現(xiàn)代建筑工程電磁干擾與防護(hù)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代建筑工程電磁干擾（EMI）與防護(hù)設(shè)計(jì)1引言隨著各種電子網(wǎng)絡(luò)和電力電子技術(shù)在工業(yè)、交通、國防及其家庭日益廣泛的應(yīng)用，電磁干擾（Elec-tromagneticInterference—EMI）和電磁敏感度（ElectromagneticSensitivity—EMS）已成為現(xiàn)代電氣工程設(shè)計(jì)和科研人員在設(shè)計(jì)過程中必須考慮的問題。大量電氣、電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，形成了復(fù)雜的電磁環(huán)境?，F(xiàn)代樓宇中的電氣、電子設(shè)備極易受到外部電磁干擾的影響，可能出現(xiàn)運(yùn)行紊亂、計(jì)算差錯(cuò)、檢測失誤等而無法正常工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及設(shè)備與人員安全。同時(shí)該設(shè)備本身也會(huì)對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，即成為干擾源。如何使電子、電氣設(shè)備既不受外來干擾影響，也不對(duì)所處環(huán)境和其他設(shè)備造成干擾，維持共存的電磁環(huán)境、相互兼容，均能正常工作，是現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計(jì)必須解決的課題。為了保證電氣、電子設(shè)備在復(fù)雜的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時(shí)減少自身對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的電磁污染，許多國家都頒布了電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，國際電工委員會(huì)（IEC）設(shè)立的國際無線電干擾特委會(huì)（CISPR）于20世紀(jì)60年代制定了系列電子、電氣設(shè)備的電磁干擾限制標(biāo)準(zhǔn)。80年代后，我國參照CISPR標(biāo)準(zhǔn)制定了若干相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。而今，抗電磁干擾和防護(hù)設(shè)計(jì)已成為現(xiàn)代建筑工程電氣設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。2電磁干擾源與電磁干擾的傳輸方式電磁干擾是人們早就發(fā)現(xiàn)的電磁現(xiàn)象。一些電器、電子設(shè)備工作時(shí)所產(chǎn)生的電磁波，容易對(duì)周圍的其他電氣、電子設(shè)備形成電磁干擾，引發(fā)故障或者影響信號(hào)的傳輸。另外，過度的電磁干擾會(huì)形成電磁污染，危害人們的身體健康，破壞生態(tài)平衡。電磁污染的來源包括雷電（包括核爆等強(qiáng)電磁脈沖）、靜電及所有電氣的動(dòng)作（包括正常及非正常的）過程。如衛(wèi)星通信、飛機(jī)航行的智能化、通信無線塔、超高壓輸電線路、工廠自動(dòng)化生產(chǎn)線、電氣牽引饋電系統(tǒng)的諧波、大型醫(yī)療設(shè)備、物理儀器、家用儀器、電動(dòng)工具、移動(dòng)電話、遙控儀表、集成模塊、印刷電路板等，凡有電磁現(xiàn)象存在的地方都有電磁干擾問題。絕緣物體的相對(duì)摩擦也會(huì)產(chǎn)生可怕的靜電效應(yīng)。例如，高速飛行器與大氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、合成材料的纏繞、流體（石油、天然氣等）的高速傳輸、化纖織物與人體的摩擦等，由于靜電積聚的隱蔽性和釋放過程的突發(fā)性，造成的危害程度不亞于諧波和強(qiáng)電磁脈沖。電磁干擾源可分為自然干擾與人為干擾源。自然干擾源如雷電、宇宙輻射、太陽黑子的干擾等；人為干擾源如變配電設(shè)備、變頻設(shè)備、架空輸電線、無線電發(fā)射臺(tái)，以及來自工業(yè)、科研、醫(yī)療射頻設(shè)備產(chǎn)生的干擾等。研究電磁干擾的傳輸方式，對(duì)制定抗干擾的措施，消除或抑制干擾具有重要的意義。電磁干擾的傳輸方式大體分為空間傳播的電磁輻射（Radiated）耦合方式與電路傳輸?shù)膫鲗?dǎo)（Conducted）方式。電磁輻射干擾是指通過電磁源空間傳播到敏感設(shè)備的干擾。例如，輸電線路電暈產(chǎn)生的無線電干擾或電視干擾即屬于輻射型干擾。電磁輻射干擾近場表現(xiàn)為靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)導(dǎo)致的干擾，遠(yuǎn)場則為通過輻射電磁波造成的干擾。任一載流導(dǎo)體周圍都產(chǎn)生感應(yīng)電磁場并向外輻射一定強(qiáng)度的電磁波，相當(dāng)于一段發(fā)射天線，處于電磁場中的任一導(dǎo)體則相當(dāng)一段接收天線，會(huì)感生一定電勢，導(dǎo)體的這種天線效應(yīng)是導(dǎo)致電子、電氣設(shè)備相互產(chǎn)生電磁輻射干擾的根本原因。干擾源輻射電磁干擾的強(qiáng)度可以計(jì)算或?qū)崪y，其輻射場強(qiáng)E隨距離成反比衰減。工業(yè)、科研、醫(yī)療領(lǐng)域的射頻設(shè)備可能產(chǎn)生0.15MHz~18GHz電磁波輻射干擾，如工業(yè)感應(yīng)加熱設(shè)備、工業(yè)或醫(yī)用超聲波設(shè)備、醫(yī)用微波治療及手術(shù)設(shè)備等。又如，高壓架空輸電線及變配電裝置，由于開關(guān)或?qū)Ь€聯(lián)接接觸不良處的火花放電、金具或?qū)Ь€電暈放電或變壓器漏磁等原因，可能產(chǎn)生0.15~30MHz的電磁輻射干擾。當(dāng)離干擾源一定距離處的電子設(shè)備接收的干擾信號(hào)強(qiáng)度超過其防護(hù)率時(shí)，將無法正常工作。傳導(dǎo)干擾是經(jīng)導(dǎo)線、金屬管道、公共接地阻抗等導(dǎo)電路徑傳播的干擾。只要有連接便可能傳導(dǎo)電磁干擾。干擾信號(hào)可通過電源回路、負(fù)載回路、信號(hào)回路及任何引入（出）建筑物的金屬管線傳入（出）電子、電氣設(shè)備，使之受到干擾或干擾網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備。工程實(shí)踐表明，影響最大的是電源回路傳導(dǎo)的干擾，其中最易導(dǎo)致電子設(shè)備故障停運(yùn)或運(yùn)行錯(cuò)亂的是脈寬小于1μs的干擾脈沖與瞬變噪聲，以及持續(xù)時(shí)間大于10ns的持續(xù)噪聲。產(chǎn)生干擾脈沖與瞬變噪聲的主要原因有電力負(fù)載通斷、電容器投入、熔斷器熔斷、繼電器類感性負(fù)載切斷、雷電等等，多為不規(guī)則的正、負(fù)脈沖或振蕩脈沖，其尖峰電壓可達(dá)0.1~10Kv，電流可達(dá)100A，以斷開感性負(fù)載情況最嚴(yán)重