Tiêu chuẩn TCVN 12090-3-2:2017 Sự tích hợp tổng thành thiết bị vào phương tiện đường sắt

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12090-3-2:2017

EN 50121-3-2:2015

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT - TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ - PHẦN 3-2: PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT - TỔNG THÀNH THIẾT BỊ

Railway applications - Electromagnetic compatibility - Rolling stock - Apparatus

Lời nói đầu

TCVN 12090-3-2: 2017 hoàn toàn tương đương với EN 50121-3-2: 2015.

TCVN 12090-3-2: 2017 do Cục Đăng kiểm Việt Nam biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT - TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ - PHẦN 3-2: PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT - TỔNG THÀNH THIẾT BỊ

Railway applications - Electromagnetic compatibility - Rolling stock - Apparatus

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này đề cập đến các vấn đề về phát xạ điện từ và miễn nhiễm điện từ của các thiết bị điện và điện tử sử dụng trên phương tiện giao thông đường sắt. Tiêu chuẩn này cũng đồng thời đề cập đến sự tích hợp của các tổng thành thiết bị vào phương tiện.

Dải tần số được xem xét là từ 0 Hz (DC) đến 400 GHz. Không cần thiết tiến hành các phép đo ở các tần số nằm ngoài phạm vi tần số trên.

Việc áp dụng các thử nghiệm phải dựa trên tổng thành thiết bị cụ thể: cấu hình, các cổng, công nghệ được sử dụng và các điều kiện vận hành của thiết bị.

Tiêu chuẩn này xem xét tới môi trường bên trong của phương tiện; môi trường bên ngoài đường sắt và ảnh hưởng của thiết bị khác như bộ truyền sóng vô tuyến xách tay tới tổng thành thiết bị.

Nếu sử dụng cổng để truyền hoặc nhận các sóng vô tuyến (các thiết bị vô tuyến ví dụ hệ thống thu sóng vô tuyến), thì các yêu cầu phát xạ bức xạ điện từ theo tiêu chuẩn này sẽ không được áp dụng cho việc truyền tín hiệu từ thiết bị phát sóng vô tuyến theo quy định của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU).

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các hiện tượng phát xạ điện từ quá độ khi khởi động hoặc dừng tổng thành thiết bị.

Mục tiêu của tiêu chuẩn này là xác định các giới hạn, các phương pháp thử nghiệm độ phát xạ điện từ và các yêu cầu thử nghiệm độ miễn nhiễm điện từ liên quan tới các nhiễu điện từ dẫn điện và bức xạ.

Các giới hạn và thử nghiệm ở đây là các yêu cầu tương thích điện từ chính.

Các yêu cầu về độ phát xạ điện từ phải được lựa chọn sao cho độ nhiễu điện từ phát sinh từ tổng thành thiết bị trên phương tiện đường sắt khi vận hành bình thường không vượt quá mức có thể ngăn không cho tổng thành vận hành như dự kiến. Các giới hạn phát xạ điện từ đưa ra trong tiêu chuẩn này là các yêu cầu phát xạ điện từ được ưu tiên so với các giới hạn được đưa ra trong các tiêu chuẩn khác cho từng tổng thành riêng biệt ở trên phương tiện.

Mặt khác, các yêu cầu về độ miễn nhiễm điện từ được lựa chọn phải đảm bảo mức độ miễn nhiễm điện từ phù hợp cho tổng thành thiết bị phương tiện giao thông đường sắt.

Tuy nhiên không thể đề cập đầy đủ các trường hợp có thể xuất hiện do chúng có xác suất xuất hiện quá thấp ở vị trí bất kỳ. Các yêu cầu cụ thể mà khác biệt với tiêu chuẩn này cần phải ghi rõ.

Các yêu cầu thử nghiệm được quy định cụ thể cho riêng từng cổng được xem xét.

Các quy định cụ thể này được sử dụng cùng với các quy định chung trong TCVN 12090-1 (EN 50121-1).

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng các bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).

