民用建筑中电磁兼容问题常见解决办法

文｜上海建筑设计研究院有限公司 周建华

电磁辐射是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成，而该能量是由电荷移动所产生的；民用建筑项目中变电所内变配电设备及电子信息机房内的电子信息设备在工作过程中会产生电磁辐射，当电磁辐射的强度达到一定值后，必然会造成对环境的污染，这就是电磁污染。而民用建筑是我们经常出入的场所，与我们的生活、工作关系非常密切，我们与它们接触的时间又比较长，因此，民用建筑电磁兼容问题是设计人员在项目的设计中所必须考虑的，所以对电磁辐射的抑制技术措施越来越受到人们的重视和关注。

1 变配电所电磁辐射的防治措施

目前，在我们的民用建筑中，通常把变配电室设置在大楼的地下一层或一层，甚至有时设置在大楼的中间层，这样应用可能会带来一些电磁干扰的隐患问题，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等状况。导致这种现象产生的原因有很多，其中就有可能是由于变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工作，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。

笔者从技术角度出发，采取以下措施来抑制变配电所电磁辐射对周围环境的影响。

（1）远离受扰对象

远离受扰对象是将变配电室单独置于楼外一定距离，增加辐射源与受扰对象之间的距离，由于场强与距离的平方成反比，使用这种方法能大大降低电磁辐射的影响。

住宅小区户外箱式变电站的设置就是一个实例。由于经济利益的影响，目前住宅小区的建筑密度都比较大，小区室外10kV变配电所位置的选择往往十分困难。既要考虑供电半径、便于出线等要求，又要考虑噪声污染、电磁污染等要求。在设计中除选用低噪音产品外，在防止工频电磁污染方面，由于我们目前没有10kV变配电所周围的磁场强度的实测数据，因此只能按国家《建筑设计防火规范》第5.2.2条：“民用建筑与所属单独建造的终端变电所、煤气锅炉房的防火间距可按本规范第5.2.1条执行。”第5.2.1条中规定：一、二级耐火建筑之间的防火间距为6m；一、二级耐火建筑与三级耐火建筑的防火间距为7m；一、二级耐火建筑与四耐火建筑的防火间距为9m。土建变电所的耐火等级一般为一、二级，而箱式变电站的耐火等级却难以确定。为了安全起见，我们应按最大防火间距考虑：即小区户外箱式变电所与居民住宅的间距控制在9m以上，可以大大降低变配电站电磁辐射的影响。

当然这种户外箱式变电站设置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，由于受到建筑总体规划与建筑容积率等多方面的限制，变配电室往往都无法单独设置。一般民用建筑变配电室都设置在地下室或超高层建筑的相关设备层，远离受扰对象的实现只能通过增加变配电室相关设备层的层高，实现配电设备与上一层之间距离的增加，这种层高增加的方式肯定会使工程的建筑成本大大提高，有时也会受大楼规划限高的限制，因此楼内变配电室远离受扰对象这种方法是存在很大的局限性。

（2） 限制辐射源的产生

在变配电系统进行设计时应尽量优化配电方案，可以大大限制辐射源的产生。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。同时变配电所设备选择时应尽量采用辐射少的设备，减少电磁辐射的产生。尽可能采用三相设备，减少分相设备的使用。若使用分相设备，应尽量压缩相间距离，使用三相共箱GIS设备效果会更好。

变配电所合理的电气设计能使感应电磁辐射处于合理的水平，有效的抑制变配电所的电磁辐射。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。

（3）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”）第22.1.3条规定：“易受辐射的电子设备，不应与潜在的电磁骚扰源贴近布置”，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。第22.2.5条规定“居住建筑与公共建筑中的人员密集场所宜按一级电磁环境应用，当不符合规定时，应采取有效措施”，一级电磁环境是指在该电磁环境下长期居住或工作，人员的健康不会受到损害。第4.9.6条规定“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”。因此，当室内电磁场强度超过国家规范规定极限值（参见民规第22.2.5条列表数值），或者当相邻的电子信息机房受到干扰时，应该作相应的屏蔽方法。

下面详细论述一下变配电室电磁屏蔽的注意事项以及几种变配电室电磁屏蔽的通常做法：

在楼板或墙面敷设金属网或密闭金属装置如铁皮，并与接地装置连接。工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。但是利用板筋做屏蔽体的办法，虽然有其简单方便的一面，但它受板筋网格限制，也有其局限性的一面。如果采用钢板做屏蔽体，那么屏蔽效果将大大提高，但建筑成本会增加，通常建设方会根据需要选择不同的屏蔽做法。

