对屏蔽系数和安全距离计算公式的理解和探讨-建筑电气2012.8

对屏蔽系数和安全距离计算公式的理解和探讨
马金福 冯志伟 汝洪博 朱奎荣 (湖州市防雷中心，浙江省湖州市 313000)
Comprehension and Study on Calculations Formulas of Shielding Factor and Safe Distance
na Jinfu Feng Zhiwei Ru Hongbo Zhu Kuirong(Huzhou Lightning Protection Center，
Huzhou 3 1 3000，Zhejiang Province，China)
Abstract Some irrational points in the calculation 0 引言
formulas for shielding factor and safe distance are
analyzed： when the radius of steel products has a 各种电子信息设备的广泛应用。为人们的学习、
certain relation with the grid size of the shield， the 生活、工作带来了许多便利，但这些电子设备由于耐
calculated result of the shielding factor may be a 压低、抗干扰能力弱等特点．容易受到雷击电磁脉冲
negative value；for the lightning to strike on the outside 的损害，造成设备故障甚至影响系统的正常运行 ]。
of a grid-shaped large—space shield， when the grid 在对有电子信息系统的建筑进行雷电防护时，屏蔽是
width is larger than 3．13 m．the safe distance will be 降低被保护空间内干扰磁场强度的主要措施，重要的
shortened with the increase of the grid width；when the 电子信息系统机房或对电磁干扰敏感的电子设备，需
grid width is smaller than 2．69 m，the safe distance for 要根据安全距离的计算确定其合理的放置位置。目
the lightning to strike directly on the grid—shaped 前．国内已有很多关于建筑物或其附近遭雷击时．对
large—space shield is smaller than that on the outside of 建筑物内或机房内部电磁环境的分析口 ]，这些分析
the shield． 大多基于 GB 50057—94《建筑物 防雷设计规 范》
Key words Protection of structures against (2000年版)中所给出的屏蔽系数和安全距离计算公
lightning Shielding factor Safe distance 式 ，而并未对公式的正确性或严谨性进行考究 。这势
必会影响到分析的结论。
摘 要 分析屏蔽系数和安全距 离计算公式的 GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》 (以
几个不合理之处：当铜材半径和屏蔽体的网格尺寸符 下简称新 《雷规》)，将 GB 50057—94(以下简称旧
合一定关系时，屏蔽系数的计算结果有可能为负值 ： 《雷规》)中关于屏蔽系数和安全距离计算的内容作了
闪电击于格栅形大空间屏蔽体以外．当网格宽度大于 很大修改 ，部分内容甚至作了颠覆性的改动E6]。为广
3．13 m时，安全距 离随网格宽度增大而减小；网格 大防雷技术人员深入理解此部分修改内容．并在实际
宽度小于2．69m时．雷电直接击在格栅形大空间屏 工作中正确运用公式进行屏蔽效果的分析和机房位置
蔽体上的安全距 离小于雷电击在屏蔽体以外时的安 的合理布局，下面就旧 《雷规》中屏蔽系数和安全距
全距 离 离计算公式的不合理之处进行讨论 ，分析新 《雷规》
关键词 建筑物防雷 屏蔽系数 安全距离 对其进行修订的原因。
