Tiêu chuẩn TCVN 12090-5:2017 Độ phát xạ, miễn nhiễm điện từ của trạm cấp điện đường sắt

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12090-5:2017

EN 50121-5:2015

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT - TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ - PHẦN 5: ĐỘ PHÁT XẠ ĐIỆN TỪ VÀ MIỄN NHIỄM ĐIỆN TỪ CỦA TRẠM CẤP ĐIỆN CỐ ĐỊNH VÀ THIẾT BỊ

Railway applications - Electromagnetic compatibility - Emission and immunity of fixed power supply installations and apparatus

Lời nói đầu

TCVN 12090-5: 2017 hoàn toàn tương đương với EN 50121-5:2015.

TCVN 12090-5: 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 5: ĐỘ PHÁT XẠ ĐIỆN TỪ VÀ MIỄN NHIỄM ĐIỆN TỪ CỦA TRẠM CẤP ĐIỆN CỐ ĐỊNH VÀ THIẾT BỊ

Railway applications - Electromagnetic compatibility - Emission and immunity of fixed power supply installations and apparatus

1  Phạm vi áp dụng

Phần này đề cập đến các vấn đề phát xạ điện từ và miễn nhiễm điện từ đối với các tổng thành thiết bị và các hệ thống điện, điện tử dùng để cấp điện, được sử dụng trong các tổng thành lắp đặt cố định của ngành đường sắt. Các thiết bị này bao gồm cả nguồn cấp cho tổng thành thiết bị, bản thân các tổng thành thiết bị cùng các mạch điều khiển bảo vệ, các thiết bị bên đường như các trạm chuyển đổi, bộ biến đổi nguồn tự động, bộ tăng áp, thiết bị đóng ngắt nguồn trạm biến áp, thiết bị đóng ngắt nguồn đến các trạm dọc đường và trạm cấp nhánh.

Các bộ lọc được cấp điện áp của hệ thống đường sắt (ví dụ như bộ lọc sóng hài hoặc hiệu chỉnh hệ số công suất) không nằm trong phạm vi điều này do mỗi địa điểm hoạt động có các yêu cầu riêng. Các bộ lọc thường có hộp bảo vệ với các quy định tiếp cận riêng. Nếu cần có các giới hạn về điện từ, chúng sẽ được đưa vào các đặc tính kỹ thuật của thiết bị.

Các giới hạn trong tiêu chuẩn này không áp dụng cho các tín hiệu liên lạc định hướng mục tiêu.

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 không nằm trong dải tần số trên nếu không có yêu cầu quy định.

Các giới hạn phát xạ điện từ và miễn nhiễm điện từ được đưa ra cho các linh kiện trong tổng thành thiết bị được bố trí:

a) Trong phạm vi của trạm biến áp truyền dẫn điện nguồn cho đường sắt;

b) Bên đường với mục đích điều khiển hoặc điều tiết nguồn cấp điện đường sắt, bao gồm cả hiệu chỉnh hệ số công suất;

c) Dọc theo đường với mục đích cấp điện nguồn cho tuyến đường sắt, bên cạnh việc đóng vai trò là các bộ truyền dẫn để lấy điện tiếp xúc và dẫn điện hồi lưu. Hệ thống linh kiện này bao gồm cả các hệ thống cấp điện cao áp nằm trong phạm vi của tuyến đường sắt như các trạm biến áp để chuyển đổi điện áp phù hợp với nhu cầu sử dụng.

d) Bên đường để điều khiển hoặc điều tiết việc cung cấp điện nguồn sử dụng phụ trợ cho đường sắt. Loại này bao gồm các trạm cấp điện cho các sân ga, các depot bảo dưỡng và các ga;

e) Bố trí khác ngoài các trạm cấp điện không dùng để kéo tàu lấy từ nguồn tuyến đường sắt nhưng sử dụng chung điện kéo.

Các mức miễn nhiễm điện từ đưa ra trong mục này áp dụng cho

- Các thiết bị quan trọng như các thiết bị bảo vệ;

- Thiết bị có kết nối với các bộ phận dẫn điện kéo;

- Tổng thành thiết bị trong khu vực 3 m;

- Các cổng của tổng thành thiết bị trong khu vực 10 m có kết nối trong khu vực 3 m;

- Các cổng của tổng thành thiết bị bên trong khu vực 10 m có chiều dài đường dây cable > 30 m.

Các tổng thành thiết bị và các hệ thống ở trong môi trường là khu dân cư, khu thương mại hoặc khu công nghiệp nhẹ, kể cả tổng thành thiết bị và hệ thống được đặt ở trong phạm vi ảnh hưởng của trạm biến áp đường sắt đều phải tuân thủ tiêu chuẩn EMC chung liên quan.

