某建筑物機房雷擊電磁脈沖屏蔽效能的檢測

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學院湖北分院）

0 引言

電磁屏蔽是保證建筑物內電子信息系統正常運行而不受雷電干擾或損壞的重要措施。建筑物利用鋼筋或專門設置的屏蔽網是電磁屏蔽措施的一種，其作用大小由屏蔽效能來度量。度量方法可用計算法，這也是《建筑物防雷裝置檢測技術規范》給出了一種屏蔽網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雷擊電磁脈沖屏蔽效能檢測，因此，防雷檢測人員對屏蔽網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，對某建筑物機房雷擊電磁脈沖屏蔽效能的檢測做個介紹，以期對防雷檢測人員在屏蔽網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

建筑物機房屏蔽效能的檢測方法是：首先查看設計圖紙，核查屏蔽網格的尺寸與接地設計；第二步用接地電阻測試儀測試屏蔽網格的接地情況，看是否符合接地阻值的要求；第三步是計算機房內雷擊磁場強度；第四步是依據標準值與實際的計算值進行比較判別。

機房內雷擊磁場強度計算可依照《建筑物防雷設計規范》中給出的計算方法［2］，計算雷電擊在機房附近或擊在建筑物機房上時機房內雷擊磁場強度。

雷電擊在機房附近時機房內雷擊磁場強度的計算首先應確定雷電擊在建筑物附近的最小距離，其最小距離可根據周圍存在的建構筑的高度和與本建筑物的間隔距離，按建筑物機房的防雷類別及高度等，按滾球法確定。

雷電擊在建筑物機房上時機房內雷擊磁場強度的計算首先應確定雷電擊在建筑物機房上的最大雷擊電流值，其值可根據周圍存在的建構筑的高度與本建筑物的間隔距離，依據建筑物機房的防雷類別，按滾球法確定。

2 某建筑物機房屏蔽網的檢測

2.1 建筑物及屏蔽網基本情況檢測

通過查看設計圖紙，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行防雷設計，整個建筑物設有一尺寸為0.6m×0.6m屏蔽網格，屏蔽網格的材料規格為Ф8的圓鋼，接地電阻設計為4Ω。從現場了解到，該建筑物機房位于鐵路旁，四周空曠，為孤立的建筑物。測其建筑物長、寬、高與設計值一致。現場對屏蔽網格的接地進行測量，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雷暴日為50.4 d／a，經計算該建筑物的年預計雷擊次數為0.022次／a，應確定為第三類防雷建筑物。

2.2 屏蔽網屏蔽效能的計算

屏蔽網屏蔽效能的計算需考慮雷電擊在建筑物機房上與擊在機房附近兩類情況。

（1）雷電擊在建筑物機房附近

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行計算。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《建筑物防雷設計規范》給出的計算公式，建筑物有屏蔽時，其格柵形屏蔽網大空間內的磁場強度H1如式（4）所示：

其中，

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

將式（3）帶入式（4），統一雷電流單位為安培（A），則得出格柵形屏蔽網大空間內的磁場強度H1與雷電流i0的關系。其關系如式（6）所示：

式中，i0的單位為A。由式（6）可知，格柵形屏蔽網大空間內的磁場強度H1與雷電流i0成正相關的關系，即雷電流i0越大，則格柵形屏蔽網大空間內的磁場強度H1越大。因該建筑物為第三類防雷建筑物，因此，最大預計雷電流幅值為100kA。

由該建筑物及機房屏蔽網的檢測基本情況可知，機房屏蔽網的網格寬度w＝0.6m，機房屏蔽網格導體的半徑r＝0.004m，建筑物的高度H＝5m。取i0＝100 kA，則計算出該建筑物格柵形大空間內的磁場強度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，周邊沒有建構筑物影響較大的雷電流擊到該建筑物，因此，預計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房上的最大雷擊電流值為100kA。

依照《建筑物防雷設計規范》給出的計算公式，建筑物機房內某點的磁場強度H2為如式（7）所示：

式中，H2為建筑物機房內某點的磁場強度，A／m；i0為打在建筑物上的最大雷電流，A；kH為形狀系數取kH＝0.01）；dw為所確定點距機房屏蔽壁的最短距離，m；dr為所確定點距機房屏蔽頂的最短距離，m；w為機房屏蔽網的網格寬度，m。

且式（7）僅對距屏蔽格柵有一安全距離的安全空間內有效，電子系統應僅安裝在安全空間內，安全距離按式（8）或式（9）計算。

當SF≥10時：

SF＜10時：

經式（5）計算得：SF＝19.75，因SF≥10，所以，帶入式（8），得：ds＝1.185（m）

也就是說電子系統應安裝在安全離屏蔽壁或屏蔽頂至少1.185m的空間內，離墻壁1m以上的距離也是防雷對電子系統在機房內安裝的基本要求。所以，取dw＝1.185m，dr＝1.185m，將w＝0.6m，i0＝100 kA代入式（7），可得機房屏蔽網大空間內最壞情況的磁場強度值，經計算，H2值為465.12（A／m）。

2.3 屏蔽網屏蔽效能的判別

《建筑物防雷裝置檢測技術規范》與《計算機場地通用規范》［4］對電子計算機機房內磁場干擾環境場強提出了要求，其機房內磁場干擾環境場強不應大于800（A／m）。

由上述計算可知，當雷電擊在建筑物機房附近時，其該建筑物機房內最壞情況的磁場強度H1為358.74（A／m）；當雷電直接擊在建筑物上時，其該建筑物機房內最壞情況的磁場強度H2為465.12（A／m）。均小于800（A／m），因此，檢測結果為該屏蔽網的屏蔽效能達到標準要求。

3 結束語

1）采用《建筑物防雷設計規范》給出的計算方法對建筑物機房雷擊電磁脈沖屏蔽效能進行檢測，是《建筑物防雷裝置檢測技術規范》給出的屏蔽網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，其前提條件是需準確獲悉其屏蔽網的結構與材料規格。

3）為驗證該計算方法的準確性，應開展計算與測試方法的比對研究，確認上述計算方法的誤差范圍，以進一步完善屏蔽效能的檢測工作。