民用建筑变配电室的电磁屏蔽浅谈.doc

谈谈民用建筑变配电室的电磁屏蔽

摘要:文章阐述民用建筑变配电系统的电磁干扰现象，提出解决问题办法，分析屏蔽体的选择原理并列举儿种常用的屏蔽措施。
关键词:变配电室 磁干扰 屏蔽
    目前，在我们的民用建筑设计中，通常把变配电室设计在大楼的地下一层或一层，甚至有时设在大楼的中间层，这样设计可能会带来一些电磁干扰的遗患问题，比如邻近房间的电子设备出现误动作、邻近住户的电视等电子设备出现屏幕抖动、一些弱电系统一直无法调试正常……。导致这种现象产生的原因有很多，其中就有可能是由于我们的配电系统产生的低频磁场干扰了计算机等电子设备的正常上作，电流越大，距离越近，产生的干扰磁场就越强，对设备的影响就越大。
    从技术角度讲，根本解决这个问题只有三个办法:远离受扰对象、限制辐射源的产生、切断电磁波传输的路径(即屏蔽电磁波)。
    一、远离受扰对象
    远离受扰对象的一种方式是将变配电室单独置于楼外一定距离，增加干扰源与受扰之间的距离，由于场强与距离的平方成反比，使用这种方法能有立竿见影的效果，当然这种方法的局限性也是显而易见的，在民用建筑特别是居住建筑中，由于受到建筑总体景观规划和建筑密度等多方而的限制，变配电室往往都无法单独设置。
    远离受扰对象的另外一种方式是通过增加楼体相关设备层的层高，实现配电设备与上一层之间增加距离，这种层高增加的方式肯定会使上程的建安成本大大提高，有时也会受大楼规划限高的限制，因此这种方式也是存在很大的局限性。
    二、限制辐射源的产生
    配电设计时尽量优化配电方案，或多或少可以从根本上限制辐射源的产生。比如在设计时，尽量做到分散配电以降低局部电流;尽量避免选择大功率变压器;同时做好谐波控制，使谐波电压畸变率不要超过国家标准，把电源电压畸变率控制在尽可能低的程度。但是这些方法往往受到客观因素的限制，比如为减少变压器功率而增加变压器台数，有时会牺牲配电系统的经济性;还有，由于系统的谐波与末端负载的性质紧密相关，随着非线性负载的增加，谐波畸变就不可避免，因而这种方法也有其局限性。
    三、切断电磁波传输的路径(即屏蔽电磁波)
    “民用建筑电气设计规范JGJ 16- 2008"(以下简称“民规，’)里规定:“··…易受辐射的电子设备，不应与潜在的电磁骚扰源贴近布置··…，’(第22. 1. 3条)，潜在的电磁骚扰源就包括我们变配电室里而的电力变压器、大电流馈电干线等。“……居住建筑和公共建筑中的人员密集场所宜按一级电磁环境设计，当不符合规定时，应采取有效措施……，’(“民规”第22. 2. 5条)。“一级电磁环境”是指在该电磁环境下民期居住或上作人员的健康不会收到损害。“当变配电所与上、下或贴邻的居住、办公房间仅有一层楼板或墙体相隔时，变配电所应采取屏蔽、降噪等措施，’(“民规”第4. 9. 6条)。“民规”规定，上频状态下，在一级电磁环境里允许的电磁场强度极限值为10V/ m(表22.2.5)x'。因此，当室内电磁场强度超过此极限值，或者当相邻的电子信息机房受到干扰时，应该作相应的屏
蔽措施。下而详细论述一下选择屏蔽体的相关计算、变配电室电磁屏蔽的注意事项以及介绍儿种对变配电室采取电磁屏蔽的通常做法:
    (一)选择屏蔽体的相关计算公式
    1屏蔽效能的概念
    通常，我们用屏蔽效能来度量某种材料的有效性屏蔽效能是没有屏蔽时空间某个位置的场强E1与有屏蔽时该位置的场强E2的比值，它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。用于电磁兼容日的的屏蔽体通常能将电磁波强度衰减到原来的百分之一至百万分之一，因此通常用分贝来表述屏蔽效能，这

