电磁屏蔽技术在雷电防御工作中的应用

电磁屏蔽技术在雷电防御工作中的应用

金旭辉,杜国锋

宁波防雷安全检测有限公司，浙江 宁波 315000

摘要：本次研究在宁波防雷安全检测有限公司背景下明确电磁屏蔽原理，在此之后对雷电防御中电磁屏蔽技术应用策略加以研究、对工程案例实行分析，可很好的利用电磁屏蔽技术发挥出其在雷电防御工作中的最大价值，在不同条件下避免受到外界因素干扰使雷电防御工作质量得到有效保障，确保电子设备运行的稳定性及安全性。电磁屏蔽技术作为电子信息系统，可降低电磁脉冲干扰并将雷击所致电磁场经外部——内部衰减，加强对电子设备的保护。

关键词：雷电防御；电磁屏蔽技术；防御工作；应用情况

引言

在社会经济快速发展下电子设备数量、电子设备类型不断增加，电子设备精密度要求较高，为避免受到感应电压所致影响应合理使用电磁屏蔽技术、磁屏蔽技术、电场屏蔽技术、电缆屏蔽技术等，充分发挥出该项技术在雷电防御工作中的最大作用，从而降低电磁干扰、保证屏蔽和接地的质量。

1 电磁屏蔽基本原理浅谈

电磁屏蔽的原理：（1）在屏蔽放射、引导场源所产生的电磁能流中应用，可避免进到空间防护区；（2）在一次场条件下对表面屏蔽不会产生电荷，壁内存在电流和磁极化，电荷、电流及磁极化下形成二次场。

2 雷电防御中电磁屏蔽技术应用策略研究

2.1 电磁屏蔽技术应用要点

电磁屏蔽在高频条件下应用主要为低阻率金属及流过金属电流，能避免受到多阻力线影响，电磁屏蔽使用电磁感屏蔽的效果较好，主要体现在能够避免发生高频状态电磁感应方面，和静电屏蔽相同使用的为电阻较小的金属，通过电磁场于屏蔽导体感应涡流，屏蔽板接地利于发挥静电屏蔽的功能[1]。高频条件下屏蔽选择的一般为铜材质金属或是铝材质金属，电导率较高在电磁屏蔽及静电屏蔽中应用均可以获得不错的效果。

2.2 电场屏蔽技术应用要点

电场屏蔽存在静电、交流电场两种屏蔽，前者不会受到静电场所影响、静电耦合产生干扰影响，借助电阻材料制成容器的作用可促使屏蔽内电力线处于内部、避免电力线进到内部。四周电磁场需防止受到驻波因素影响，建议实行接地处理、有效控制接地的电阻。屏蔽导体内侧无电荷但屏蔽外部可见正负电荷Q，进出屏蔽导体电力线数量相同，入射电力线端点存在负电荷、出射电力线端点存在正电荷，正负电荷的数量相同所以屏蔽导体为“0”，相同导体外侧没有实行电荷交换处理。

屏蔽电荷发生移动处于屏蔽导体内，无法接地屏蔽导体电位发生变化，电位联系电场和屏蔽导体大小确定，不同屏蔽导体电位水平不会对屏蔽效果造成较大影响。导体包围且屏蔽导体接地，屏蔽导体电位有所改变然而屏蔽导体内部导体电位差没有发生变化。选用屏蔽导体的时候其内部空间导体、外部容易发生直接静电耦合/间接静电耦合情况，可见屏蔽不完全致使泄露电力进入内部，此时建议使用屏蔽导体进行接地操作。交变电场屏蔽时采取接地性能较佳的金属屏蔽体，如此便于在交变电场空间发挥重要作用，使得干扰源~接收器传播信号阻断，交变电场屏蔽时选择材质满足要求的屏蔽导体比方说：金材质、银材质、铜材质等屏蔽导体，以便达到接地相关标准。

2.3 磁屏蔽技术应用要点

磁屏蔽在低频率及磁导率较高中应用可避免出现磁力线感应，磁力线集中于磁阻力较小屏蔽体内不易于在外部检测到，厚度设置合理、磁力线进到屏蔽体并与其穿出磁通严格控制磁阻。需要注意的是高频线圈电磁屏蔽电力线无法通过屏蔽导体，处于屏蔽内部而磁屏蔽有所差异，所以容易致使磁力线通过屏蔽磁体。采用磁屏蔽技术在防止屏蔽体内部电磁对相关区域构成干扰的同时，还能够避免外部电阻进到屏蔽区域，金属隔板模式下作以电缆屏蔽、连接器低频比较处理，发现屏蔽体存在实芯、非实芯、金属编织带等，屏蔽体屏蔽的作用得以有效发挥。