作者信息
马金福，男，湖州市防雷中心，高级工程师，主任。
冯志伟，男，湖州市防雷中心，工程师，副主任。
汝洪博，女，湖州市防雷中心，助理工程师。
朱奎荣，男，湖州市防雷中心，助理工程师。
59
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1 关于屏蔽系数公式的探讨 调递减函数 ，即随着 的增大 ，SF减小。在 的取
值范围内，SF恒大于零 ，即网格宽度在 5 in以内总
新、旧 《雷规》第6．3．2条关于磁场强度的衰减 有一定的屏蔽效果。
程度的计算式有相 同的规定 ，闪电击于建筑物 (旧
号
《雷规》称 “格栅形大空间屏蔽”)以外附近，当建筑 暮60
物或房间有屏蔽时，在格栅形大空间屏蔽 内，即在
50
LPZ1区内，磁场强度按下式计算 ：
4O
zr
Hl= (1)
30
=二-
10 。
20
式中：日。—— 无屏蔽 时产生 的无衰减磁场强度 ，
10
A／m：
日 —— 格栅形 大空间屏蔽内的磁 场强度 ， 0 1 2 3 4 5
W／m
A ／m：
图 1 屏蔽系数与网格宽度的关系
SF—— 屏蔽系数 ，dB，按表 1的公式计算。
Fig— Relation graph of shieling factor and grid width
新、旧 《雷规》的主要区别在于对表 1的注释内
1．1．2 钢材在 25 kHz磁场中的屏蔽系数公式
容有所不同，旧 《雷规》中规定了格栅形屏蔽的网格
钢材在 25 kHz磁场 中的计算式与公式 (2)有
宽 的取值范围， ≤5 m；而新 《雷规》取消了
所不同，增加了格栅形屏蔽网格导体半径 r这个参
对 取值的限定，增加了 “当计算式得出的值为负
数 ．即：
数时取 SF=0：若建筑物具有 网格形等电位连接 网
络，SF可增加6 dB”的规定。探究新 《雷规》的修 JsF：20×lg_ (3)
V1 4-18×10—6／r
改原因，首先需要对旧 《雷规》中的规定作分析。
1．1 旧 《雷规》屏蔽系数公式的分析
在公式 (3)中，lg—= 二一 的理论取
1．1．1 钢材在 25 kHz磁场以外的屏蔽系数公式 V1+18×10—6／r
表 1中，除钢材在 25 kHz磁场中的屏蔽系数公 值范围是整个实数域，有正有负，详细讨论如下。
式不同外，其它情况均采用下式进行计算：
当 —=二 大于 1时 ，SF为正值 ，
SF=20×lg(8．5／ ) ( ≤5) (2) 、／1+18×10—6／r
根据公式 (2)可得屏蔽系数 SF随网格 宽度 此时有屏蔽效果
的变化关系，如图 l所示。由图 1可知 ，SF是单
当 V1+18×10一 ／r 等于 1时 ，
SF为零．即当 ：、／丁
表 1 格栅形大空间屏蔽的屏蔽系数
Tab．1 Shielding factor of grid—shaped large—space shielding
时 ，SF=0。对此 式 进 行 化 简计 算 ，
一 曩蠢； 参班簿 嚣 | 尊 曩。|毒尊|
材料 。。 求 得 SF=0时 ，r、 的关 系 式 ，
霪 蠹暴 *≯l嚣曩臻尊簦誓j叠雾雾g _| 囊 兹 |
1V／ 72 。表2列举几个
铜 ，铝 20×lg(8．5／W) 20×lg(8．5／w) ： 25一W 。 。。 。
．
典型数据。
8．5／w
钢 ，n、，1 V 20×lg(8．5／W)

在2012年8月的《建筑电气》期刊中，有一篇文章详细探讨了屏蔽系数与安全距离在建筑工程电气设计中的重要性。屏蔽系数是指在电磁场环境下，某个物体或结构能够有效衰减、抑制电磁波传播的能力参数，通常用于评估电缆、电线等导体在建筑物内部或与其他导体邻近时对电磁干扰（EMI）的控制性能。 文章深入剖析了屏蔽系数的定义、测量方法以及在实际工程中的应用，比如如何通过选择合适的屏蔽材料和结构设计来提高系统的抗电磁干扰能力。同时，针对电气设备运行时产生的电磁辐射，讨论了安全距离的计算公式，这个公式考虑了辐射源功率、工作频率、辐射模式等因素，以确保人员、电子设备及敏感装置免受过度电磁场的影响，从而保障人们的生活质量和通信系统的稳定性。 综合而言，该文旨在提供一个理论结合实践的视角，帮助读者理解并掌握在建筑电气工程设计中正确运用屏蔽系数和安全距离计算方法的重要性及其具体实施策略。