在楼板或墙面刷屏蔽涂料。屏蔽涂料通常是由两种或两种以上的合金构成的，屏蔽涂料的导电性与导磁性越好，屏蔽效能越高。当然，屏蔽涂料也有其局限性的一面，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。

供配电系统内所有高低压电源电缆都应敷设在金属线槽或钢管中，线槽或钢管应可靠的与接地系统连接，这样既可以保证安全，又能兼顾抑制电磁辐射等电磁兼容问题。

2 电子信息机房电磁辐射的防治措施

民用建筑内电子信息机房担负着极其重要的任务，确保数据安全以及机房设备的正常运转与企业的效益息息相关，电子信息机房设备安全运转以及电子信息机房设备的电磁兼容性就显得非常重要。但信息设备芯片的集成度在不断提高，机房内计算机系统规模庞大，设备繁多，机房周围环境中电磁干扰源也在增加，致使机房内的电磁屏蔽问题已不容忽视。

笔者从以下几个方面提出了对电子信息机房电磁兼容问题的常见设计方法。

（1）距离防护

根据电磁场强度在传播过程中随距离的加大衰减很快的原理，可以采取将计算机置于远离任何辐射源的地方的做法，这是简而易行的措施。距离防护实质是关于计算机房的地址选择问题，根据技术要求，电子信息机房场地选择应当具备：

该场地能保证在电子信息机房的附近环境空间场强控制在1V/m，稳定磁场强度在100e以下。

电子信息机房避免设在建筑物的高层，宜在大楼的低层中心部位，并尽量远离建筑物的结构柱子（主引下线），即设置在雷电防护区的LPZ2或LPZ3区域内，并妥善保证低阻抗接地。

（2）屏蔽防护

电子信息机房可根据防雷分区和信息系统设备的要求，将机房做成全屏蔽（外部屏蔽）、部分屏蔽、局部屏蔽、设备及管线屏蔽，有效抑制电磁辐射并保护数据安全。

首先强调的是屏蔽与接地应当是互为一体的不可分割的，这一点无论在设计，还是施工中都必须统一起来。电子信息机房的屏蔽与接地是极为重要的关键措施，屏蔽机房一方面可以防止外界电磁场干扰或破坏电子信息系统的工作，另一方面又可以防止机房内计算机信息的泄漏与失密。

采取完善的屏蔽技术，主要包含下述内容：

◆ 屏蔽机房必须是全屏蔽，实现整个屏蔽机房电气一体化；

◆ 所有电源线路必须滤波，尽量使用高抗干扰电源；

◆ 信号线路滤波；

◆ 良好的接地技术，且交流接地、直流接地、防雷接地、电磁接地等接地线设计合理，分别设置，互不相连，互不代替。

（3）接地防护

没有电磁屏蔽要求的普通电子信息机房可以采用合理的接地方式来解决电磁兼容的问题。GB 2887-2000《电子计算机场地通用规范》第4.4.2条：“接地电阻及相互关系要求，计算机系统直流工作地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定；交流工作接地，接地电阻不应大于4Ω；安全保护接地，接地电阻不应大于4Ω；防雷接地电阻不应大于10Ω。诸地之间的关系及接法应依不同计算机系统的要求而定。”接地防护式电磁兼容防护中最重要的环节，电子信息系统机房内防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。

（4）静电防护

电子信息系统机房应做好防护措施，除采用防静电活动地板外，其他不使用防静电活动地板的房间可铺设防静电地面，其静电耗散性能长期稳定，且不应起尘。电子信息系统机房内所有设备的金属外壳、各类金属管道、金属线槽、建筑物金属结构等必须进行等电位连接并接地。等电位连接时静电防护的必要措施，在电子信息系统机房内不应存在对地绝缘的孤立导体。电子信息机房内防静电地板、座椅、工作台面、防静电地板支架都应与等电位连接体相连。

3 结束语

通过以上论述，笔者简要介绍了目前民用建筑内电磁兼容现象以及对其采取的电磁防护方法。总之，我们的目标是保持民用建筑内环境的清洁安全，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实现正常、安全、稳定的运行。随着科技的迅速发展，相信在不远的将来电磁兼容防护技术将进一步完善，许多研究机构和生产厂家会开发出更多、更有效防电磁辐射的民用产品，电磁辐射对人类健康的危害将逐渐减少，从而我们的生活品质将能达到更高的水平，我们的生产活动将更加安全与高效。