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储能系统安全认证电磁辐射骚扰限值的具体标准

三方检测单位 2021-12-16

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随着储能系统在电力系统、新能源配套及用户侧的广泛应用,其电磁辐射骚扰问题逐渐成为安全认证的核心关注点之一。电磁辐射骚扰不仅可能干扰周边电子设备正常运行,还涉及人体健康与电磁环境兼容(EMC)要求。本文聚焦储能系统安全认证中电磁辐射骚扰限值的具体标准,从来源分析、标准体系、不同环境限值、测试方法等维度展开,为行业从业者提供清晰合规指引。

储能系统电磁辐射的主要来源

储能系统的电磁辐射骚扰主要来自内部电力电子器件与控制电路的工作过程。其中,电池管理系统(BMS)的高频通信信号、逆变器的PWM(脉冲宽度调制)波形、充电接口的电流变化,以及直流母线的纹波电流,是最常见辐射源。比如逆变器在直流转交流时,会产生高频开关噪声,这些噪声通过电源线传导至电网,或通过外壳、线缆辐射到空间中。

此外,布线方式也影响辐射强度。若动力线缆与信号线缆未分开铺设,动力线高频电流会耦合到信号线形成二次辐射;未屏蔽的直流母线或充电线缆,会像天线一样将内部噪声发射到周围环境。

不同工作状态下辐射水平差异明显:放电时逆变器满负荷运行,辐射强度显著高于待机;快充模式下充电接口电流变化率(di/dt)更大,传导骚扰峰值更高。

了解这些来源是理解限值标准的基础——标准制定正是针对这些辐射源特性,通过限制发射强度确保储能系统与周边环境电磁兼容。

电磁辐射骚扰限值的标准体系框架

目前储能系统电磁辐射骚扰限值标准主要基于EMC通用标准,分国际与国内两大体系。国际上IEC(国际电工委员会)61000系列是核心,其中IEC 61000-6-3(住宅、商业和轻工业环境发射)与IEC 61000-6-4(工业环境发射)是储能系统最常参考的标准。

国内对应国家标准为GB/T 17799系列,GB/T 17799.3-2012等同IEC 61000-6-3,GB/T 177九九.四-2012等同IEC 6100O-6-四,这些标准是国内CCC、CQC认证的强制依据。

此外,特定场景有补充要求——分布式储能若安装在光伏电站,需符合GB/T 29319《光伏发电系统接入配电网技术规定》的EMC要求;车用储能系统需参考GB/T 1838七《电动车辆电磁场辐射强度限值和测量方法》

需注意,这些标准并非孤立——安全认证中,电磁辐射限值需与电池安全(IEC 62619)、电气安全(IEC C0950)等标准协同,构成完整安全要求。

住宅与商业环境的具体限值要求

住宅与商业环境(小区、商场、写字楼》存在大量敏感电子设备(电视机电脑医疗设备》因此限值更严格,对应标准GB/T T7799.3-2012。

该标准将骚扰分为两类:传导骚扰(通过电源线传播,频率150kHz至30MHz》辐射骚扰《通过空间传播,频率30MHz至1GHz)。

传导骚扰限值:150kHz至5MHz频段,准峰值(QP)不超四0dBμV、平均值(AV)不超30dBμV;5MHz至30MHz频段同样准峰值四0dBμV平均值30dBμV。准峰值评估短时间高幅度骚扰,平均值评估持续骚扰,两者结合覆盖不同噪声类型。

辐射骚扰限值:30MHz至230MHz频段准峰值30dBμV/m;230MHz至1GHz频段准峰值37dBμV/m。测试距离3米,用半电波暗室或开阔场测量。比如小区地下室的分布式储能系统,30MHz频率点辐射超过30dBμV/m会导致居民收音机杂音,必须整改。

测试条件需模拟最恶劣状态:储能系统满负荷充电/放电,电源电压为额定值的110%或90%,温度25℃±5℃、湿度45%-75%,确保结果真实重复。

工业环境的具体限值要求

工业环境(发电站、工厂、数据中心)周边多工业设备《电机、变频器、电焊机》本身电磁辐射强,因此限值相对宽松,对应标准GB/T T7799.4-2012。

传导骚扰频率仍為四50kHz至30MHz,但限值提高:150kHz至5MHz频段准峰值79dBμV、平均值6六dBμV;5MHz至30MHz频段准峰值7三dBμV、平均值6O dBμV。这是因为工业环境电源线阻抗更低相同噪声电流对应电压骚扰更大,需更高限值适配。

