民用建筑中電磁兼容問題常見解決辦法

文｜上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 周建華

電磁輻射是由空間共同移送的電能量和磁能量所組成，而該能量是由電荷移動(dòng)所產(chǎn)生的；民用建筑項(xiàng)目中變電所內(nèi)變配電設(shè)備及電子信息機(jī)房內(nèi)的電子信息設(shè)備在工作過程中會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，當(dāng)電磁輻射的強(qiáng)度達(dá)到一定值后，必然會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染，這就是電磁污染。而民用建筑是我們經(jīng)常出入的場所，與我們的生活、工作關(guān)系非常密切，我們與它們接觸的時(shí)間又比較長，因此，民用建筑電磁兼容問題是設(shè)計(jì)人員在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中所必須考慮的，所以對(duì)電磁輻射的抑制技術(shù)措施越來越受到人們的重視和關(guān)注。

1 變配電所電磁輻射的防治措施

目前，在我們的民用建筑中，通常把變配電室設(shè)置在大樓的地下一層或一層，甚至有時(shí)設(shè)置在大樓的中間層，這樣應(yīng)用可能會(huì)帶來一些電磁干擾的隱患問題，比如鄰近房間的電子設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)作、鄰近住戶的電視等電子設(shè)備出現(xiàn)屏幕抖動(dòng)、一些弱電系統(tǒng)一直無法調(diào)試正常等狀況。導(dǎo)致這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因有很多，其中就有可能是由于變配電系統(tǒng)產(chǎn)生的低頻磁場干擾了計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的正常工作，電流越大，距離越近，產(chǎn)生的干擾磁場就越強(qiáng)，對(duì)設(shè)備的影響就越大。

筆者從技術(shù)角度出發(fā)，采取以下措施來抑制變配電所電磁輻射對(duì)周圍環(huán)境的影響。

（1）遠(yuǎn)離受擾對(duì)象

遠(yuǎn)離受擾對(duì)象是將變配電室單獨(dú)置于樓外一定距離，增加輻射源與受擾對(duì)象之間的距離，由于場強(qiáng)與距離的平方成反比，使用這種方法能大大降低電磁輻射的影響。

住宅小區(qū)戶外箱式變電站的設(shè)置就是一個(gè)實(shí)例。由于經(jīng)濟(jì)利益的影響，目前住宅小區(qū)的建筑密度都比較大，小區(qū)室外10kV變配電所位置的選擇往往十分困難。既要考慮供電半徑、便于出線等要求，又要考慮噪聲污染、電磁污染等要求。在設(shè)計(jì)中除選用低噪音產(chǎn)品外，在防止工頻電磁污染方面，由于我們目前沒有10kV變配電所周圍的磁場強(qiáng)度的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，因此只能按國家《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第5.2.2條：“民用建筑與所屬單獨(dú)建造的終端變電所、煤氣鍋爐房的防火間距可按本規(guī)范第5.2.1條執(zhí)行。”第5.2.1條中規(guī)定：一、二級(jí)耐火建筑之間的防火間距為6m；一、二級(jí)耐火建筑與三級(jí)耐火建筑的防火間距為7m；一、二級(jí)耐火建筑與四耐火建筑的防火間距為9m。土建變電所的耐火等級(jí)一般為一、二級(jí)，而箱式變電站的耐火等級(jí)卻難以確定。為了安全起見，我們應(yīng)按最大防火間距考慮：即小區(qū)戶外箱式變電所與居民住宅的間距控制在9m以上，可以大大降低變配電站電磁輻射的影響。

當(dāng)然這種戶外箱式變電站設(shè)置方法的局限性也是顯而易見的，在民用建筑特別是居住建筑中，由于受到建筑總體規(guī)劃與建筑容積率等多方面的限制，變配電室往往都無法單獨(dú)設(shè)置。一般民用建筑變配電室都設(shè)置在地下室或超高層建筑的相關(guān)設(shè)備層，遠(yuǎn)離受擾對(duì)象的實(shí)現(xiàn)只能通過增加變配電室相關(guān)設(shè)備層的層高，實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備與上一層之間距離的增加，這種層高增加的方式肯定會(huì)使工程的建筑成本大大提高，有時(shí)也會(huì)受大樓規(guī)劃限高的限制，因此樓內(nèi)變配電室遠(yuǎn)離受擾對(duì)象這種方法是存在很大的局限性。

（2） 限制輻射源的產(chǎn)生

在變配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量優(yōu)化配電方案，可以大大限制輻射源的產(chǎn)生。在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量做到分散配電以降低局部電流；盡量避免選擇大功率變壓器；同時(shí)做好諧波控制，使諧波電壓畸變率不要超過國家標(biāo)準(zhǔn)，把電源電壓畸變率控制在盡可能低的程度。同時(shí)變配電所設(shè)備選擇時(shí)應(yīng)盡量采用輻射少的設(shè)備，減少電磁輻射的產(chǎn)生。盡可能采用三相設(shè)備，減少分相設(shè)備的使用。若使用分相設(shè)備，應(yīng)盡量壓縮相間距離，使用三相共箱GIS設(shè)備效果會(huì)更好。