Tổng thành thiết bị cấp điện về bản chất được miễn trừ các thử nghiệm quy định trong các Bảng 1 đến 6 sẽ nằm ngoài các yêu cầu miễn nhiễm điện từ của tiêu chuẩn này.

Chú thích: Ví dụ như bộ chuyển đổi điện cấp từ 18 MVA 230 kV thành 25 kV.

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

Tiêu chuẩn này bao gồm các yêu cầu cho cả thiết bị và các hệ thống lắp đặt cố định.

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, Ứng dụng đường sắt - Tương thích điện từ - Phần 1: Tổng quan;

TCVN 12090-2, Ứng dụng đường sắt - Tương thích điện từ - Phần 2: Phát xạ của toàn bộ hệ thống đường sắt ra môi trường bên ngoài.

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 61000-4-3:2008) (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 61000-4-4:2009, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-4: Testing and measurement techniques - Electrical fast transient/burst immunity test (EN 61000-4-4:2004) (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 61000-4-8:2010, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-8: Testing and measurement techniques - Power frequency magnetic field immunity test (IEC 61000-4-8:2009) (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4-8: Phương pháp đo và thử miễn nhiễm đối với từ trường tần số nguồn)

EN 61000-4-12:2006, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-12: Testing and measurement techniques - Ring wave immunity test (EN 61000-4-12:2006) (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4-12: Kỹ thuật thử nghiệm và đo - Thử nghiệm miễn nhiễm sóng dạng vòng)

EN 61000-6-4:2007, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-4: Generic standards - Emission standard for industrial environments (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 (apparatus)

Một sản phẩm điện hoặc điện tử mà chức năng của nó được sử dụng trong việc cấu thành một hệ thống đường sắt cố định.

3.1.2

Môi trường (environment)

Các đối tượng hoặc khu vực xung quanh có thể ảnh hưởng đến sự hoạt động của hệ thống và/hoặc có thể bị ảnh hưởng bởi hệ thống đang xem xét.

3.1.3

Trạm biến áp đường sắt (railway substation)

Tổng thành lắp đặt có chức năng chính là chuyển đổi điện áp (và trong một số trường hợp là chuyển đổi tần số) của hệ thống cung cấp chính thành điện áp, tần số phù hợp để cấp điện cho đường dây tiếp xúc.

3.1.4

Cáp trục (long bus)

Cáp trục có chiều dài lớn hơn 30 m.

3.1.5

Khu vực 3 m (3 m zone)

Khu vực dọc theo đường sắt trong khoảng cách 3 m tính từ tim của đường ray gần nhất ở cả 2 phía của đường.

3.1.6

Khu vực 10 m (10 m zone)

Khu vực dọc theo đường sắt trong khoảng cách 10 m tính từ tim của đường ray gần nhất ở cả 2 phía của đường.

3.2  Từ viết tắt

4  Tiêu chí hoạt động

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 tiêu chí chính xác để đánh giá các kết quả thử nghiệm miễn nhiễm điện từ. Do đó sử dụng 3 mức tiêu chí hoạt động chung theo quy định trong TCVN 12090-1 (EN 50121-1)

5  Thử nghiệm và các giới hạn phát xạ điện từ

5.1  Thử nghiệm phát xạ điện từ từ trạm biến áp ra môi trường bên ngoài

Các giá trị giới hạn của phát xạ điện từ này trong dài tần số 150 kHz đến 1 GHz được đưa ra trong TCN\/...-2 (EN 50121-2).

Các giá trị hướng dẫn được đưa ra trong TCNV...-2 (EN 50121-2) đối với phát xạ điện từ của các từ trường DC và và các từ trường tần số nguồn.

Các thiết bị dẫn điện (trên cao hoặc dưới ngầm) giữa trạm biến áp và tuyến đường sắt là thuộc các hệ thống đường sắt, nhưng do sự đa dạng về vị trí và dòng điện tải, không thể thiết lập được các giá trị giới hạn cho các từ trường mà các thiết bị này tạo ra.

Không thể thiết lập giới hạn phát thải vào không gian hoạt động của đường sắt ngầm do sự phức tạp của thực hiện các phép đo trong không gian hạn chế và thiếu phương pháp chính xác để đo mức độ nhiễu mà các thiết bị khác sẽ phải chịu

Không cần thiết thực hiện các phép đo cho toàn bộ hệ thống đường sắt ngầm khi không có các hoạt động trên mặt đất.

5.2  Thử nghiệm phát xạ điện từ của tổng thành thiết bị vận hành ở giá trị điện áp nhỏ hơn 1000 V rms AC

Các giới hạn phát xạ điện từ của tổng thành thiết bị nằm trong phạm vi tiêu chuẩn này với nguồn cấp điện áp dưới 1000 V rms được đưa ra trên cơ sở từng cổng trong EN 61000-6-4.

