杨华

1 电磁兼容的含义

电磁兼容（EMC）：一般指电气电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作又互不干扰，达到“兼容”状态。

电磁干扰（EMI）：与电磁兼容恰恰相反，是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。

2 电子式电能表的电磁兼容设计

通常EMC设计成本只占总开发成本的5%左右，如果人们在产品设计初期就进行EMC设计的话，只要适当的选择元器件和材料，在每台售出设备上附加的元件成本通常就很少，在批量生产情况下，甚至可以忽略不计。所以，任何电子产品包括电子式电能表在设计初期，首先进行EMC设计是十分必要的。

电子式电能表中“地”的作用主要是指为电荷的泻放提供一个通路，这个“地”一般与真正的大地连接，如外壳接地。外壳实际上为一屏蔽体，当电子式电能表工作时，由于电路通过了不规则、不连续的信号会在外壳上产生电荷，如果不接地或接地不佳，电荷的泻放回路不通畅，会在外壳上形成电荷累计效应，产生电磁场对内部电路造成干扰。事实证明接地是电子式电能表的电磁兼容设计工作所必须的技术措施。

滤波是压缩信号回路干扰频谱的一种方法。滤波器对于那些与有用信号频率不同的干扰信号有很强的抑制作用，借助滤波器可明显减少传导性干扰的电平。在电子式电能表的电源输入端接上滤波器，可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。因此，电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在电子式电能表的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。

屏蔽是通过各种屏蔽材料吸收及反射外来电磁能量来防止外来干扰的侵入或将设备辐射的能量限制在一定的区域内，以防止干扰其他设备。其目的是切断电磁波的传播途径。大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决，并且用电磁屏蔽的方法解决电磁干扰问题不会影响电路的正常工作。在设计电能表的过程中，应对表的外壳采取合理的屏蔽，给表的外部线路加上耦合装置。因此，屏蔽是提高电子式电能表电磁兼容问题的重要且有效的手段之一。

3 电子式电能表的电磁兼容试验

判断电子式电能表是否能够达到电磁兼容水平，无疑是要进行电磁兼容性试验。电子式电能表的电磁兼容试验项目主要包括静电放电抗扰度试验（ESD）、电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（EFT）、浪涌（冲击）抗扰度试验（SURG）。

3.1 静电放电抗扰度试验

（1）静电放电：具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移。

（2）产生的原因：合成纤维与干燥的气候相结合是产生静电放电的重要因素。通过摩擦或感应等因素使人体积累了静电，当带有静电的人积累足够的静电荷与电子式电能表接触的过程中，就可能产生静电放电。

（3）试验目的：主要模拟操作人员或物体在接触电子式电能表时的放电和人或物体对邻近电子式电能表的放电。

（4）试验条件：仪表为非工作条件下，电压线路、电流线路和辅助线路不应通电，所有电压端及辅助接线端连接在一起，电流端开路；仪表在工作条件下，电压线路和辅助线路加参比电压，电流端应开路。试验电压要逐步按上升到被测表标准规定的等级，主要是避免高电压下通过，而低电压下不通过的怪现象。

（5）试验结果评价：在静电放电的作用下，仪表不应出现损坏或信息的改变，计度器不应产生大于XkWh的变化。

X=10-6×m×Un×Imax

（m：测量单元数；Un：参比电压；Imax：最大电流）

3.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

（1）脉冲群：一串数量有限的清晰脉冲或一个持续时间有限的振荡。

（2）产生的原因：电路中机械开关对电感性负载的切换。

（3）试验目的：就是模拟电网中机械开关切换时对电子式电能表进行干扰，看它是否能够经受得起。

（4）试验条件：仪表在基本电流Ib（或额定电流In），功率因素为1的状态下，施加在电压和电流线路上的试验电压为2kV（参比电压超过40V的辅助线路试验电压1kV）；在电流线路无电流，电压线路和辅助线路加参比电压时，对电流和电压线路施加试验电压4kV。

（5）试验结果评价：在脉冲群的作用下，仪表不应出现损坏或信息的改变，计度器不应产生大于10倍XkWh的变化。

3.3 浪涌（冲击）抗扰度试验

（1）浪涌：沿线路传送的电流、电压或功率的瞬态波，其特征是先快速上升后缓慢下降。

（2）产生的原因：a直接雷击于外部电路（户外），注入的大电流流过接地电阻或外部电路阻抗而产生电压；b附近直接对地放电的雷电入地电流耦合到设备组接地系统的公共接地路径；c主电源系统切换骚扰；d配电系统内在仪器附近的轻微开关动作和电荷变化；e与开关装置有关的谐振电路；f各种系统故障（对设备组接地系统的短路和电弧故障）。

（3）试验目的：评定电能表的电源线、通信线路在遭受高能量浪涌脉冲骚扰时的抗扰能力。

（4）试验条件：施加在电压线路各端与地之间（共模方式）的试验电压为4kV；施加在电压线路各端之间（差模方式）的试验电压为2kV。

（5）试验结果评价：在浪涌的作用下，仪表不应出现损坏或信息的改变，计度器不应产生大于XkWh的变化。

4 结束语

电能表作为我们国家重点管理，用于贸易结算的计量器具，其计量准确与否直接影响着交易双方的经济利益，因此它的质量好坏是国计民生的大事。也就是说，它的电磁兼容性的优劣一直备受人们关注。所以，为了保证电子式电能表具有良好的电磁兼容性，不仅要在设计阶段进行电磁兼容设计，而且还要运用各种模拟干扰波形的测试仪器进行电磁兼容试验。