可以有效地提高吸收损耗;
    3)在上而计算反射损耗时，我们有预先假定电磁波的波阻抗z}}-值，在做屏蔽之前应先测定场源的波阻抗值;
    4)材料的导电性和导磁性越好，屏蔽效能越高，但实际的金属材料不可能兼顾这两个方而，从上而的计算可以看出，铜的导电性很好，但是导磁性很差;钢的导磁性很好，但是导电性较差;
    5)有时在辐射源中可能不同程度地存在电场波和磁场波电场波，在进行屏蔽之前应测试辐射源的场强值，从而采取有针对性的防护措施。对于电场波，我们可以采用高导电材料如铜、银等;对磁场波我们可以采用高导磁性材料，如钢、铁等;如果两者都有，可以采用高导电性材料和高导磁性材料复合起来的材料。
    (三)介绍儿种对变配电室采取电磁屏蔽的通常做法
    在前而介绍过，为尽量减少变配电室对相邻房间产生电磁干扰，我们通常采用三个办法:一远离受扰对象;一限制辐射源的产生;三切断电磁波传输的路径(即屏蔽电磁波)。第一、第一种方法我们已经在前而做过论述了，下而我们着重介绍一下变配电室的电磁屏蔽。
    通常，我们的电磁屏蔽装置一般为金属材料制成的封闭壳体，当电磁场传向金属壳体时，一部分被金属壳体表而所反射，一部分在壳体内部被吸收，这样透过壳体的电磁场强度便大幅度衰减。
    1在楼板或墙而敷设金属网或密闭金属装置如铁皮，并与接地装置连接。我们以钢筋网为例，上程中可以直接利用结构楼板内的板筋做屏蔽体，并与接地装置连接，以屏蔽变配电室对相邻上下层房间的干扰。一般说来网格越密、效果越好，可是结构专业在设计时，由于板筋只起辅助受力的作用，为考虑设计的经济合理性，其网格的密度往往都会比较大，虽然没有规定板筋网格的最小值，通过参照粱配筋的规定“粱上部纵向钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1. 5d( d为钢筋的最大直径);下部纵向钢筋的水平方向净距不应小于25 xn xn和(d'>(“混凝土结构设计规范”(}B50010- 2002第10. 2. 1条))i}i。如果板筋过密，一是会造成钢筋绑扎的上程量很大，_是会影响混凝土的浇灌，为此，结构设计师在进行板筋设计时，网格的密度一般不小于10 x lOcm。因而利用板筋做屏蔽体的办法，虽然有其简单方便的一而，但它受板筋网格限制，也有其局限性的一而。当然，我们如果采用钢板做屏蔽体，那么屏蔽效果将大大提高，通过前而的计算我们得知，在假定波阻抗为1的情况下，采用lOmm的SEA45钢做屏蔽时，其屏蔽效能可达到94. 1dB。
    2在楼板或墙而刷屏蔽涂料。通过前而的论述我们知道，材料的导电性和导磁性越好，屏蔽效能越高，但实际上某一种金属材料不可能兼顾这两个方而，这时候，选用屏蔽涂料就可以在一定程度上解决这个问题，因为屏蔽涂料通常是由两种或两利‘以上的合金构成的。就采用涂料对变配电室进行电磁屏蔽，笔者曾经对北京的一家专业做电磁防护公司做过调查咨询，根据他们做过一些案例，总结出一些施上经验:在选屏蔽涂料前，要对变配电室进行场强的测试，绘出电磁场Ix:域分布图，得出各点相应的电场、磁场值，根据这些数据，结合变配电室的低频电磁场特点，以及室内的环境条件如:温度、湿度等，选择适合的屏蔽涂料。限于一些客观原因，笔者未曾到实地进行过调查，根据他们的经验，通过选择合理的材料和规范的施上，对电磁场防护效果一般可达40dB以上。当然，屏蔽涂料也有其局限性的一而，在遇到玻璃门窗时不适合使用，这时，我们可采用透光性好的电磁屏蔽透明薄膜，既有屏蔽效果，又不影响采光。
    通过以上论述，我们介绍了日前民用建筑变配电室的电磁干扰现象以及对其采取的电磁防护措施，总之，我们的日标是保持配电环境清洁安全，使空间电磁场分布不使人身受到伤害，电气电子设备之间能勺_相电磁兼容，以实现正常、安全、稳定的运行。