5.3  Các giá trị phát xạ điện từ trong phạm vi trạm biến áp

Do sự đa dạng về lựa chọn thiết kế và xây dựng trạm biến áp, các giới hạn phát xạ điện từ trong không gian chung bên trong phạm vi của trạm biến áp không được đặt ra. Tiến hành các phép đo thực tế và tham khảo các giá trị hướng dẫn trong Phụ lục I. Những giá trị này chỉ nhằm để tham khảo và không phải là quy định bắt buộc của tiêu chuẩn này.

6  Thử nghiệm miễn nhiễm điện từ và các giới hạn

Các yêu cầu thử nghiệm miễn nhiễm điện từ cho tổng thành thiết bị nằm trong phạm vi tiêu chuẩn này được đưa ra trên cơ sở từng cổng một trong các Bảng từ 1 đến 6.

Phải tiến hành các thử nghiệm theo phương thức được xác định rõ ràng và có thể lặp lại được. Các thử nghiệm phải được tiến hành độc lập. 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 trong các bảng từ 1 đến 6. Nội dung 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 thử nghiệm thực tế.

Nếu có thể, phải tiến hành các thử nghiệm ở chế độ vận hành đặc trưng nhằm tạo ra khả năng chịu độ nhiễu điện từ lớn nhất trong dải tần số được xem xét, thống nhất với các ứng dụng thông thường. Nhà sản xuất phải xác định các điều kiện thử nghiệm trong kế hoạch thử nghiệm.

Nếu tổng thành thiết bị là thành phần của hệ thống hoặc được kết nối với tổng thành thiết bị phụ, khi đó tổng thành thiết bị nên được ưu tiên thử nghiệm khi kết nối với cấu hình tối thiểu cần thiết của tổng thành thiết bị phụ để mô phỏng điểm thử nghiệm phù hợp với các phương pháp chung trong bộ tiêu chuẩn EN 61000-4.

Cấu hình và chế độ vận hành trong quá trình thử nghiệm phải được ghi lại chính xác trong báo cáo thử nghiệm. Không phải lúc nào cũng có thể thử nghiệm mọi tính năng của tổng thành thiết bị; trong các trường hợp này, nên lựa chọn chế độ vận hành quan trọng nhất.

Các thử nghiệm phải được tiến hành trong phạm vi vận hành được quy định của tổng thành thiết bị và điện áp cung cấp định mức của nó.

Sẽ có một vài mức miễn nhiễm điện từ cao hơn mức độ trong tiêu chuẩn công nghiệp chung do các mức độ này là cần thiết gặp trong thực tế.

Các điện áp cảm ứng do dòng điện kéo sinh ra không được xem xét ở đây. Các điện áp này phải nằm trong quy định kỹ thuật chức năng (ví dụ: EN 50124-1).

Bảng 1 - Miễn nhiễm điện từ của trạm biến áp cố định và thiết bị - Cổng hộp kín

Bảng 2 - Miễn nhiễm điện từ- Các cổng dây tín hiệu và cáp trục dữ liệu không liên quan tới điều khiển quá trình

Bảng 3 - Miễn nhiễm - Các cổng xử lý, đo đạc và cắm các đường dây điều khiển, và cáp trục

Bảng 17- Miễn nhiễm - Các cổng nguồn vào DC và ra DC

Bảng 5 - Miễn nhiễm - Các cổng nguồn vào AC và ra AC

Bảng 6 - Miễn nhiễm - Cổng nối đất

7  Các thiết bị cấp điện cố định trong phạm vi hệ thống đường sắt không được sử dụng để kéo tàu

Các thiết bị này được sử dụng trong các hệ thống như hệ thống tín hiệu, khai thác nhà ga, các tòa nhà văn phòng, cần trục hàng hóa và chiếu sáng sân ga.

Các thiết bị này chia thành 2 loại:

a) Các thiết bị được cấp điện không phải là từ các nguồn trong hệ thống đường sắt. Ví dụ như các thiết bị được cấp điện từ các trạm điện công cộng hoặc từ các máy biến áp riêng. Các thiết bị này nằm ngoài phạm vi tiêu chuẩn này. Đối với các sản phẩm trong phạm vi tiêu chuẩn EN 61000-4-2, EN 61000-3-3, EN 61000-3-11 hoặc EN 61000-3-12, áp dụng các yêu cầu trong các tiêu chuẩn này.

b) Các thiết bị được cấp điện từ các nguồn trong hệ thống đường sắt, sử dụng chung với hệ thống điện kéo tàu. Điện áp cung cấp có thể có thành phần sóng hài đáng kể trong đó. Các mức miễn nhiễm điện từ và phát xạ điện từ nên được xác định trong thỏa thuận giữa đơn vị cung cấp và khách hàng. Ví dụ như các thiết bị được cấp điện từ các cuộn dây thứ 3 trong bộ biến đổi chỉnh lưu hoặc từ đường dây AC trên cao thông qua bộ biến đổi điện.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Phát xạ điện từ trong phạm vi trạm biến áp ở chế độ vận hành bình thường và trong quá trình chuyển mạch

