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高压试验室电磁屏蔽改造措施分析

文档作者：许桂敏毋向辉文档来源：中联西北工程设计研究院		点击数：	更新时间： 2021年12月16日
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No.l ^ ol3 (Serial \o. I )2012
高压试验室电磁屏蔽改造措施分析
许桂敏，毋向辉
（中联西北工程设计研究院，陕西西安710082）
扌商 要：为减少对外界的电磁干扰，高压试验室应有良好的屏蔽系统。结合某高 压试验室的电磁屏蔽改造工程，介绍了试验时产生的电磁场对外界电气电子设备 的影响，分析了影响空间电磁屏蔽效果的因素，提出了加装屏蔽网、改善接地系统 及增加浪涌保护器等有效措施。改造后的试验室在设备运行时极大程度地减少 了对外界电气电子设备正常工作的影响，给该类型试验室的电磁屏蔽防护设计工 作提供了一定的指导。
关键词：高压；试验室；电磁屏蔽；改造
中图分类号:TH 856 文献标志码：B 文章编号:1674^417（2012）014）031-03

0引言
电磁屏蔽是対两个空间区域之间进行金属 的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域 对另 个区域的感应和辐射。具体而言,是用屏 蔽板体（或屏蔽网）制成六而体，将电磁波限制在 一定的空间范国内使其电磁场的能从…面传 到另 训时受到很大的衰减，从而防止内部干扰 电磁场向外部扩散或内部设备受到外界电磁场 的影响。
本文以某高压试验室的电磁屏蔽改造工程 为例，介绍了试验室改造前进行放电试验时产生 的电磁场对外界电气电子设备的影响，详细分析 「影响空间电磁屏蔽效果的主要因素，提出加装 屏蔽网、改善接地系统及增加相应的电源、信号 浪涌保护器等有效措施。经改造后的试验室有 效地减少了放电试验时对外界电气电子设备正 常匚作的影响，nf以给该类型试验室的电磁屏蔽 防护设计提供一定的指导。
1某高压试验室概况
受办公场地的限制，该高爪试验室设置在科
研办公综合楼的1层（共6层），如图1所示.
 
图1	1层平面图（比例为

试验室尺寸约为20 m x5.5 m x4 ni （氏x 宽x高），内有冲击电流发生器和冲击电压发生 器各I台，分別用来产生模拟直击雷参数的 10/350 $、8/20 |xs冲击大电流及1.2/50 ps冲击 电压，操作间及配电箱设置在相邻的控制室内。 试验室内部安装有暖气片及水管等金属设备，电 话、网络机房置于2层。
在安装该套高压设备的同时，仅对室内的接 地系统进行了初步改造:在地面F敷设水平金属 接地网，与建筑已有的接地装置可靠连接,并有若 I ：接线端子引出地面，用作试验时的就近接地。

