試驗期間這種動作是允許的;和
——對6.2.1b)和c),抗電強度試驗期間,電涌抑制器動作(任何電涌抑制器保留在位時)表示失效。
對于脈沖試驗,可通過如下的兩種方法之一來檢驗絕緣是否損壞∶
——在施加脈沖期間,通過觀察示波器波形,從脈沖波形來判定究竟是抑制器動作還是絕緣被擊穿;
——在施加所有的脈沖電壓后,可通過測試絕緣電阻來檢驗絕緣是否損壞。在進行絕緣電阻測量時,電通抑制器可以斷開。試驗電壓為 500V直流,或者電涌抑制器保留在位,直流電壓為小于電涌抑制器動作或起弧電壓的10%,測得的絕緣電阻不得小于2 MΩ。
注∶在附錄S中,給出了用波形圖來判定究竟是電涌抑制器動作還是絕緣被擊穿的方法。
22 穩態試驗
試驗方法
在絕緣體上加一個50或60Hz的正弦波電壓,或者是相當于規定交流試驗電壓峰值的直流電壓。施加于絕緣體的試驗電壓應逐漸從0增加到規定的電壓值,然后在此電壓上保持60s。