Các phép đo phát xạ điện từ đã được thực hiện ở các tần số sóng vô tuyến bên trong phạm vi trạm biến áp. Các ăng-ten được đặt ở các vị trí an toàn và các trường điện từ được đo ở cả chế độ bình thường và cả ở chế độ chuyển mạch (đóng ngắt cầu dao), từ đó đưa ra được các giá trị đỉnh của cường độ trường điện từ. Các giá trị tương tự cũng được đưa ra trong cả hệ thống dòng một chiều và xoay chiều. Các ăng-ten được đặt cách xa 3 m so với các cầu dao trong quá trình thử nghiệm.

Các phép đo cần thu thập đủ số lượng các kết quả để dựng các biểu đồ như trong Hình A.1 và A.2. Các hình này thể hiện giới hạn trên của tất cả các kết quả trong dải tần số 150 kHz đến 1000 MHz. Các giá trị là giá trị đỉnh các trường điện từ, được đo bằng các thiết bị thử nghiệm EN 55016-1-1 với độ rộng băng thông khuyến nghị.

Các giá trị có trong phụ lục này chỉ nhằm để tham khảo và không phải là cơ sở đặt ra các giới hạn. Các giá trị này thể hiện sự hoạt động của tổng thành thiết bị có tuổi thọ và thiết kế khác nhau đang được sử dụng trong các trạm biến áp đường sắt.

Các trạm biến áp có dải cấu hình, các định mức và điện áp hệ thống rộng. Do đó không thể thiết lập các giới hạn phát xạ điện từ cho các tổng thành thiết bị được lắp đặt trong phạm vi trạm biến áp. Mỗi trạm biến áp cụ thể cần được nghiên cứu chi tiết để đảm bảo khả năng tương thích điện từ giữa các thiết bị khác nhau sử dụng trong phạm vi này.

Hình A.1 - Phát xạ điện từ từ các cầu dao - giá trị đỉnh

Chú thích 1: Sự hoạt động của các cầu dao sẽ tạo ra các trường vô tuyến quá độ. Khi cầu dao ngắt dòng định mức trong điều kiện điện áp danh định, phát xạ trường điện từ đo bằng thiết bị quy định trong EN 55016-1-1 không vượt quá khoảng cách 3 m tính từ tổng thành thiết bị.

Bảng A.1 - Phát xạ điện từ từ các cầu dao điện (150 kHz đến 30 MHz)

Được đo bằng các ăng-ten khung có chiều cao cơ sở từ 1 m đến 1,5 m so với đất.

Bảng A.2 - Phát xạ điện từ từ các cầu dao điện (30 MHz đến 1000 MHz)

Được đo bằng các ăng-ten lưỡng cực có tâm ăng-ten cao 3 m so với đất, các giá trị là các điểm cuối của đường thẳng trong biểu đồ db / log(f).

Khoảng cách đo được tính từ điểm gần nhất của bộ phận độc lập thuộc tổng thành thiết bị, hoặc vỏ ngoài của nó.

Hình A.2 - Phát xạ điện từ trong phạm vi trạm biến áp - Giá trị đỉnh

Chú thích 2: Do sự đa dạng trong kết cấu, không thiết lập các giới hạn phát xạ điện từ trong phạm vi trạm biến áp mà chỉ thiết lập bên ngoài công trình. Thực hiện các đo đạc ở các trạm biến áp phổ biến bằng thiết bị EN 55016-1-1 và các giá trị sau là đặc trưng

Bảng A.3 - Phát xạ điện từ trong trạm biến áp (150 kHz đến 30 MHz)

Được đo bằng các ăng-ten khung có chiều cao cơ sở từ 1 m đến 1,5 m so với đất.

Bảng A.4 - Phát xạ điện từ trong trạm biến áp (30 MHz đến 1000 MHz)

Được đo bằng các ăng-ten lưỡng cực có tâm ăng-ten cao 3 m so với đất, các giá trị là các điểm cuối của đường thẳng trong biểu đồ db / log(f).

MỤC LỤC

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ, định nghĩa và chữ viết tắt

4  Tiêu chí hoạt động

5  Thử nghiệm và các giới hạn phát xạ điện từ

6  Thử nghiệm miễn nhiễm điện từ và các giới hạn

7  Các thiết bị cấp điện cố định trong phạm vi hệ thống đường sắt không được sử dụng để kéo tàu

Phụ lục A (Tham khảo): Phát xạ điện từ trong phạm vi trạm biến áp ở chế độ vận hành bình thường và trong quá trình chuyển mạch