毋向辉（1974—），男，高级工程师，从事电气设计。

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No」Vol.3 (Serial No.l )2012

2高压试验室电磁屏蔽效果影响因素及 改造措施
2.1试验室运行状况分析
在对设备进行调试时,出现该楼的电梯控制 模块及网络电话交换机存在烧毁的现象。根据 建筑物内设备管道的布置，以及GB 50057—2010 《建筑物防雷设计规范》中对防雷区的划分，推测 相关设备被烧毁的原因可能有以下几种:试验室 进行模拟直击雷放电试验时，室内等同防雷LPZ0 区电容器放电所产生的强电磁波穿透未加装屏 蔽设备的墙体，在进出室内的导线或金属管道上 产生感应过电压，过电压沿导线或金属管道窜入 电梯控制箱及网络电话交换机中，弱电设备由于 耐压较低而被过电压击穿。
高压试验室的建筑电气主要涉及屏蔽、接地 及安全三个方面［切。高压试验室的屏蔽及接地 系统设计是否合理,是高压试验室能否良好运行 的关键。
为消除该设备使用时对外部的不利影响，需 要对试验室的电磁屏蔽系统进行改善，综合建筑 物的实际情况及经济因素，根据GB 50057—2010 《建筑物防雷设计规范》中防雷击电磁脉冲对屏 蔽、接地和等电位联结的要求，提出了对试验室 进行屏蔽、改善接地系统及增加浪涌保护器等合 理措施。
2・2屏蔽措施
试验室进行试验时，内部等同LPZO防雷区， 仅靠金属物及混凝土钢筋等自然构件构成房间 的空间屏蔽已不能满足防雷电电磁脉冲的要求， 不同的屏蔽材料对提高电磁屏蔽效能有不同的 作用。目前常用的电磁屏蔽材料主要有以下几 种M :
（1）	金属材料，如铁、铝、锌、铜、钢及其合金 等。不同的金属材料，其屏蔽参数也不相同。采 用金属材料作屏蔽网，网孔越密，屏蔽效果越好, 采用整体的金属壳屏蔽的效果最好，但所用材料 也随网孔的加密而增加，同时屏蔽层的重量也随 之增加。另外，由于金属材料的可塑性相对较 差、易腐蚀、难于调节屏蔽效能等缺点，不能满足 一些特殊要求。
（2）	导电高分子材料,可分为复合型导电高 分子材料和本征型导电高分子材料。该材料的 主要屏蔽特征为吸收损耗，与金属材料的反射损 耗特征不同。将本征型导电高分子与金属材料 的复合，可极大地提高其电磁干扰屏蔽效能，同 时可控制屏蔽材料的吸收、反射损耗比。
（3）软体电磁屏蔽材料。软体电磁屏蔽材 料是目前国内高新技术电磁屏蔽、防辐射材料。 它主要应用于计算机中心、通信指挥中心、医疗、 电子等需要电磁屏蔽的有关设施,可有效地克服 传统屏蔽室用钢板制造、工作造价高、施工难度 大、推广难、不便拆装移动等难点。常用的软体 电磁屏蔽、防辐射材料主要有铜镰布、导电海绵、 导电网纱、纯铜布及纯镰布等。
对于屏蔽系统，所选择的屏蔽材料对其屏蔽 性能和成本影响都很大。在设计屏蔽系统时，需 要深入了解不同屏蔽材料的特性。对这些材料 不同性能的理解，有助于选择合适的材料以满足 应用要求。
该改造工程综合考虑了室内设备布置、造 价、屏蔽效能及施工工艺等方面的因素，选用单 层钢板网（网孔尺寸为25 mmx9 mm）做屏蔽材 料，沿试验室垂直方向的内墙明敷，屏蔽体与接 地系统采用绝缘层隔离。在试验时，屏蔽体采用 一点接地形式。
2.3接地措施
接地是高压试验室的重要组成部分，就高压 试验来说，良好的接地能起到均压、固定电位的 作用。高压试验室的接地系统设计是否合理，是 高压试验室能否良好运行的关键要素之一。
我国电力行业标准DL 408—1991（电业安全 工作规程（高压试验室部分）》规定⑸：高压试验 室（场）必须有良好的接地系统，以保证高压试验 的测量准确度和人身安全，接地电阻不超过 0.5 Q。因此,高压试验室应有良好的接地装置以 满足工作接地和保护接地的需要。
接地是指通过可靠的金属引线接到接地装 置，该接地装置应有足够小的接地电阻值。工作 接地是指为了保证试验设备及试验系统的正常 工作,保持系统电位的稳定而设置的接地，如屏 蔽室的接地、分压器的接地等。保护接地是指设 备金属外壳的接地、悬浮金属物体的接地或闲置 暂时不用的电容器两极的短路接地等，其作用是

