控制工程师论坛

现场总线

高层建筑电子机房雷电电磁环境分析

beihua
beihua

2010-08-26

      摘要给出了计算雷电电磁场屏蔽效果的计算方法， 通过对保定市近年来所建32 栋高层建筑雷击电磁场屏蔽效果的计算， 发现高层建筑的顶层基本不能做电子机房使用， 顶二层只有个别部位能满足规范要求。建议建筑设计部门在高层建筑设计中做必要的计算， 以保证电子机房位置设计的合理性。
         关键词           高层建筑          雷击电磁脉冲         机房位置屏蔽
         电子机房一般不宜设置在建筑物的顶层， 这主要是考虑了雷击电磁脉冲的衰减在顶层比较小， 对计算机等设备的工作会产生较大干扰。
         对于电子机房， 国家标准《电子计算机场地通用规范》（GB / T 2887 - 2000） 只给出了机房内无线电干扰场强（在频率为0. 15 ~ 1 000 MHz 时不大于126 dB） 和磁场干扰环境场强（不大于800 A / m），并没有限定机房的位置。
         在建筑防雷装置设计评价实践中， 经常遇到审查电子机房位置的合理性问题， 不同的设计者由于着眼点的不同， 确定的机房位置往往有很大的差异。为了防雷设计评价工作的方便， 笔者按照《建筑物防雷设计规范》（GB 50057 - 94， 2000 年版）的规定， 对保定市近年来所建的32 栋带有电子机房的高层建筑雷击电磁场屏蔽效率进行了计算， 从中得出了一些初步规律， 一般来说， 高层建筑顶层无法满足作为电子机房所必须的电磁兼容条件。
        下面以万博大厦的电子机房设计为例， 计算了各种位置上雷击电磁场强度， 表中的数值在设计机房时可以参考。
        万博广场总建筑面积33 万m2， 净高218 m， 钢筋混凝土结构， 桩基础， 具有酒店、购物、娱乐和公寓功能， 人员日常容量5 000 人。监控和消防控制机房原设计在顶层。
        1 磁场屏蔽衰减的计算方法
        1． 1 无屏蔽衰减的情况
        在距雷击点某一距离Sa处， 无建筑物屏蔽时雷电流产生的磁场强度（A / m）， 按下式计算：
        1． 2 有屏蔽衰减的情况
        1 ． 3 雷电击中格栅形屏蔽体上时， 其内部空间（LPZ1） 磁场强度（A /m） 的计算
        2 综合布线距离要求
        对于建筑物内的电话、数据、图文、图像等多媒体综合网络， 需要按照《综合布线系统工程设计规范》（GB 50311 - 2007） 表7. 0. 1 - 1 及表7. 0. 1 - 3的要求， 考虑综合布线电缆与电力线、防雷引下线的间距， 这也是避免管线间的互相干扰， 避免雷电感应串入网络系统的一种措施。
         3 设计电子机房位置时需要考虑的屏蔽问题
        雷击电磁脉冲主要是以场和路两种形式耦合影响设备的， 屏蔽是减少电磁干扰（场形式） 的基本措施， 为了减少电磁干扰的感应效应， 应采用外部屏蔽、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽等措施， 因此利用各种金属屏蔽体吸收或反射， 以衰减施加在设备上的电磁干扰和过电压能量是必要的。对雷击电磁脉冲的屏蔽具体可分为建筑物屏蔽、设备屏蔽和各种线缆（包括管道） 的屏蔽：
         a . 建筑物的屏蔽可利用建筑物的钢筋、金属构架、金属门窗、地板等， 均相互连接在一起， 形成一个法拉第笼， 并与地网有可靠的电气连接， 形成初级屏蔽网。
         b . 设备的屏蔽应在弄清电子设备耐过电压水平的基础上， 按LPZ 施行多级屏蔽。屏蔽的效果首先取决于初级屏蔽网的衰减程度， 其次取决于屏蔽层对于入射电磁波的反射损耗和吸收损耗程度。
         c . 在屏蔽中要特别注意对各种“洞” 的密封， 除门、窗外， 重点对入户的金属管道、通信线路、电力线缆入口作好屏蔽。各种线缆均要采取屏蔽措施， 金属丝编织网、金属软导管、硬导管、栈桥均可用于屏蔽连接。
         d . 入户电缆宜全线采用电缆直接埋地敷设， 在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时， 可部分采用一段电缆埋地引入， 其入户埋地长度应符合下列表达式的要求， 但不应小于15 m：l ≥ 2姨ρ
         式中： l——— 金属铠装电缆或护套穿钢管埋于地中的长度， m；
         ρ——— 埋电缆处的土壤电阻率， Ω·m。
         e . 电缆连接器的屏蔽往往会被忽视， 良好的连
         接器当它的插头与插座配合好以后， 其屏蔽效果应等于或优于所连接同等长度屏蔽电缆的屏蔽效果。最佳办法是沿电缆的周边， 把屏蔽层与连接器沿周长连起来， 实现沿周长360° 的连接， 或使用尽可能短的附加连线将连接器两端电缆屏蔽相连。
          f . 使用金属丝编织网屏蔽电缆， 因其重量轻，使用方便而得到广泛应用。但是在电磁波频率较高，其波长接近编织网孔尺寸时， 电磁波的透入将增加，最好再穿一层金属管。
          g . 光缆介质冲击击穿强度约为40 kV， 比同轴电缆和对称电缆（5 kV 左右） 大得多， 同时光缆中继站多采用就地供电， 雷电沿线侵入中继设备或终端设备的几率很小， 直埋光缆很少受雷击， 但光缆的金属保护层或内部加固金属芯会减弱防雷效果， 因此，也有必要采取屏蔽措施， 并在光缆进入光端机之前将金属芯和防护金属层断开， 进行等电位联结。
        4 结论
        通过对近年来保定市所建32 栋高层建筑雷电电磁场屏蔽效果的分析， 按150 kA 雷电流计算， 顶一层电磁场强度都不能满足800 A / m 的要求， 顶二层在远离防雷引下线的中心部位能够满足该要求， 其它部位基本不能满足要求。
        建议建筑设计部门在设计高层建筑电子机房位置时， 应考虑雷击时电磁场屏蔽效果， 经过计算后再确定电子机房的位置。

 

回帖

评论1

总共 , 当前 /
首页 | 登录 | 注册 | 返回顶部↑
手机版 | 电脑版
版权所有 Copyright(C) 2016 CE China