TCVN 12090-1:2017 (EN 50121-1:2015), ứng dụng đường sắt - Tương thích điện từ - Phần 1: Tổng quan;

TCVN 12090-3-1:2017 (EN 50121-3-1:2015), Ứng dụng đường sắt - Tương thích điện từ - Phần 3-1: Phương tiện giao thông đường sắt - Đoàn tàu và phương tiện;

TCVN 12089:2017 (EN 50155:2007), Ứng dụng đường sắt - Thiết bị điện tử sử dụng trên phương tiện giao thông đường sắt;

EN 55016-1-1:2010, Specification for radio disturbance and immunity measuring appratus and methods - Part 1-1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus - Measuring apparatus (Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị đo và phương pháp đo nhiễu và miễn nhiễm tần số rađiô - Phần 1-1: Thiết bị đo nhiễu và miễn nhiễm tần số rađiô - Thiết bị đo) (CISPR 16-1-1:2010).

EN 55016-1-4:2010, Specification for radio disturbance and immunity measuring appratus and methods - Part 1-4: Radio disturbance and immunity measuring apparatus - Antennas and test sites for radiated disturbance measurements (Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị đo và phương pháp đo nhiễu và miễn nhiễm tần số rađiô - Phần 1-4: Thiết bị đo nhiễu và miễn nhiễm tần số rađiô - Anten và vị trí thử nghiệm dùng để đo nhiễu bức xạ) (CISPR 16-1-4:2010).

EN 55016-2-1:2009, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 2-1: Methods of measurement of disturbance and immunity - Conducted disturbance measurements (Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị đo và phương pháp đo nhiễu và miễn nhiễm tần số rađiô - Phần 2-1: Phương pháp đo nhiễu và miễn nhiễm - Đo nhiễu dẫn) (CISPR 16-2-1:2008).

EN 55016-2-3:2010, Specification for radio disturbance and immunity measuring appratus and methods - Part 2-3: Methods of measurement of disturbance and immunity - Radiated disturbance measurements (Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị đo và phương pháp đo nhiễu và miễn nhiễm tần số rađiô - Phần 2-3: Phương pháp đo nhiễu và miễn nhiễm - Đo nhiễu bức xạ) (CISPR 16-2-1:2009)

EN 55022:2010, Information technology equipment - Radio disturbance characteristics - Limits and methods of measurement (CISPR 22:2008, mod) (Thiết bị công nghệ thông tin - Đặc tính nhiễu loạn vô tuyến - Các giới hạn và phương pháp đo)

EN 61000-4-2:2009, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-2: Testing and measurement techniques - Electrostatic discharge immunity test (IEC 61000-4-2:2008) (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4-2: Phương pháp đo và thử- Miễn nhiễm đối với hiện tượng phóng tĩnh điện).

EN 61000-4-3:2006, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-3: Testing and measurement techniques - Radiated, radio-frequency, electromagnetic field immunity test (IEC 61000-4-3:2006) (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4-3: Phương pháp đo và thử - Miễn nhiễm đối với nhiễu phát xạ tần số vô tuyến)

EN 61000-4-4:2004, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-4: Testing and measurement techniques - Electrical fast transienuburst immunity test (EN 61000-4-5:2004) (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4-4: Kỹ thuật thử nghiệm và đo đạc-Thử miễn nhiễm đối với cụm/đột biến nhanh về điện)

EN 61000-4-5:2006, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-5: Testing and measurement techniques - Surge immunity test (IEC 61000-4-5:2005) (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4-5: Phương pháp đo và thử - Miễn nhiễm đối với xung)

EN 61000-4-6:2009, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-6: Testing and measurement techniques - Immunity to conducted disturbances, induced by radio-frequency fields (IEC 61000-4- 6:2008) (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4-6: Phương pháp đo và thử - Miễn nhiễm đối với nhiễu dẫn tần số vô tuyến)

EN 61000-4-30:2009, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-30: Testing and measurement techniques - Power quality measurement methods (IEC 61000-4-30:2008) (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4-30: Kỹ thuật thử nghiệm và đo - Phương pháp đo chất lượng nguồn cấp)

EN 61000-6-4:2007, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-4: Generic standards - Emission standard for industrial environment (IEC 61000-6-4:2006), (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 6-4: Tiêu chuẩn chung - Tiêu chuẩn phát xạ cho các môi trường công nghiệp).

3  Thuật ngữ, định nghĩa và chữ viết tắt

3.1  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau

3.1.1

Tổng thành thiết bị trên phương tiện giao thông đường sắt (rolling stock apparatus)

Sản phẩm hoàn thiện có chức năng cơ bản chính hoạt động trong phương tiện giao thông đường sắt.