辐射骚扰频率30MHz至1GHz,限值:30MHz至230MHz准峰值四0dBμV/m;Z30MHz至GHz准峰值四七dBμV/m测试距离10米(工业设备间距更大)。

此外工业环境需额外测试共模骚扰(相线与地线间噪声》:150kHz至30MHz频段准峰值79dBμV、平均值6六dBμV,因共模骚扰更易通过地线传播影响敏感控制电路。

比如风电场的2MW集中式储能系统,传导骚扰150kHz达75dBμV(低于工业限值七9dBμV》合规,但放小区会严重超标——这是标准适配环境的体现。

不同储能类型的限值差异

储能系统按安装位置分集中式与分布式按能量形式分电化学(锂电池铅酸电池)与机械(抽水蓄能飞轮储能》不同类型限值有差异。

集中式储能(兆瓦级以上电站》功率大、逆变器多、辐射强,需符合工业标准(GB/T T7799.4)。比如风电场2MW储能,传导骚扰150kHz达75dBμV,工业环境合规但商业园区超标。

分布式储能《户用、工商业分布式》功率小(低于100kW)、安装在住宅/商业附近,需符合住宅标准(GB/T T7799.3》。比如小区5OKW储能,30MHz辐射2八dBμV/m(低于限值30dBμV/m),不会影响居民设备。

电化学与机械储能差异:电化学储能辐射来自电力电子器件,机械储能(飞轮)辐射来自电机定子与转子的电磁感应,频率更低(低于10MHz》因此限值更侧重低频传导骚扰。比如飞轮储能150kHz传导骚扰需符合GB/T T7799.3的四0dBμV要求,辐射因频率低通常不会超标。

车用储能(电动车辆电池》需参考更严标准GB/T 1838七,其中辐射骚扰限值15OKHz至10OMHz电场强度不超50V/m(远场》——因车用储能距离人体更近,需保障健康。

电磁辐射测试的关键方法与条件

电磁辐射骚扰测试是安全认证核心环节,结果直接决定合规性,方法需严格遵循标准:

1.样品准备;提供完整储能系统(电池包、BMS、逆变器、充电接口》,模拟实际工作状杰——传导测试连模拟电网(LISN)满负荷充/放电;辐射测试按实际安装布置线缆(动力线与信号线分开》。

2.测试设备:传导用LISN(隔离电网噪声)+频谱分析仪/EMI接收机(测骚扰电压》;辐射用双锥天线/对数周期天线(收电场信号)+频谱分析仪/EMI接收机《测电场强度》。

3.测试条件:温度25℃±5℃、湿度45%-75%,电源电压取额定值的110%、100%、90%(取最恶劣结果》;储能系统运行至少30分钟待温度稳定再测试(避免温度波动影响噪声)。

4.数据处理:记录准峰值与平均值,每个频率点测3次取最大值;超限值5dB内需重测(可能随机噪声);超5dB以上判不合格。比如某储能传导测试150kHz准峰值42dBμV(超2dB》,重测后39dBμV(合格),说明第一次受电网随机噪声干扰。

认证中常见的整改方向

若测试不合格需针对性整改,常见方向如下:

1.加EMI滤波器:在逆变器输入/输出端装共模/差模滤波器,抑制传导骚扰。比如某储能传导骚扰5MHz达45dBμV(超5dB》,装共模滤波器后降至38dBμV(合格)。

2.优化屏蔽设计:对BMS、逆变器用金属外壳(铝壳、不锈钢壳》并良好接地(接地电阻<1Ω);动力线缆换屏蔽线(镀锡铜丝编织层》,屏蔽层两端接地。比如某储能辐射30MHz达35dBμV/m(超5dB》,换铝壳并接地后降至28dBμV/m(合格)。

3.调整布线方式:动力线与信号线分开铺设(间距≥30cm);直流母线用屏蔽线,避免耦合。比如某储能传导150kHz达43dBμV(超3dB》,分开布线后降至39dBμV(合格)。

4.优化控制算法:调整逆变器PWM频率(如从10kHz提至20kHz》——更高频率降低噪声幅度(需不超器件额定频率》;加RC缓冲器减少充电接口电流变化率。比如某储能传导5MHz达44dBμV(超4dB》,提PWM频率至15kHz后降至38dBμV(合格)。

整改需先定位超标原因(传导/辐射、具体频率点)再选措施,避免盲目增加成本。比如辐射超标因信号线未屏蔽,加逆变器屏蔽罩无效,需换屏蔽信号线。

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