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设备由于绝缘不良而使其金属外壳意外带电时, 可将其对地电压限制在规定的安全范围内，以消 除或减小电击的危险性;另一作用是消除感应电 产生的触电危险性。
对于高压试验室来说，难以且无必要把工作 接地装置和保护接地装置分开。该试验室的接 地电阻经测量满足不大于0.5 n的要求，所以地 面以下的接地系统未做改动，重点对外露设备进 行可靠接地，以实现可带电设备的等电位。具体 做法为:先沿房间内墙距地50 mm处设置一圈规 格为50 mm x5 mm(宽x厚)的接地汇流铜排，并 与屏蔽网和原有接地装置可靠连接;将试验室内 的金属门窗的下端通过截面为16 mm2铜编织线 与接地汇流铜排可靠连接；将暖气片和水管通过 截面为16 mm2导线与接地汇流铜排可靠连接。
2.4等电位联结
防雷等电位联结是将分开的诸金属导体直 接用连接导体或经浪涌保护器连接到防雷装置 上以减小雷电流引发的电位差。浪涌保护器并 联在被保护设备两端，通过泄放浪涌电流、限制 浪涌电压来保护电气电子设备。
根据GB 50057—2010(建筑物防雷设计规 范》和GB 50343—2004(建筑物电子信息系统防 雷技术规范》的规定，穿越防雷区界面的所有导 电物、电气和电子系统的线路均应在界面处做等 电位联结，并在每层的配电箱处装设相应等级试 验的浪涌保护器。在试验室加装屏蔽后，试验室 以外的楼层等同LPZ1防雷区，因此需要在LPZ0 区与第一防护区(LPZ1)交界处安装通过I级分 类试验的浪涌保护器或限压浪涌保护器作为一 级保护。
通过对2层的网络电话机房进行调查发现， 交换机柜未装设浪涌保护器，而电梯机房配电箱 内的浪涌保护器已失效。分别在电梯机房配电 箱内更换人(8/20 a) =60 kA的电源I级三相 浪涌保护器；网络电话机房配电箱增加人(8/20 阴)=60 kA的电源I级三相浪涌保护器,交换机 柜增加/n(8/20 |xs) =3 kA信号浪涌保护器。
此外，从安全方面考虑,建议相关的管理人员 对建筑的接地系统、楼层配电箱、电梯配电控制箱 及网络机房配电箱的浪涌保护器进行定期检查测 量,且雷雨天气不能进行相关的高压试验。
3结语
该试验室屏蔽系统改造完成并运行至今，高 压设备使用时，外界的电气电子设备运行正常, 说明该电磁屏蔽系统改造措施非常有效,为该类 型试验室的电磁屏蔽防护设计工作者提供了一 些指导和参考。

[1]	谈莹•高压试验厅的屏蔽设计[J] •低压电器, 2009(20) : 48-51.
[2]	周惠黎•高压试验厅的电气安全设计[J]・低压电 器,2008(6):42-44・
[3]	齐峰.高压电磁屏蔽实验室建筑设计研究[J]・现 代企业文化，2010(17) : 131-132・
[4]	04DX101-1 建筑电气常用数据[S]・
[5]	DL 560-1995	电业安全工作规程(高压试验室
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 (下转第38页) 
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No.l Vol3 (Serial No.1) 2012
・产品与应用・

(3) 一般情况下，浪涌保护器的乞、人沁、 /喰、人、电压保护水平等参数应由生产厂商按有 关标准的规定提供。当在线路上多处安装浪涌 保护器时，它们之间的配合宜由厂商提供。当无 准确数据时,电压开关型浪涌保护器和限压型浪 涌保护器之间的线路长度不宜小于10 mo限压 型浪涌保护器之间的线路长度不宜小于5 mo
4结语
随着电子信息技术产品越来越多地渗入到 社会和家庭生活的各个领域，浪涌保护器的使用 范围日益扩大。其可保护电气、电子设备免受雷 电电磁脉冲的破坏,被作为众多高新科技产品的 “保护神”，因此产品本身的安全性、可靠性显得 尤其重要。本文通过分析浪涌保护器的原理、作 用，阐述了浪涌保护器的设计与选型，为电气设 计人员提供了理论依据。

[1]	GB 50057—1994 建筑物防雷设计规范(2000年 版)[S]・
[2]	QX 3—2000气象信息系统雷击电磁脉冲防护规 范[S]・
[3]	GA 267—2000 计算机信息系统雷电电磁脉冲安 全防护规范[S]・
[4]	IEC 1312-3雷电电磁脉冲防护[S]・
[5]	IEC 60364-5-534建筑电气安装电气设备选型与 装设过电压保护器[S]・
[6]	IEC 61643-11低压配电系统电涌保护器——性 能要求与试验方法[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页)
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
［杂志特色】
专业权威可靠引导趋势	发行渠道优越覆盖面广
应用深入实践贴近市场	服务专业细致客户至上

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