某建筑物机房雷击电磁脉冲屏蔽效能的检测

黄丁诚 黄克俭 胡双伟

（1.湖北省防雷中心 2.中国气象局气象干部培训学院湖北分院）

0 引言

电磁屏蔽是保证建筑物内电子信息系统正常运行而不受雷电干扰或损坏的重要措施。建筑物利用钢筋或专门设置的屏蔽网是电磁屏蔽措施的一种，其作用大小由屏蔽效能来度量。度量方法可用计算法，这也是《建筑物防雷装置检测技术规范》给出了一种屏蔽网雷击电磁脉冲屏蔽效能检测方法［1］，在日常的防雷检测中由于很少遇到屏蔽网雷击电磁脉冲屏蔽效能检测，因此，防雷检测人员对屏蔽网雷击电磁脉冲屏蔽效能的检测大多不知晓，也未尝试过。为此，对某建筑物机房雷击电磁脉冲屏蔽效能的检测做个介绍，以期对防雷检测人员在屏蔽网雷击电磁脉冲屏蔽效能的检测方面能提供一些帮助。

1 屏蔽效能的检测方法

建筑物机房屏蔽效能的检测方法是：首先查看设计图纸，核查屏蔽网格的尺寸与接地设计；第二步用接地电阻测试仪测试屏蔽网格的接地情况，看是否符合接地阻值的要求；第三步是计算机房内雷击磁场强度；第四步是依据标准值与实际的计算值进行比较判别。

机房内雷击磁场强度计算可依照《建筑物防雷设计规范》中给出的计算方法［2］，计算雷电击在机房附近或击在建筑物机房上时机房内雷击磁场强度。

雷电击在机房附近时机房内雷击磁场强度的计算首先应确定雷电击在建筑物附近的最小距离，其最小距离可根据周围存在的建构筑的高度和与本建筑物的间隔距离，按建筑物机房的防雷类别及高度等，按滚球法确定。

雷电击在建筑物机房上时机房内雷击磁场强度的计算首先应确定雷电击在建筑物机房上的最大雷击电流值，其值可根据周围存在的建构筑的高度与本建筑物的间隔距离，依据建筑物机房的防雷类别，按滚球法确定。

2 某建筑物机房屏蔽网的检测

2.1 建筑物及屏蔽网基本情况检测

通过查看设计图纸，获得如下基本情况：该建筑物长、宽、高分别为10m、10m和5m，按第三类防雷建筑物进行防雷设计，整个建筑物设有一尺寸为0.6m×0.6m屏蔽网格，屏蔽网格的材料规格为Ф8的圆钢，接地电阻设计为4Ω。从现场了解到，该建筑物机房位于铁路旁，四周空旷，为孤立的建筑物。测其建筑物长、宽、高与设计值一致。现场对屏蔽网格的接地进行测量，接地阻值为2.9Ω，说明接地良好，从气象资料上了解到建筑物所处的该地区雷暴日为50.4 d／a，经计算该建筑物的年预计雷击次数为0.022次／a，应确定为第三类防雷建筑物。

2.2 屏蔽网屏蔽效能的计算

屏蔽网屏蔽效能的计算需考虑雷电击在建筑物机房上与击在机房附近两类情况。

（1）雷电击在建筑物机房附近

首先确定雷电击在建筑物附近的最小距离，由于该建筑物四周空旷，为孤立的建筑物，所以只考虑该建筑物进行计算。由图所示。

图 取决于滚球半径和建筑物高度的最小距离

雷电击在建筑物附近的最小距离Sa如式（1）所示：

式（1）中，R为滚球半径，m；H为建筑物的高度，m。

基于雷电的电气－几何模型［3］，滚球半径即为雷电的最后闪击距离（击距）与雷电流幅值i0的关系如式（2）所示：

式（2）中，R为滚球半径，m；i0为雷电流幅值，kA。

将式（2）带入式（1）。则，雷电击在建筑物附近的最小距离Sa如式（3）所示：

依照《建筑物防雷设计规范》给出的计算公式，建筑物有屏蔽时，其格栅形屏蔽网大空间内的磁场强度H1如式（4）所示：

其中，

式（4）、式（5）中，H1为格栅形屏蔽网大空间内的磁场强度，A／m；i0为雷电击在建筑物附近的雷电流幅值，A；Sa为雷击点与建筑物机房的最小距离，m；w为机房屏蔽网的网格宽度，m；r为机房屏蔽网格导体的半径，m。