3.1.2

Cổng (port)

Giao diện riêng của tổng thành thiết bị với môi trường bên ngoài, ví dụ: cổng nguồn AC, cổng nguồn DC, cổng I/O (đầu vào / đầu ra), cổng nối đất.

3.1.3

Cổng hộp kín (enclosure port)

Phạm vi giới hạn của tổng thành thiết bị mà trường điện từ có thể bức xạ hoặc tác động vào.

Hình 2 - Phân loại các loại cổng chính của tổng thành thiết bị phương tiện giao thông đường sắt

Ví dụ về tổng thành thiết bị lắp trên phương tiện giao thông đường sắt với các cổng được liệt kê trong Phụ lục A.

Xem Phụ lục B đối với các cổng nguồn động lực kéo không thuộc phạm vi của tiêu chuẩn TCVN 12090-3-2 (EN 50121-3-2).

3.2  Từ viết tắt

4  Tiêu chí tính năng

Sự đa dạng và sự khác nhau của tổng thành thiết bị trong phạm vi của tiêu chuẩn này sẽ gây khó khăn cho việc xác định chính xác tiêu chí để đánh giá các kết quả thử nghiệm độ miễn nhiễm điện từ.

Nhà sản xuất phải đưa ra thuyết minh mô tả về chức năng và quá trình xác định tiêu chí tính năng trong quá trình hoặc sau khi thử nghiệm EMC và ghi lại trong báo cáo thử nghiệm trên cơ sở các tiêu chí A. B, C được xác định trong TCVN 12090-1 (EN 50121-1).

5  Các điều kiện trong thử nghiệm

Không phải lúc nào cũng có thể thử nghiệm tất cả các chức năng của tổng thành thiết bị. Các thí nghiệm được thực hiện ở chế độ vận hành được nhà sản xuất đánh giá là điển hình, nhằm đưa ra độ phát xạ điện từ lớn nhất hoặc khả năng miễn nhiễu điện từ lớn nhất phù hợp với dải tần số được kiểm tra và phù hợp với các khai thác thông thường. Phải ghi rõ các điều kiện trong quá trình thử nghiệm trong kế hoạch thử nghiệm (xem tiêu chuẩn cơ bản trong bộ tiêu chuẩn EN 61000-4).

Nếu tổng thành thiết bị thuộc một phần hệ thống, hoặc có thể được kết nối với tổng thành thiết bị phụ, khi đó phải thử nghiệm tổng thành thiết bị ở điều kiện kết nối với cấu hình tối thiểu của tổng thành thiết bị phụ đủ để vận hành các cổng theo EN 55022, Điều 8.

Cấu hình và chế độ vận hành phải được quy định rõ trong kế hoạch thử nghiệm. Các điều kiện thực tế trong quá trình thử nghiệm cũng phải được ghi lại chính xác trong báo cáo thử nghiệm.

Nếu tổng thành thiết bị có số lượng lớn các cổng giống nhau hoặc các cổng có các kết nối giống nhau, khi đó phải lựa chọn số lượng vừa đủ các cổng để mô phỏng các điều kiện vận hành thực tế và để đảm bảo thử nghiệm được tất cả các loại đấu nối khác nhau (ví dụ: 20 % số cổng hoặc ít nhất 4 cổng).

Phải tiến hành các thử nghiệm cho tổng thành thiết bị trong phạm vi vận hành được quy định cho tổng thành thiết bị và điện áp cung cấp danh nghĩa của nó, trừ khi có quy định khác.

6  Khả năng áp dụng

Các phép đo trong tiêu chuẩn này phải được tiến hành ở các cổng liên quan trên tổng thành thiết bị.

Từ việc xem xét các đặc tính điện, sự kết nối và sử dụng của tổng thành thiết bị cụ thể để quyết định không thực hiện một số hạng mục thí nghiệm (ví dụ: độ miễn nhiễm bức xạ điện từ của các động cơ kích từ, bộ biến đổi điện). Trong các trường hợp này, quyết định không thử nghiệm phải được ghi lại trong kế hoạch thử nghiệm hoặc báo cáo thử nghiệm.

Nếu không được quy định khác, các thử nghiệm EMC phải là các thử nghiệm điển hình.

