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高壓試驗室電磁屏蔽改造措施分析

文檔作者：許桂敏毋向輝文檔來源：中聯(lián)西北工程設計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月16日
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No.l ^ ol3 (Serial \o. I )2012
高壓試驗室電磁屏蔽改造措施分析
許桂敏，毋向輝
（中聯(lián)西北工程設計研究院，陜西西安710082）
扌商 要：為減少對外界的電磁干擾，高壓試驗室應有良好的屏蔽系統(tǒng)。結合某高 壓試驗室的電磁屏蔽改造工程，介紹了試驗時產生的電磁場對外界電氣電子設備 的影響，分析了影響空間電磁屏蔽效果的因素，提出了加裝屏蔽網、改善接地系統(tǒng) 及增加浪涌保護器等有效措施。改造后的試驗室在設備運行時極大程度地減少 了對外界電氣電子設備正常工作的影響，給該類型試驗室的電磁屏蔽防護設計工 作提供了一定的指導。
關鍵詞：高壓；試驗室；電磁屏蔽；改造
中圖分類號:TH 856 文獻標志碼：B 文章編號:1674^417（2012）014）031-03

0引言
電磁屏蔽是対兩個空間區(qū)域之間進行金屬 的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域 對另 個區(qū)域的感應和輻射。具體而言,是用屏 蔽板體（或屏蔽網）制成六而體，將電磁波限制在 一定的空間范國內使其電磁場的能從…面?zhèn)?到另 訓時受到很大的衰減，從而防止內部干擾 電磁場向外部擴散或內部設備受到外界電磁場 的影響。
本文以某高壓試驗室的電磁屏蔽改造工程 為例，介紹了試驗室改造前進行放電試驗時產生 的電磁場對外界電氣電子設備的影響，詳細分析 「影響空間電磁屏蔽效果的主要因素，提出加裝 屏蔽網、改善接地系統(tǒng)及增加相應的電源、信號 浪涌保護器等有效措施。經改造后的試驗室有 效地減少了放電試驗時對外界電氣電子設備正 常匚作的影響，nf以給該類型試驗室的電磁屏蔽 防護設計提供一定的指導。
1某高壓試驗室概況
受辦公場地的限制，該高爪試驗室設置在科
研辦公綜合樓的1層（共6層），如圖1所示.
 
圖1	1層平面圖（比例為

試驗室尺寸約為20 m x5.5 m x4 ni （氏x 寬x高），內有沖擊電流發(fā)生器和沖擊電壓發(fā)生 器各I臺，分別用來產生模擬直擊雷參數(shù)的 10/350 $、8/20 |xs沖擊大電流及1.2/50 ps沖擊 電壓，操作間及配電箱設置在相鄰的控制室內。 試驗室內部安裝有暖氣片及水管等金屬設備，電 話、網絡機房置于2層。
在安裝該套高壓設備的同時，僅對室內的接 地系統(tǒng)進行了初步改造:在地面F敷設水平金屬 接地網，與建筑已有的接地裝置可靠連接,并有若 I ：接線端子引出地面，用作試驗時的就近接地。