将式（3）带入式（4），统一雷电流单位为安培（A），则得出格栅形屏蔽网大空间内的磁场强度H1与雷电流i0的关系。其关系如式（6）所示：

式中，i0的单位为A。由式（6）可知，格栅形屏蔽网大空间内的磁场强度H1与雷电流i0成正相关的关系，即雷电流i0越大，则格栅形屏蔽网大空间内的磁场强度H1越大。因该建筑物为第三类防雷建筑物，因此，最大预计雷电流幅值为100kA。

由该建筑物及机房屏蔽网的检测基本情况可知，机房屏蔽网的网格宽度w＝0.6m，机房屏蔽网格导体的半径r＝0.004m，建筑物的高度H＝5m。取i0＝100 kA，则计算出该建筑物格栅形大空间内的磁场强度H1为358.74（A／m）。

（2）雷电直接击在建筑物上

首先确定雷电击在建筑物机房上的最大雷击电流值。因该建筑物为孤立的建筑物，周边没有建构筑物影响较大的雷电流击到该建筑物，因此，预计最大的雷电流都可能击到该建筑物。该建筑物为第三类防雷建筑物，所以雷电击在该建筑物机房上的最大雷击电流值为100kA。

依照《建筑物防雷设计规范》给出的计算公式，建筑物机房内某点的磁场强度H2为如式（7）所示：

式中，H2为建筑物机房内某点的磁场强度，A／m；i0为打在建筑物上的最大雷电流，A；kH为形状系数取kH＝0.01）；dw为所确定点距机房屏蔽壁的最短距离，m；dr为所确定点距机房屏蔽顶的最短距离，m；w为机房屏蔽网的网格宽度，m。

且式（7）仅对距屏蔽格栅有一安全距离的安全空间内有效，电子系统应仅安装在安全空间内，安全距离按式（8）或式（9）计算。

当SF≥10时：

SF＜10时：

经式（5）计算得：SF＝19.75，因SF≥10，所以，带入式（8），得：ds＝1.185（m）

也就是说电子系统应安装在安全离屏蔽壁或屏蔽顶至少1.185m的空间内，离墙壁1m以上的距离也是防雷对电子系统在机房内安装的基本要求。所以，取dw＝1.185m，dr＝1.185m，将w＝0.6m，i0＝100 kA代入式（7），可得机房屏蔽网大空间内最坏情况的磁场强度值，经计算，H2值为465.12（A／m）。

2.3 屏蔽网屏蔽效能的判别

《建筑物防雷装置检测技术规范》与《计算机场地通用规范》［4］对电子计算机机房内磁场干扰环境场强提出了要求，其机房内磁场干扰环境场强不应大于800（A／m）。

由上述计算可知，当雷电击在建筑物机房附近时，其该建筑物机房内最坏情况的磁场强度H1为358.74（A／m）；当雷电直接击在建筑物上时，其该建筑物机房内最坏情况的磁场强度H2为465.12（A／m）。均小于800（A／m），因此，检测结果为该屏蔽网的屏蔽效能达到标准要求。

3 结束语

1）采用《建筑物防雷设计规范》给出的计算方法对建筑物机房雷击电磁脉冲屏蔽效能进行检测，是《建筑物防雷装置检测技术规范》给出的屏蔽网雷击电磁脉冲屏蔽效能的一种有效检测方法。

2）由上述检查、测试与计算过程可知，该方法的使用有一定的前提条件，其前提条件是需准确获悉其屏蔽网的结构与材料规格。

3）为验证该计算方法的准确性，应开展计算与测试方法的比对研究，确认上述计算方法的误差范围，以进一步完善屏蔽效能的检测工作。