變配電所合理的電氣設(shè)計(jì)能使感應(yīng)電磁輻射處于合理的水平，有效的抑制變配電所的電磁輻射。但是這些方法往往受到客觀因素的限制，比如為減少變壓器功率而增加變壓器臺(tái)數(shù)，有時(shí)會(huì)犧牲配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性；還有，由于系統(tǒng)的諧波與末端負(fù)載的性質(zhì)緊密相關(guān)，隨著非線性負(fù)載的增加，諧波畸變就不可避免，因而這種方法也有其局限性。

（3）切斷電磁波傳輸?shù)穆窂剑雌帘坞姶挪ǎ?/p>

《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 16-2008，以下簡稱“民規(guī)”）第22.1.3條規(guī)定：“易受輻射的電子設(shè)備，不應(yīng)與潛在的電磁騷擾源貼近布置”，潛在的電磁騷擾源就包括我們變配電室里而的電力變壓器、大電流饋電干線等。第22.2.5條規(guī)定“居住建筑與公共建筑中的人員密集場所宜按一級(jí)電磁環(huán)境應(yīng)用，當(dāng)不符合規(guī)定時(shí)，應(yīng)采取有效措施”，一級(jí)電磁環(huán)境是指在該電磁環(huán)境下長期居住或工作，人員的健康不會(huì)受到損害。第4.9.6條規(guī)定“當(dāng)變配電所與上、下或貼鄰的居住、辦公房間僅有一層樓板或墻體相隔時(shí)，變配電所應(yīng)采取屏蔽、降噪等措施”。因此，當(dāng)室內(nèi)電磁場強(qiáng)度超過國家規(guī)范規(guī)定極限值（參見民規(guī)第22.2.5條列表數(shù)值），或者當(dāng)相鄰的電子信息機(jī)房受到干擾時(shí)，應(yīng)該作相應(yīng)的屏蔽方法。

下面詳細(xì)論述一下變配電室電磁屏蔽的注意事項(xiàng)以及幾種變配電室電磁屏蔽的通常做法：

在樓板或墻面敷設(shè)金屬網(wǎng)或密閉金屬裝置如鐵皮，并與接地裝置連接。工程中可以直接利用結(jié)構(gòu)樓板內(nèi)的板筋做屏蔽體，并與接地裝置連接，以屏蔽變配電室對(duì)相鄰上下層房間的干擾。但是利用板筋做屏蔽體的辦法，雖然有其簡單方便的一面，但它受板筋網(wǎng)格限制，也有其局限性的一面。如果采用鋼板做屏蔽體，那么屏蔽效果將大大提高，但建筑成本會(huì)增加，通常建設(shè)方會(huì)根據(jù)需要選擇不同的屏蔽做法。

在樓板或墻面刷屏蔽涂料。屏蔽涂料通常是由兩種或兩種以上的合金構(gòu)成的，屏蔽涂料的導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性越好，屏蔽效能越高。當(dāng)然，屏蔽涂料也有其局限性的一面，在遇到玻璃門窗時(shí)不適合使用，這時(shí)，我們可采用透光性好的電磁屏蔽透明薄膜，既有屏蔽效果，又不影響采光。

供配電系統(tǒng)內(nèi)所有高低壓電源電纜都應(yīng)敷設(shè)在金屬線槽或鋼管中，線槽或鋼管應(yīng)可靠的與接地系統(tǒng)連接，這樣既可以保證安全，又能兼顧抑制電磁輻射等電磁兼容問題。

2 電子信息機(jī)房電磁輻射的防治措施

民用建筑內(nèi)電子信息機(jī)房擔(dān)負(fù)著極其重要的任務(wù)，確保數(shù)據(jù)安全以及機(jī)房設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)與企業(yè)的效益息息相關(guān)，電子信息機(jī)房設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)以及電子信息機(jī)房設(shè)備的電磁兼容性就顯得非常重要。但信息設(shè)備芯片的集成度在不斷提高，機(jī)房內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)模龐大，設(shè)備繁多，機(jī)房周圍環(huán)境中電磁干擾源也在增加，致使機(jī)房內(nèi)的電磁屏蔽問題已不容忽視。

筆者從以下幾個(gè)方面提出了對(duì)電子信息機(jī)房電磁兼容問題的常見設(shè)計(jì)方法。

（1）距離防護(hù)

根據(jù)電磁場強(qiáng)度在傳播過程中隨距離的加大衰減很快的原理，可以采取將計(jì)算機(jī)置于遠(yuǎn)離任何輻射源的地方的做法，這是簡而易行的措施。距離防護(hù)實(shí)質(zhì)是關(guān)于計(jì)算機(jī)房的地址選擇問題，根據(jù)技術(shù)要求，電子信息機(jī)房場地選擇應(yīng)當(dāng)具備：