7  Các thử nghiệm độ phát xạ điện từ và giới hạn

Các thử nghiệm phát xạ điện từ và các giới hạn của tổng thành thiết bị nằm trong mục 9 này được đưa ra trên cơ sở từng cổng một.

Phải thực hiện các phép đo trong các điều kiện được xác định rõ ràng và có thể lặp lại được cho từng loại nhiễu điện từ.

Thuyết minh mô tả thử nghiệm, các phương pháp thử nghiệm và thiết lập thử nghiệm được đưa ra trong các tiêu chuẩn cơ bản tham khảo từ Bảng 1 - Bảng 3.

Nội dung trong các tiêu chuẩn cơ bản này không được nhắc lại ở đây, tuy nhiên mục này đưa ra các thay đổi hoặc các thông tin bổ sung cần thiết cho các ứng dụng thử nghiệm thực tế.

CHÚ THÍCH: Việc tham chiếu tiêu chuẩn cơ bản sẽ giới hạn ở các nội dung các trong tiêu chuẩn này về mô tả thử nghiệm, các phương pháp thử nghiệm và thiết lập thử nghiệm.

Bảng 1 - Độ phát xạ - các cổng nguồn phụ AC và DC (đầu vào và đầu ra)

Bảng 2 - Độ phát xạ - Mạch cấp điện ắc quy (đầu vào và đầu ra)

Bảng 3 - Độ phát xạ - Cổng hộp kín

8  Thử nghiệm và giới hạn miễn nhiễm điện từ và các giới hạn

Các thử nghiệm miễn nhiễm điện từ và các giới hạn cho tổng thành thiết bị có trong tiêu chuẩn này được đưa ra trên cơ sở từng cổng một.

Để đảm bảo độ miễn nhiễm điện từ của toàn bộ phương tiện, có thể phải áp dụng các giới hạn cho tất cả các tổng thành thiết bị liên quan.

Phải tiến hành các thử nghiệm theo phương thức xác định rõ ràng và có thể lặp lại được.

Các thử nghiệm phải được tiến hành riêng biệt trong chuỗi thử nghiệm. Thứ tự chuỗi thử nghiệm là tùy chọn. Các nội dung về thử nghiệm, chuẩn bị thử nghiệm, phương pháp thử nghiệm và thiết lập thử nghiệm được đưa ra trong các tiêu chuẩn cơ bản tham chiếu các bảng từ 4 đến 6.

Nội dung trong các tiêu chuẩn cơ bản này không được nhắc lại ở đây, tuy nhiên tiêu chuẩn này đưa ra các thay đổi hoặc các thông tin bổ sung cần thiết cho các ứng dụng thử nghiệm thực tế.

Khi lắp đặt tổng thành thiết bị mới trong phương tiện hiện có hoặc thay thế tổng thành thiết bị, nên chú ý đảm bảo duy trì EMC như trong kế hoạch quản lý EMC.

Bảng 4 - Độ miễn nhiễm - Cổng dẫn điện từ ắc quy (ngoại trừ đầu ra của các nguồn điện), các cổng điện vào AC phụ (điện áp định mức ≤ 400 V_max)

Bảng 5 - Độ miễn nhiễm- Tín hiệu và thông tin liên lạc, các cổng đo và điều khiển quá trình

Bảng 6 - Độ miễn nhiễm- các cổng hộp kín

Phụ lục A

(Tham khảo)

Ví dụ về tổng thành thiết bị và cổng

Mục đích của phụ lục này nhằm đưa ra ví dụ về các loại tổng thành thiết bị khác nhau trên phương tiện giao thông đường sắt và các cổng của chúng. Ví dụ về tổng thành thiết bị được coi là một sản phẩm thương mại độc lập có thể cung ứng trên thị trường được đưa ra trong Bảng A.1. Tuy nhiên, những bộ phận của một tổng thành thiết bị cũng có thể tạo thành hệ thống con trong các tổng thành thiết bị lớn (ví dụ như các mạch điện tử điều khiển trong bộ chuyển đổi phụ). Trong trường hợp này, chỉ áp dụng các yêu cầu tiêu chuẩn đối với thiết bị đưa ra trên thị trường. Một cổng được gọi là cổng tiêu chuẩn nếu nó hoạt động như một giao diện phục vụ giao tiếp giữa tổng thành thiết bị và môi trường bên ngoài. Bảng A.1 thể hiện các thiết bị cụ thể liên quan hoặc không liên quan đến độ phát xạ điện từ hay độ miễn nhiễm điện từ. Hướng dẫn này chỉ nhằm mục đích hỗ trợ căn bản cho người sử dụng, không phải là hướng dẫn chi tiết. Người sử dụng tiêu chuẩn này cần phải tự đưa ra các căn cứ kỹ thuật cần thiết trong việc xác định liệu có thể hay không thể áp dụng thử nghiệm.