2.4 电缆屏蔽技术应用要点

电缆屏蔽涉及屏蔽线、屏蔽电缆，作为电子装置屏蔽体连接导线质地柔软、容易弯曲，外部屏蔽层为金属丝编织形成，屏蔽体完整且屏蔽层结构复杂，因此不能准确计算屏蔽的效能，编织层密度及编织材料性质容易受到屏蔽是否完整所影响，单层编织屏蔽效能和双层编织效能分别在55dB左右、85dB左右，需联系保护对象具体需要确定实行单层屏蔽或是双层屏蔽[2]。屏蔽电缆可避免在复杂磁场、冲击波条件下降低电缆感应辐射、电缆信号外辐射、电缆间相互干扰等。信号电缆屏蔽可以避免过早敷设、排流防雷，以及穿管走线等，电缆屏蔽性能和电缆外导体接地易于受到敷设形式因素影响，电缆敷设形式和效果比较均存在明显差异性，经研究发现架空电缆受到雷击的概率明显高于埋地电缆。

2.5 电子计算机通信网络技术应用对策

采用计算机作为数据处理系统、数据存储系统，在外界电磁场干扰条件下运行及信息安全方面均会受到严重威胁，电子设备电池泄露及敷设对大气环境的影响较大，而且还容易泄露信息造成不可估量的影响。

2.6 屏蔽接地技术应用对策

屏蔽接地的实施可加强计算机抗干扰能力，主要可以对机房、整机，以及元部件等进行屏蔽和隔离处理，电源进线、传输线，均需进行输入和输出线屏蔽接地处理，特殊屏蔽机房建议选用墙面厚度2.5m左右金属板设置，保证金属板和接地回流连接的质量。系统与机房接地效果较好，这就要求合理设计交直流接地、高频接地，以及防雷接地、安全接地等。另外，计算机机房电源可使用金属屏蔽层电缆，完成直接埋地进线并且将直接埋地长度控制在20m左右。

3 工程案例分析

以某建筑为例其处于城市中心，城市每年平均雷暴天数约为38d、四周为高层建筑和交通集中区域，而且电磁环境污染非常严重，建筑结构的高度、长度、宽度分别为：25m、15m、10m，楼顶安装了避雷针及避雷带可实行直接雷防护措施。建筑结构内部配置了计算机机房、通信设备，以及中型交换机、配电系统，建筑内部提供电子设备在类电磁场干扰、雷电冲击波干扰条件下正常工作，建筑物参照建筑物防雷设计相关规范明确了建筑雷击相关参数，初始雷击雷电流150kA、之后雷击雷电流为38kA，建筑物体没有屏蔽网络的时候电磁场强度在1890A/m。联系电子计算机机房设计规范确定主机房磁场干扰环境强度应该在750A/m以下，建筑楼顶直击雷装置接闪建筑顶层机房电磁场强度高于规定标准，针对于此应该在主机房应用多股铜芯连接金属门窗和天花板龙骨，同时进行铜芯线和接地汇流排连接工作，接地实行主机房电磁屏蔽处理。在这个过程明确机房设备应用相关标准进行建筑网络屏蔽操作，建筑物体和窗户均使用金属网格屏蔽，上端和避雷带、天面网格连接，下端保证和接地网连接的牢固性。除此之外，机房内部电源线、信号线、相关接地线包裹环路开路电压均比较大，容易对设备运行安全问题构成严重威胁，这就需要在建筑金属网络屏蔽期间加强对机房电源、机房信号线路的防护，实行线路屏蔽处理、安装电涌保护器加强保护。

4 结语

雷电防护受保护电子设备在数量、范围、电路精密度等方面要求越来越高，因而需明确电磁屏蔽原理，合理运用电磁屏蔽技术进行雷电防御防护方面工作，旨在降低电磁脉冲干扰、加强对电子设备的保护，在雷电防御工作中合理运用电磁屏蔽技术进行电磁屏蔽、电缆屏蔽、磁屏蔽、电子计算机通信网络屏蔽、接地屏蔽等，以此发挥出电磁屏蔽技术在雷电防御中的最大作用。

参考文献：

[1]李少春，韦文军.新技术新材料新工艺在广播电视高山发射台防雷系统中的应用[J].广播与电视技术，2022，49(5):86-89.

[2]郭军成，麴春，杨舜弗，等.电磁屏蔽技术在微电子设备雷电防护中的应用[J].石河子科技，2021(4):52-53.