該場地能保證在電子信息機(jī)房的附近環(huán)境空間場強(qiáng)控制在1V/m，穩(wěn)定磁場強(qiáng)度在100e以下。

電子信息機(jī)房避免設(shè)在建筑物的高層，宜在大樓的低層中心部位，并盡量遠(yuǎn)離建筑物的結(jié)構(gòu)柱子（主引下線），即設(shè)置在雷電防護(hù)區(qū)的LPZ2或LPZ3區(qū)域內(nèi)，并妥善保證低阻抗接地。

（2）屏蔽防護(hù)

電子信息機(jī)房可根據(jù)防雷分區(qū)和信息系統(tǒng)設(shè)備的要求，將機(jī)房做成全屏蔽（外部屏蔽）、部分屏蔽、局部屏蔽、設(shè)備及管線屏蔽，有效抑制電磁輻射并保護(hù)數(shù)據(jù)安全。

首先強(qiáng)調(diào)的是屏蔽與接地應(yīng)當(dāng)是互為一體的不可分割的，這一點(diǎn)無論在設(shè)計(jì)，還是施工中都必須統(tǒng)一起來。電子信息機(jī)房的屏蔽與接地是極為重要的關(guān)鍵措施，屏蔽機(jī)房一方面可以防止外界電磁場干擾或破壞電子信息系統(tǒng)的工作，另一方面又可以防止機(jī)房內(nèi)計(jì)算機(jī)信息的泄漏與失密。

采取完善的屏蔽技術(shù)，主要包含下述內(nèi)容：

◆ 屏蔽機(jī)房必須是全屏蔽，實(shí)現(xiàn)整個(gè)屏蔽機(jī)房電氣一體化；

◆ 所有電源線路必須濾波，盡量使用高抗干擾電源；

◆ 信號(hào)線路濾波；

◆ 良好的接地技術(shù)，且交流接地、直流接地、防雷接地、電磁接地等接地線設(shè)計(jì)合理，分別設(shè)置，互不相連，互不代替。

（3）接地防護(hù)

沒有電磁屏蔽要求的普通電子信息機(jī)房可以采用合理的接地方式來解決電磁兼容的問題。GB 2887-2000《電子計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范》第4.4.2條：“接地電阻及相互關(guān)系要求，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直流工作地，接地電阻應(yīng)按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具體要求確定；交流工作接地，接地電阻不應(yīng)大于4Ω；安全保護(hù)接地，接地電阻不應(yīng)大于4Ω；防雷接地電阻不應(yīng)大于10Ω。諸地之間的關(guān)系及接法應(yīng)依不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求而定?！苯拥胤雷o(hù)式電磁兼容防護(hù)中最重要的環(huán)節(jié)，電子信息系統(tǒng)機(jī)房內(nèi)防雷接地與交流工作接地、直流工作接地、安全保護(hù)接地共用一組接地裝置時(shí)，接地裝置的接地電阻值必須按接入設(shè)備中要求的最小值確定。

（4）靜電防護(hù)

電子信息系統(tǒng)機(jī)房應(yīng)做好防護(hù)措施，除采用防靜電活動(dòng)地板外，其他不使用防靜電活動(dòng)地板的房間可鋪設(shè)防靜電地面，其靜電耗散性能長期穩(wěn)定，且不應(yīng)起塵。電子信息系統(tǒng)機(jī)房內(nèi)所有設(shè)備的金屬外殼、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結(jié)構(gòu)等必須進(jìn)行等電位連接并接地。等電位連接時(shí)靜電防護(hù)的必要措施，在電子信息系統(tǒng)機(jī)房內(nèi)不應(yīng)存在對(duì)地絕緣的孤立導(dǎo)體。電子信息機(jī)房內(nèi)防靜電地板、座椅、工作臺(tái)面、防靜電地板支架都應(yīng)與等電位連接體相連。

3 結(jié)束語

通過以上論述，筆者簡要介紹了目前民用建筑內(nèi)電磁兼容現(xiàn)象以及對(duì)其采取的電磁防護(hù)方法?？傊覀兊哪繕?biāo)是保持民用建筑內(nèi)環(huán)境的清潔安全，使空間電磁場分布不使人身受到傷害，電氣電子設(shè)備之間能實(shí)現(xiàn)正常、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。隨著科技的迅速發(fā)展，相信在不遠(yuǎn)的將來電磁兼容防護(hù)技術(shù)將進(jìn)一步完善，許多研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家會(huì)開發(fā)出更多、更有效防電磁輻射的民用產(chǎn)品，電磁輻射對(duì)人類健康的危害將逐漸減少，從而我們的生活品質(zhì)將能達(dá)到更高的水平，我們的生產(chǎn)活動(dòng)將更加安全與高效。