刘非凡， 蒋 劢

（1.上海电力学院，上海 200090；2.上海市防雷中心，上海 201615）

智能电器电涌伤害试验研究*

刘非凡1， 蒋 劢2

（1.上海电力学院，上海 200090；2.上海市防雷中心，上海 201615）

刘非凡（1988-），男，硕士研究生，研究方向为电力系统过电压保护。

在实验室环境下对家庭音响、台式电脑、液晶电视、手机电池等智能电器进行了电涌伤害试验，观察并研究电涌对智能电器的损害情况。试验结果表明，智能电器在特定的电涌环境下显现了电路烧毁、数据错失、性能衰退、声音嘈杂等现象。

电涌；智能电器；组合波；开路电压

0 引 言

通过研究全球电工行业的标准和历史数据以及各大电器品牌的损伤报告数据,发现电路(网)中的电涌、尖峰电流等高频次地冲击电器的精密元器件,不仅加速电器损耗、缩短使用寿命,严重时可造成电器直接损毁,较常见的有声音嘈杂、电池短命、数据错失、性能衰退、屏幕闪抖、卡机重启、电路烧毁等损伤现象。为了对以上损伤现象进行验证,本文在实验室使用模拟电涌环境对智能电器进行了试验。

1 试验方案

试验中选择高清电视机、台式电脑、手机电池、家庭桌面音响作为试验样品,采用虚拟内阻为12Ω的1.2/50μs、8/20μs的组合波进行了试验。试验时被试样品保持正常工作状态,在特定的试验端口施加规定数量和开路电压值的组合波。

1.1 家庭音响

将某品牌音响电源的L、N相应接入组合波发生器去耦网络的L、N接口,并在其音频输入端接入某品牌MP3。在试验前后和整个试验过程MP3都保持播放,确认音响播放正常且处于正常工作状态后,在其电源进线的L_N输入一个开路电压为1、2、4、6 kV的正极性组合波序列,每个开路电压值进行1次冲击。

1.2 台式电脑

1.2.1 单台台式电脑试验

将某品牌台式电脑(简称电脑A)接入专门的电源系统,确认其处于正常工作状态后,在其主机电源进线的L_N之间施加起始开路电压为0.2 kV的正极性组合波,并以0.2 kV递增开路电压,每个开路电压值进行1次冲击。

1.2.2 两台台式电脑和路由器组建局域网试验

将电脑A和该品牌另一型号台式电脑(简称电脑B)与某品牌无线路由器接入专门的电源系统,并使用5类双绞线将两台电脑和路由器组成局域网。试验过程中两台电脑之间通过路由器传输数据,在连接路由器双绞线的橙色和橙白色线间施加起始开路电压为0.2 kV的组合波,并以0.1 kV递增开路电压,每个开路电压值进行正、负极性各5次冲击。

1.3 高清液晶电视

将某品牌24英寸蓝光高清电视接入专门的电源系统,卫星电视信号接收机通过配套的卫星电视信号转换盒连接到高清电视,确认其处于正常工作状态后分别在卫星电视信号转换盒的音频线、视频线的芯线和屏蔽之间输入开路电压为0.2 kV的组合波,进行正、负极性各10次冲击。

1.4 手机电池

将某品牌手机电池连接至座式充电器,接入专门的电源系统,并保持充电状态,确认其处于正常工作状态后,在电池的正、负极交替输入开路电压为1.2 kV正、负极性的组合波,循环5次。在整个试验过程中给手机电池加装防爆箱体,防止试验时电池爆炸对人员和设备产生危险。试验依据GB/T 18287－2013《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》检测电池的0.2 ItA放电性能。

2 试验结果

2.1 家庭音响

家庭音响在施加6 kV开路电压后自动停止播放,试验波形如图1所示。剖析试样后发现,内部元器件烧毁。

图1 家庭音响试验波形

2.2 台式电脑

2.2.1 单台台式电脑试验

在电脑A主机输入电源线的L_N之间施加起始开路电压为0.2 kV的正极性组合波,并以0.2 kV递增开路电压,每个开路电压值进行1次冲击,试验波形如图2所示。在施加开路电压1.6 kV的组合波后,显示器重启,且重启后显示图像闪烁,出现卡机重启、屏幕闪抖、性能衰退等现象。

图2 台式电脑试验波形（一）

2.2.2 两台台式电脑和路由器组建局域网试验

施加开路电压0.2 kV组合波并进行正、负各5次冲击后,两台电脑数据传输正常。在施加开路电压0.3 kV正极性组合波进行2次冲击后,试验波形如图3所示。两台电脑之间的数据传输异常中断,电脑A与路由器连接断开,与电脑A连接的路由器LAN口2损坏,出现数据错失的现象。

图3 台式电脑试验波形（二）

2.3 高清液晶电视

在卫星电视信号转换盒音频线的芯线和屏蔽之间施加开路电压为0.2 kV的组合波时,试验波形如图4所示,播放的电视节目伴有杂音,电视性能衰退。

在卫星电视信号转换盒视频线的芯线和屏蔽之间施加开路电压为0.2 kV的组合波时,试验波形如图5所示,播放的电视节目图像伴有抖动,电视性能衰退。

图4 液晶电视试验波形（一）

图5 液晶电视试验波形（二）

2.4 手机电池

依据GB/T 18287－2013,试验前测量手机电池0.2 ItA放电性能,放电时间为313.05 min,放电容量为2 088.00 mAh。在电池的正、负极交替输入开路电压为1.2 kV正、负极性的组合波,并循环5次,试验波形如图6所示。试验后测量手机电池0.2 ItA放电性能,放电时间为271.30 min,放电容量为1 810.48 mAh。可见在电涌环境试验后,手机电池的放电时间和放电容量均减少了13.3%,手机电池性能衰退。

图6 手机电池试验波形

3 结 语

试验结果表明,家庭音响、台式电脑、高清电视、手机电池在特定端口施加特定电涌条件下,显现了电路烧毁、数据错失、卡机重启、屏幕闪抖、性能衰退、声音嘈杂等现象。

[1] 林冠文，王涪德，梁建文.高层智能建筑物综合雷电防护措施[J].现代建筑电气，2012，3（6）：5-8.

[2] 玉良.插座功能新突破：防雷、防涌、抗串扰[J].电器工业，2004（6）：42.

[3] 王朝霞.电涌对智能电器的危害[J].大众用电，2015（6）：41.

[4] GB/T 18287-2013 移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范[S].

ReSearch of Surge Damage EXPeriment for Intelligent APParatuS

LIU Feifan1, JIANGMai2
(1.Shanghai University of Electric Power,Shanghai200090,China；2.Shanghai Lightning Protection Center,Shanghai201615,China)

This paper carried out the surge damage tests for home audio,desktop computer,liquid crystal display television,and mobile phone battery in the laboratory environment,and observed the damage situations of intelligent apparatus.The experimental results show that the intelligent apparatus has the appearances of circuit burning,data missing,performance degradation,noisy sound in specific surge conditions.

Surge；intelligent aPParatuS；combined Wave；oPen circuit voltage

TU 856

B

1674-8417(2015)12-0038-03

2015- 07- 28

蒋 劢（1988-），男，工程师，从事雷电保护与防雷产品测试。

上海市气象局面上课题（MS201407）