Các hình dưới đây giải thích về các cổng quan trọng nhất, cũng là ví dụ về các bố trí khác nhau.

Hình A.1 áp dụng cho các đầu máy dùng điện AC có bộ truyền động sức kéo AC và và bộ lọc tạp ở phía đường dây

Hình A.2 giới thiệu hệ thống AC/AC với bộ lọc hiệu chỉnh hệ số công suất ở phía bộ chuyển đổi; hệ thống thiết bị phụ kiểu DC hoặc 3 pha và nguồn cấp công suất cho tầu.

Hình A.3 giới thiệu hệ thống phổ biến hơn với đầu vào AC và các động cơ điện kéo DC được cấp từ các bộ chỉnh lưu có điều khiển.

Hình A.4 là hệ thống được cấp điện DC với bộ truyền động AC.

Hình A.5 thể hiện một số cổng bổ sung của bộ chuyển đổi và các mạch điện tử điều khiển.

Mặt khác, có thể có nhiều bố trí hệ thống khác nhau.

Bảng A.1 - Ví dụ phổ biến về tổng thành thiết bị

Trong các Bảng 1 đến 6, các thử nghiệm được quy định áp dụng cho một cổng cụ thể (giao diện của tổng thành thiết bị). Bảng A.2 liệt kê một số các mô tả phổ biến được sử dụng cho các cổng này và loại tổng thành thiết bị có các cổng này. Ví dụ về các cổng này được đưa ra trong các hình đi kèm ngoại trừ các cổng số 11, 13, 14.

Bảng A.2 - Mô tả cổng phổ biến

Hình A.1 - Đầu máy lấy điện AC với bộ truyền động AC và bộ lọc tạp trên đường dây

Hình A.2 - Hệ thống AC/AC có bộ lọc hiệu chỉnh hệ số công suất ở phía bộ chuyển đổi và bộ chuyển đổi điện phụ DC hoặc 3 pha và mạch cấp điện đoàn tàu

Hình A.3 - Hệ thống thông thường có đầu vào AC và động cơ điện kéo DC được cấp điện từ bộ chuyển đổi điều khiển pha

Hình A.4 - Hệ thống cấp điện DC với bộ truyền động AC

Hình A.5 - Các cổng bổ sung của bộ chuyển đổi và các mạch điện tử điều khiển

Phụ lục B

(Tham khảo)

Nhiễu dẫn do bộ chuyển đổi nguồn

Không có giới hạn đặt ra cho các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Các yêu cầu phát xạ điện từ cho loại thiết bị này được thử nghiệm trong quá trình thử nghiệm độ phát xạ điện từ của tổng thể phương tiện giao thông đường sắt.

Bảng B.1 nhắc lại các yêu cầu đối với các cổng AC và DC.

Bảng B.1 - Các yêu cầu phát xạ điện từ cho các cổng nguồn AC và DC

Một số thử nghiệm sơ bộ trong giai đoạn thiết kế có thể bổ sung thông tin hữu ích về lượng phát xạ điện từ mong muốn.

Hình B.1 đưa ra quá trình thiết lập thử nghiệm có thể áp dụng.

Hình B.1 - Thiết lập thử nghiệm

MỤC LỤC

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ, định nghĩa và chữ viết tắt

4  Tiêu chí tính năng

5  Các điều kiện trong thử nghiệm

6  Khả năng áp dụng

7  Các thử nghiệm độ phát xạ điện từ và giới hạn

8  Thử nghiệm và giới hạn miễn nhiễm điện từ và các giới hạn

Phụ lục A (Tham khảo): Ví dụ về tổng thành thiết bị và cổng

Phụ lục B (Tham khảo); Nhiễu dẫn do bộ chuyển đổi nguồn