中心議題：

• 討論電子式電能表的絕緣性能對EMC抗擾度試驗的影響及改進措施
• 進行各項EMC抗擾度試驗，達到事半功倍的效果

解決方案：

• 增大間隙或爬電距離能使電能表的絕緣性能符合要求
• 選用質量好的變壓器
• 簡化脈沖輸出電路，去掉多余部分電路

引 言
電子式電能表(或稱靜止式電能表，以下簡稱電能表)絕緣性能和電磁兼容性能的好環(huán)，直接關系到人民生命財產的安全以及電能計量的準確性，因此，在國家標準中列為必須進行的試驗項目。我們在電能表性能試驗中發(fā)現(xiàn)，有相當數(shù)量的試驗樣品當其絕緣性能不符合要求時，對其進行EMC電磁兼容性能試驗時會產生相當大的影響。本文就此現(xiàn)象進行分析并提出為消除這種影響而采取的措施，同時提出一個優(yōu)先選擇的試驗順序。

技術要求
GB／T 17215—20020級和2級靜止式交流有功電能表》對絕緣性能的基本要求是：電子式電能表屬于Ⅱ類防護絕緣包封儀表，采用絕緣材料表殼，無保護接地措施。其額定輸人電壓≤300V時，試驗脈沖電壓為6kV。電路結構最小間隙允許3．Omm；最小爬電距離6．3mm(室內儀表)和lOmm(室外儀表)[1]。

絕緣性能對EMC抗擾度試驗的影響
a.對電快速瞬變脈沖群試驗影響
電能表性能試驗中，我們發(fā)現(xiàn)凡絕緣性能不能通過6kV沖擊電壓試驗的樣品，絕大多數(shù)通不過4kV脈沖群試驗。通過分析和對比試驗，我們認為這種通不過，并不是由于電能表本身的原理設計問題，而是源于一個簡單的、被忽視的事實— — 帶電元器件空間間隙或印制電路板布線爬電距離不夠造成的，是電路設計缺陷和制造工藝問題。從而造成試驗時脈沖群試驗設備保險絲燒壞，試驗無法進行。

b.對浪涌試驗的影響
其現(xiàn)象和產生原因同脈沖群試驗。但由于電浪涌比群脈沖波具有更高的沖擊能量，因此在對脈沖群試驗不產生影響的場合，也可能對浪涌試驗產生影響。

c.對靜電放電試驗的影響
在電能計量器具的性能試驗中，曾發(fā)現(xiàn)過因絕緣問題而導致靜電放電試驗[2]通不過的例子(見表1)。

d. 對電壓跌落試驗的影響
在我們的試驗中，尚未發(fā)現(xiàn)由于絕緣問題而導致電壓跌落試驗不能進行或通不過的例子，但理論分析表明：存在絕緣問題的電能表，有可能改變跌落波波形，這直接導致了實際跌落試驗波形不符合要求，從而帶來試驗的復現(xiàn)性和一致性問題。

原理性分析
(1)6kV沖擊電壓試驗是為了確定電能表經受短時高壓沖擊而不損壞的能力。試驗目的一方面是基本保證變壓器(含電壓互感器、電流互感器)的初、次級間，及其繞組匝間或層間的絕緣質量，另一方面是基本保證在正常工作中連接到電網不同相位導線的儀表的不同線路間的絕緣，這些線路是可能發(fā)生過電壓的。6kV沖擊電壓試驗是直接施加在電壓線圈兩端的，以此檢驗電能表電壓線圈絕緣是否合格；同時脈沖電壓也會耦合到變壓器次級，形成對電能表低壓電路的瞬態(tài)干擾。沖擊電壓試驗過程中要求儀器不應產生飛弧、擊穿放電現(xiàn)象。其試驗波形：按GB／T 16927．1《高壓試驗技術》規(guī)定為1．2／5Otis脈沖；試驗電壓等級為6kV[3]。

(2)電浪涌現(xiàn)象通常是指開關操作(包括設備和系統(tǒng)對地短路、飛弧故障)或雷擊(含避雷器動作)會在電網或通信線上產生瞬態(tài)過電壓或過電流。試驗時通過耦合／去耦網絡施加到電能表的被測端口。GB／T 17626．5規(guī)定了浪涌的試驗波形參數(shù)按GB／T16927．1規(guī)定的1．2／5Oμs開路電壓波和8／20μs短路電流波[4]。

比較上述兩項試驗，可見：二者試驗目的不同，試驗電壓施加方式不同，試驗電壓等級前者為6kV，后者為4kV；浪涌試驗還對短路電流波形有要求。其共同點是試驗電壓波形是一樣的。而且直接施加在電能表電壓線圈兩端的6kV瞬態(tài)沖擊電壓也會耦合到變壓器次級，形成浪涌試驗的部分效果。

(3)電快速瞬變脈沖群試驗是模擬電感性負載快速接通和斷開，或觸點彈跳時產生的暫態(tài)騷擾，這種暫態(tài)騷擾以脈沖群形式出現(xiàn)。GB／T 17626．4規(guī)定了試驗波形和試驗等級l5]。由于電能表電壓和電流線路要承受幅度為4kV，持續(xù)時間60s的脈沖群試驗，因此可以預見，絕緣強度不合格的電能表引起的內部放電、飛弧，擊穿會造成該項試驗不合格。

改進措施和試驗結果
a.問題產生原因
由于市場對電子式電能表的功能要求不斷增加，因此新技術、新型電子元器件更新速度很快，電路板設計不斷更新，不少廠家對其性能尚未完全掌握。在電子式電能表新產品試制過程中，絕緣問題是普遍存在的；主要表現(xiàn)形式有以下幾種：(a)線路板布線爬電距離不夠(多見于光耦輸入／輸出部分及周圍電路)；(b)連線間絕緣不符合要求，焊接點質量不高，焊錫堆積，形成尖峰放電。(c)帶電元器件空間距離不夠，形成尖端放電；(d)變壓器自身絕緣不符合要求；(e)脈沖輸出電路過于復雜且不符合要求。以上以(a)情況較為多見。就絕緣性能而言，上述5種情況都可歸結為間隙或爬電距離不夠。

b.改進措施
    (1)對于(a)情形，改進印制板布線；相關區(qū)域增大間距，增大爬電距離。
    (2)對于(b)情形，加強連線絕緣強度或增大間距，提高焊接點焊接質量。
    (3)對于(c)情形，增大元器件間的空間距離。
    (4)對于(d)情形，選用質量好的變壓器。
    (5)對于(e)情形，簡化脈沖輸出電路，去掉多余部分電路(含元件)。

c.試驗結果
部分典型實例和試驗結果列于表1。
 

結束語
我們對國內眾多電能表生產廠家的試驗樣品進行的成功整改說明，大多數(shù)情況下，國產電子式電能表在通過了試驗成本相對較低的脈沖電壓試驗后，許多即可達到國家標準要求的電磁兼容性能指標。

因此，電子式電能表及其類似產品進行定型鑒定、樣機性能試驗時，試驗程序可以優(yōu)化為：首先通過6kV脈沖電壓試驗，再進行各項電磁兼容性能試驗，可以節(jié)約時間、人工、儀器設備消耗等試驗成本，取得事半功倍的效果。