毋向輝（1974—），男，高級工程師，從事電氣設計。

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No」Vol.3 (Serial No.l )2012

2高壓試驗室電磁屏蔽效果影響因素及 改造措施
2.1試驗室運行狀況分析
在對設備進行調試時,出現(xiàn)該樓的電梯控制 模塊及網絡電話交換機存在燒毀的現(xiàn)象。根據(jù) 建筑物內設備管道的布置，以及GB 50057—2010 《建筑物防雷設計規(guī)范》中對防雷區(qū)的劃分，推測 相關設備被燒毀的原因可能有以下幾種:試驗室 進行模擬直擊雷放電試驗時，室內等同防雷LPZ0 區(qū)電容器放電所產生的強電磁波穿透未加裝屏 蔽設備的墻體，在進出室內的導線或金屬管道上 產生感應過電壓，過電壓沿導線或金屬管道竄入 電梯控制箱及網絡電話交換機中，弱電設備由于 耐壓較低而被過電壓擊穿。
高壓試驗室的建筑電氣主要涉及屏蔽、接地 及安全三個方面［切。高壓試驗室的屏蔽及接地 系統(tǒng)設計是否合理,是高壓試驗室能否良好運行 的關鍵。
為消除該設備使用時對外部的不利影響，需 要對試驗室的電磁屏蔽系統(tǒng)進行改善，綜合建筑 物的實際情況及經濟因素，根據(jù)GB 50057—2010 《建筑物防雷設計規(guī)范》中防雷擊電磁脈沖對屏 蔽、接地和等電位聯(lián)結的要求，提出了對試驗室 進行屏蔽、改善接地系統(tǒng)及增加浪涌保護器等合 理措施。
2?2屏蔽措施
試驗室進行試驗時，內部等同LPZO防雷區(qū)， 僅靠金屬物及混凝土鋼筋等自然構件構成房間 的空間屏蔽已不能滿足防雷電電磁脈沖的要求， 不同的屏蔽材料對提高電磁屏蔽效能有不同的 作用。目前常用的電磁屏蔽材料主要有以下幾 種M :
（1）	金屬材料，如鐵、鋁、鋅、銅、鋼及其合金 等。不同的金屬材料，其屏蔽參數(shù)也不相同。采 用金屬材料作屏蔽網，網孔越密，屏蔽效果越好, 采用整體的金屬殼屏蔽的效果最好，但所用材料 也隨網孔的加密而增加，同時屏蔽層的重量也隨 之增加。另外，由于金屬材料的可塑性相對較 差、易腐蝕、難于調節(jié)屏蔽效能等缺點，不能滿足 一些特殊要求。
（2）	導電高分子材料,可分為復合型導電高 分子材料和本征型導電高分子材料。該材料的 主要屏蔽特征為吸收損耗，與金屬材料的反射損 耗特征不同。將本征型導電高分子與金屬材料 的復合，可極大地提高其電磁干擾屏蔽效能，同 時可控制屏蔽材料的吸收、反射損耗比。
（3）軟體電磁屏蔽材料。軟體電磁屏蔽材 料是目前國內高新技術電磁屏蔽、防輻射材料。 它主要應用于計算機中心、通信指揮中心、醫(yī)療、 電子等需要電磁屏蔽的有關設施,可有效地克服 傳統(tǒng)屏蔽室用鋼板制造、工作造價高、施工難度 大、推廣難、不便拆裝移動等難點。常用的軟體 電磁屏蔽、防輻射材料主要有銅鐮布、導電海綿、 導電網紗、純銅布及純鐮布等。
對于屏蔽系統(tǒng)，所選擇的屏蔽材料對其屏蔽 性能和成本影響都很大。在設計屏蔽系統(tǒng)時，需 要深入了解不同屏蔽材料的特性。對這些材料 不同性能的理解，有助于選擇合適的材料以滿足 應用要求。
該改造工程綜合考慮了室內設備布置、造 價、屏蔽效能及施工工藝等方面的因素，選用單 層鋼板網（網孔尺寸為25 mmx9 mm）做屏蔽材 料，沿試驗室垂直方向的內墻明敷，屏蔽體與接 地系統(tǒng)采用絕緣層隔離。在試驗時，屏蔽體采用 一點接地形式。
2.3接地措施
接地是高壓試驗室的重要組成部分，就高壓 試驗來說，良好的接地能起到均壓、固定電位的 作用。高壓試驗室的接地系統(tǒng)設計是否合理，是 高壓試驗室能否良好運行的關鍵要素之一。
我國電力行業(yè)標準DL 408—1991（電業(yè)安全 工作規(guī)程（高壓試驗室部分）》規(guī)定⑸：高壓試驗 室（場）必須有良好的接地系統(tǒng)，以保證高壓試驗 的測量準確度和人身安全，接地電阻不超過 0.5 Q。因此,高壓試驗室應有良好的接地裝置以 滿足工作接地和保護接地的需要。
接地是指通過可靠的金屬引線接到接地裝 置，該接地裝置應有足夠小的接地電阻值。工作 接地是指為了保證試驗設備及試驗系統(tǒng)的正常 工作,保持系統(tǒng)電位的穩(wěn)定而設置的接地，如屏 蔽室的接地、分壓器的接地等。保護接地是指設 備金屬外殼的接地、懸浮金屬物體的接地或閑置 暫時不用的電容器兩極的短路接地等，其作用是

