黃丁誠 黃克儉 胡雙偉

（1.湖北省防雷中心 2.中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院湖北分院）

0 引言

電磁屏蔽是保證建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)正常運(yùn)行而不受雷電干擾或損壞的重要措施。建筑物利用鋼筋或?qū)ｉT設(shè)置的屏蔽網(wǎng)是電磁屏蔽措施的一種，其作用大小由屏蔽效能來度量。度量方法可用計(jì)算法，這也是《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》給出了一種屏蔽網(wǎng)雷擊電磁脈沖屏蔽效能檢測方法［1］，在日常的防雷檢測中由于很少遇到屏蔽網(wǎng)雷擊電磁脈沖屏蔽效能檢測，因此，防雷檢測人員對屏蔽網(wǎng)雷擊電磁脈沖屏蔽效能的檢測大多不知曉，也未嘗試過。為此，對某建筑物機(jī)房雷擊電磁脈沖屏蔽效能的檢測做個(gè)介紹，以期對防雷檢測人員在屏蔽網(wǎng)雷擊電磁脈沖屏蔽效能的檢測方面能提供一些幫助。

1 屏蔽效能的檢測方法

建筑物機(jī)房屏蔽效能的檢測方法是：首先查看設(shè)計(jì)圖紙，核查屏蔽網(wǎng)格的尺寸與接地設(shè)計(jì)；第二步用接地電阻測試儀測試屏蔽網(wǎng)格的接地情況，看是否符合接地阻值的要求；第三步是計(jì)算機(jī)房內(nèi)雷擊磁場強(qiáng)度；第四步是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)際的計(jì)算值進(jìn)行比較判別。

機(jī)房內(nèi)雷擊磁場強(qiáng)度計(jì)算可依照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中給出的計(jì)算方法［2］，計(jì)算雷電擊在機(jī)房附近或擊在建筑物機(jī)房上時(shí)機(jī)房內(nèi)雷擊磁場強(qiáng)度。

雷電擊在機(jī)房附近時(shí)機(jī)房內(nèi)雷擊磁場強(qiáng)度的計(jì)算首先應(yīng)確定雷電擊在建筑物附近的最小距離，其最小距離可根據(jù)周圍存在的建構(gòu)筑的高度和與本建筑物的間隔距離，按建筑物機(jī)房的防雷類別及高度等，按滾球法確定。

雷電擊在建筑物機(jī)房上時(shí)機(jī)房內(nèi)雷擊磁場強(qiáng)度的計(jì)算首先應(yīng)確定雷電擊在建筑物機(jī)房上的最大雷擊電流值，其值可根據(jù)周圍存在的建構(gòu)筑的高度與本建筑物的間隔距離，依據(jù)建筑物機(jī)房的防雷類別，按滾球法確定。

2 某建筑物機(jī)房屏蔽網(wǎng)的檢測

2.1 建筑物及屏蔽網(wǎng)基本情況檢測

通過查看設(shè)計(jì)圖紙，獲得如下基本情況：該建筑物長、寬、高分別為10m、10m和5m，按第三類防雷建筑物進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，整個(gè)建筑物設(shè)有一尺寸為0.6m×0.6m屏蔽網(wǎng)格，屏蔽網(wǎng)格的材料規(guī)格為Ф8的圓鋼，接地電阻設(shè)計(jì)為4Ω。從現(xiàn)場了解到，該建筑物機(jī)房位于鐵路旁，四周空曠，為孤立的建筑物。測其建筑物長、寬、高與設(shè)計(jì)值一致?，F(xiàn)場對屏蔽網(wǎng)格的接地進(jìn)行測量，接地阻值為2.9Ω，說明接地良好，從氣象資料上了解到建筑物所處的該地區(qū)雷暴日為50.4 d／a，經(jīng)計(jì)算該建筑物的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為0.022次／a，應(yīng)確定為第三類防雷建筑物。

2.2 屏蔽網(wǎng)屏蔽效能的計(jì)算

屏蔽網(wǎng)屏蔽效能的計(jì)算需考慮雷電擊在建筑物機(jī)房上與擊在機(jī)房附近兩類情況。

（1）雷電擊在建筑物機(jī)房附近

首先確定雷電擊在建筑物附近的最小距離，由于該建筑物四周空曠，為孤立的建筑物，所以只考慮該建筑物進(jìn)行計(jì)算。由圖所示。

圖 取決于滾球半徑和建筑物高度的最小距離

雷電擊在建筑物附近的最小距離Sa如式（1）所示：

式（1）中，R為滾球半徑，m；H為建筑物的高度，m。

基于雷電的電氣－幾何模型［3］，滾球半徑即為雷電的最后閃擊距離（擊距）與雷電流幅值i0的關(guān)系如式（2）所示：

式（2）中，R為滾球半徑，m；i0為雷電流幅值，kA。

將式（2）帶入式（1）。則，雷電擊在建筑物附近的最小距離Sa如式（3）所示：

依照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》給出的計(jì)算公式，建筑物有屏蔽時(shí)，其格柵形屏蔽網(wǎng)大空間內(nèi)的磁場強(qiáng)度H1如式（4）所示：