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No.l VoU (Serial No.l)2012

設備由于絕緣不良而使其金屬外殼意外帶電時, 可將其對地電壓限制在規(guī)定的安全范圍內，以消 除或減小電擊的危險性;另一作用是消除感應電 產生的觸電危險性。
對于高壓試驗室來說，難以且無必要把工作 接地裝置和保護接地裝置分開。該試驗室的接 地電阻經測量滿足不大于0.5 n的要求，所以地 面以下的接地系統(tǒng)未做改動，重點對外露設備進 行可靠接地，以實現(xiàn)可帶電設備的等電位。具體 做法為:先沿房間內墻距地50 mm處設置一圈規(guī) 格為50 mm x5 mm(寬x厚)的接地匯流銅排，并 與屏蔽網和原有接地裝置可靠連接;將試驗室內 的金屬門窗的下端通過截面為16 mm2銅編織線 與接地匯流銅排可靠連接；將暖氣片和水管通過 截面為16 mm2導線與接地匯流銅排可靠連接。
2.4等電位聯(lián)結
防雷等電位聯(lián)結是將分開的諸金屬導體直 接用連接導體或經浪涌保護器連接到防雷裝置 上以減小雷電流引發(fā)的電位差。浪涌保護器并 聯(lián)在被保護設備兩端，通過泄放浪涌電流、限制 浪涌電壓來保護電氣電子設備。
根據(jù)GB 50057—2010(建筑物防雷設計規(guī) 范》和GB 50343—2004(建筑物電子信息系統(tǒng)防 雷技術規(guī)范》的規(guī)定，穿越防雷區(qū)界面的所有導 電物、電氣和電子系統(tǒng)的線路均應在界面處做等 電位聯(lián)結，并在每層的配電箱處裝設相應等級試 驗的浪涌保護器。在試驗室加裝屏蔽后，試驗室 以外的樓層等同LPZ1防雷區(qū)，因此需要在LPZ0 區(qū)與第一防護區(qū)(LPZ1)交界處安裝通過I級分 類試驗的浪涌保護器或限壓浪涌保護器作為一 級保護。
通過對2層的網絡電話機房進行調查發(fā)現(xiàn)， 交換機柜未裝設浪涌保護器，而電梯機房配電箱 內的浪涌保護器已失效。分別在電梯機房配電 箱內更換人(8/20 a) =60 kA的電源I級三相 浪涌保護器；網絡電話機房配電箱增加人(8/20 陰)=60 kA的電源I級三相浪涌保護器,交換機 柜增加/n(8/20 |xs) =3 kA信號浪涌保護器。
此外，從安全方面考慮,建議相關的管理人員 對建筑的接地系統(tǒng)、樓層配電箱、電梯配電控制箱 及網絡機房配電箱的浪涌保護器進行定期檢查測 量,且雷雨天氣不能進行相關的高壓試驗。
3結語
該試驗室屏蔽系統(tǒng)改造完成并運行至今，高 壓設備使用時，外界的電氣電子設備運行正常, 說明該電磁屏蔽系統(tǒng)改造措施非常有效,為該類 型試驗室的電磁屏蔽防護設計工作者提供了一 些指導和參考。