其中，

式（4）、式（5）中，H1為格柵形屏蔽網(wǎng)大空間內(nèi)的磁場強(qiáng)度，A／m；i0為雷電擊在建筑物附近的雷電流幅值，A；Sa為雷擊點(diǎn)與建筑物機(jī)房的最小距離，m；w為機(jī)房屏蔽網(wǎng)的網(wǎng)格寬度，m；r為機(jī)房屏蔽網(wǎng)格導(dǎo)體的半徑，m。

將式（3）帶入式（4），統(tǒng)一雷電流單位為安培（A），則得出格柵形屏蔽網(wǎng)大空間內(nèi)的磁場強(qiáng)度H1與雷電流i0的關(guān)系。其關(guān)系如式（6）所示：

式中，i0的單位為A。由式（6）可知，格柵形屏蔽網(wǎng)大空間內(nèi)的磁場強(qiáng)度H1與雷電流i0成正相關(guān)的關(guān)系，即雷電流i0越大，則格柵形屏蔽網(wǎng)大空間內(nèi)的磁場強(qiáng)度H1越大。因該建筑物為第三類防雷建筑物，因此，最大預(yù)計(jì)雷電流幅值為100kA。

由該建筑物及機(jī)房屏蔽網(wǎng)的檢測基本情況可知，機(jī)房屏蔽網(wǎng)的網(wǎng)格寬度w＝0.6m，機(jī)房屏蔽網(wǎng)格導(dǎo)體的半徑r＝0.004m，建筑物的高度H＝5m。取i0＝100 kA，則計(jì)算出該建筑物格柵形大空間內(nèi)的磁場強(qiáng)度H1為358.74（A／m）。

（2）雷電直接擊在建筑物上

首先確定雷電擊在建筑物機(jī)房上的最大雷擊電流值。因該建筑物為孤立的建筑物，周邊沒有建構(gòu)筑物影響較大的雷電流擊到該建筑物，因此，預(yù)計(jì)最大的雷電流都可能擊到該建筑物。該建筑物為第三類防雷建筑物，所以雷電擊在該建筑物機(jī)房上的最大雷擊電流值為100kA。

依照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》給出的計(jì)算公式，建筑物機(jī)房內(nèi)某點(diǎn)的磁場強(qiáng)度H2為如式（7）所示：

式中，H2為建筑物機(jī)房內(nèi)某點(diǎn)的磁場強(qiáng)度，A／m；i0為打在建筑物上的最大雷電流，A；kH為形狀系數(shù)取kH＝0.01）；dw為所確定點(diǎn)距機(jī)房屏蔽壁的最短距離，m；dr為所確定點(diǎn)距機(jī)房屏蔽頂?shù)淖疃叹嚯x，m；w為機(jī)房屏蔽網(wǎng)的網(wǎng)格寬度，m。

且式（7）僅對距屏蔽格柵有一安全距離的安全空間內(nèi)有效，電子系統(tǒng)應(yīng)僅安裝在安全空間內(nèi)，安全距離按式（8）或式（9）計(jì)算。

當(dāng)SF≥10時(shí)：

SF＜10時(shí)：

經(jīng)式（5）計(jì)算得：SF＝19.75，因SF≥10，所以，帶入式（8），得：ds＝1.185（m）

也就是說電子系統(tǒng)應(yīng)安裝在安全離屏蔽壁或屏蔽頂至少1.185m的空間內(nèi)，離墻壁1m以上的距離也是防雷對電子系統(tǒng)在機(jī)房內(nèi)安裝的基本要求。所以，取dw＝1.185m，dr＝1.185m，將w＝0.6m，i0＝100 kA代入式（7），可得機(jī)房屏蔽網(wǎng)大空間內(nèi)最壞情況的磁場強(qiáng)度值，經(jīng)計(jì)算，H2值為465.12（A／m）。

2.3 屏蔽網(wǎng)屏蔽效能的判別

《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》與《計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范》［4］對電子計(jì)算機(jī)機(jī)房內(nèi)磁場干擾環(huán)境場強(qiáng)提出了要求，其機(jī)房內(nèi)磁場干擾環(huán)境場強(qiáng)不應(yīng)大于800（A／m）。

由上述計(jì)算可知，當(dāng)雷電擊在建筑物機(jī)房附近時(shí)，其該建筑物機(jī)房內(nèi)最壞情況的磁場強(qiáng)度H1為358.74（A／m）；當(dāng)雷電直接擊在建筑物上時(shí)，其該建筑物機(jī)房內(nèi)最壞情況的磁場強(qiáng)度H2為465.12（A／m）。均小于800（A／m），因此，檢測結(jié)果為該屏蔽網(wǎng)的屏蔽效能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)束語

1）采用《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》給出的計(jì)算方法對建筑物機(jī)房雷擊電磁脈沖屏蔽效能進(jìn)行檢測，是《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》給出的屏蔽網(wǎng)雷擊電磁脈沖屏蔽效能的一種有效檢測方法。

2）由上述檢查、測試與計(jì)算過程可知，該方法的使用有一定的前提條件，其前提條件是需準(zhǔn)確獲悉其屏蔽網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與材料規(guī)格。

3）為驗(yàn)證該計(jì)算方法的準(zhǔn)確性，應(yīng)開展計(jì)算與測試方法的比對研究，確認(rèn)上述計(jì)算方法的誤差范圍，以進(jìn)一步完善屏蔽效能的檢測工作。