[1]	談瑩?高壓試驗廳的屏蔽設計[J] ?低壓電器, 2009(20) : 48-51.
[2]	周惠黎?高壓試驗廳的電氣安全設計[J]?低壓電 器,2008(6):42-44?
[3]	齊峰.高壓電磁屏蔽實驗室建筑設計研究[J]?現(xiàn) 代企業(yè)文化，2010(17) : 131-132?
[4]	04DX101-1 建筑電氣常用數(shù)據(jù)[S]?
[5]	DL 560-1995	電業(yè)安全工作規(guī)程(高壓試驗室
部分)[S]?
收稿日期：2011-11-24

Analysis on Electromagnetic Shielding Improvement of
High Voltage Laboratory
XU Guimin, WU Xianghui
(China United Northwest Institute for Design and Research, Xi'an 710082, China)
Abstract: The high voltage laboratory should have a good shielding system in order to reduce its electromagnetic interference to external environment. Combined with the electromagnetic shielding improvement example of a high (下轉第38頁) 
MAE
I規(guī)代建魏電氣
No.l Vol3 (Serial No.1) 2012
?產品與應用?

(3) 一般情況下，浪涌保護器的乞、人沁、 /喰、人、電壓保護水平等參數(shù)應由生產廠商按有 關標準的規(guī)定提供。當在線路上多處安裝浪涌 保護器時，它們之間的配合宜由廠商提供。當無 準確數(shù)據(jù)時,電壓開關型浪涌保護器和限壓型浪 涌保護器之間的線路長度不宜小于10 mo限壓 型浪涌保護器之間的線路長度不宜小于5 mo
4結語
隨著電子信息技術產品越來越多地滲入到 社會和家庭生活的各個領域，浪涌保護器的使用 范圍日益擴大。其可保護電氣、電子設備免受雷 電電磁脈沖的破壞,被作為眾多高新科技產品的 “保護神”，因此產品本身的安全性、可靠性顯得 尤其重要。本文通過分析浪涌保護器的原理、作 用，闡述了浪涌保護器的設計與選型，為電氣設 計人員提供了理論依據(jù)。

[1]	GB 50057—1994 建筑物防雷設計規(guī)范(2000年 版)[S]?
[2]	QX 3—2000氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī) 范[S]?
[3]	GA 267—2000 計算機信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖安 全防護規(guī)范[S]?
[4]	IEC 1312-3雷電電磁脈沖防護[S]?
[5]	IEC 60364-5-534建筑電氣安裝電氣設備選型與 裝設過電壓保護器[S]?
[6]	IEC 61643-11低壓配電系統(tǒng)電涌保護器——性 能要求與試驗方法[S]?
收稿H期：2011 -09-30

Selection of Surge Protective Device in Low Voltage Distribution
YANG Shousheng
(Bayer Technology and Engineering ( Shanghai) , Shanghai 201507, China)
Abstract: The theory, effect and protection class of surge protective device were analyzed, and the design and choice of surge protective device in low voltage power distribution was described. It kept the electric equipment away from the damage of lightning electromagnetic pulse, achieved the purpose of protection, and proposed theory reasons for the electrical designer.
Key words: surge protective device (SPD) ； lightning protection ； low voltage power distribution design ； protection class； backup protection
(上接第33頁)
voltage laboratory, the interference to external electrical and electronic equipment during tests was introduced firstly. Then the factors affecting space electromagnetic shielding were analyzed. Finally, the effective measures of putting shiel¬ding network, improving earth termination system and adding surge protective devices were proposed. The interference caused by the improved laboratory to normal operation of the external electrical and electronic equipment is reduced greatly now. The results can provide some guidance for electromagnetic shielding design of such laboratory.
Key words: high voltage ； laboratory ； electromagnetic shielding ； trasisformation
［雜志特色】
專業(yè)權威可靠引導趨勢	發(fā)行渠道優(yōu)越覆蓋面廣
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