對(duì)屏蔽系數(shù)和安全距離計(jì)算公式的理解和探討-建筑電氣2012.8
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對(duì)屏蔽系數(shù)和安全距離計(jì)算公式的理解和探討-建筑電氣2012.8
【摘要】分析屏蔽系數(shù)和安全距離計(jì)算公式的幾個(gè)不合理之處：當(dāng)銅材半徑和屏蔽體的網(wǎng)格尺寸符合一定關(guān)系時(shí)，屏蔽系數(shù)的計(jì)算結(jié)果有
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對(duì)屏蔽系數(shù)和安全距離計(jì)算公式的理解和探討
馬金福 馮志偉 汝洪博 朱奎榮 (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 各種電子信息設(shè)備的廣泛應(yīng)用。為人們的學(xué)習(xí)、
certain relation with the grid size of the shield， the 生活、工作帶來了許多便利，但這些電子設(shè)備由于耐
calculated result of the shielding factor may be a 壓低、抗干擾能力弱等特點(diǎn)．容易受到雷擊電磁脈沖
negative value；for the lightning to strike on the outside 的損害，造成設(shè)備故障甚至影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行 ]。
of a grid-shaped large—space shield， when the grid 在對(duì)有電子信息系統(tǒng)的建筑進(jìn)行雷電防護(hù)時(shí)，屏蔽是
width is larger than 3．13 m．the safe distance will be 降低被保護(hù)空間內(nèi)干擾磁場(chǎng)強(qiáng)度的主要措施，重要的
shortened with the increase of the grid width；when the 電子信息系統(tǒng)機(jī)房或?qū)﹄姶鸥蓴_敏感的電子設(shè)備，需
grid width is smaller than 2．69 m，the safe distance for 要根據(jù)安全距離的計(jì)算確定其合理的放置位置。目
the lightning to strike directly on the grid—shaped 前．國內(nèi)已有很多關(guān)于建筑物或其附近遭雷擊時(shí)．對(duì)
large—space shield is smaller than that on the outside of 建筑物內(nèi)或機(jī)房?jī)?nèi)部電磁環(huán)境的分析口 ]，這些分析
the shield． 大多基于 GB 50057—94《建筑物 防雷設(shè)計(jì)規(guī) 范》
Key words Protection of structures against (2000年版)中所給出的屏蔽系數(shù)和安全距離計(jì)算公
lightning Shielding factor Safe distance 式 ，而并未對(duì)公式的正確性或嚴(yán)謹(jǐn)性進(jìn)行考究 。這勢(shì)
必會(huì)影響到分析的結(jié)論。
摘 要 分析屏蔽系數(shù)和安全距 離計(jì)算公式的 GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》 (以
幾個(gè)不合理之處：當(dāng)銅材半徑和屏蔽體的網(wǎng)格尺寸符 下簡(jiǎn)稱新 《雷規(guī)》)，將 GB 50057—94(以下簡(jiǎn)稱舊
合一定關(guān)系時(shí)，屏蔽系數(shù)的計(jì)算結(jié)果有可能為負(fù)值 ： 《雷規(guī)》)中關(guān)于屏蔽系數(shù)和安全距離計(jì)算的內(nèi)容作了
閃電擊于格柵形大空間屏蔽體以外．當(dāng)網(wǎng)格寬度大于 很大修改 ，部分內(nèi)容甚至作了顛覆性的改動(dòng)E6]。為廣
3．13 m時(shí)，安全距 離隨網(wǎng)格寬度增大而減??；網(wǎng)格 大防雷技術(shù)人員深入理解此部分修改內(nèi)容．并在實(shí)際
寬度小于2．69m時(shí)．雷電直接擊在格柵形大空間屏 工作中正確運(yùn)用公式進(jìn)行屏蔽效果的分析和機(jī)房位置
蔽體上的安全距 離小于雷電擊在屏蔽體以外時(shí)的安 的合理布局，下面就舊 《雷規(guī)》中屏蔽系數(shù)和安全距
全距 離 離計(jì)算公式的不合理之處進(jìn)行討論 ，分析新 《雷規(guī)》
關(guān)鍵詞 建筑物防雷 屏蔽系數(shù) 安全距離 對(duì)其進(jìn)行修訂的原因。
作者信息
馬金福，男，湖州市防雷中心，高級(jí)工程師，主任。
馮志偉，男，湖州市防雷中心，工程師，副主任。
汝洪博，女，湖州市防雷中心，助理工程師。
朱奎榮，男，湖州市防雷中心，助理工程師。
59
星照薹 墨全墮塞 蔓壘塞 塑堡 一 旦壘 …墮 生一塑 煎 生奎鲞2_
http：／／www．jzdq．net cn 551建 藐電乞。
·___—_l_____■ BUII_DING
Z口1 2年第日期 l ELECTRIClTY
1 關(guān)于屏蔽系數(shù)公式的探討 調(diào)遞減函數(shù) ，即隨著 的增大 ，SF減小。在 的取
值范圍內(nèi)，SF恒大于零 ，即網(wǎng)格寬度在 5 in以內(nèi)總
新、舊 《雷規(guī)》第6．3．2條關(guān)于磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減 有一定的屏蔽效果。
程度的計(jì)算式有相 同的規(guī)定 ，閃電擊于建筑物 (舊
號(hào)
《雷規(guī)》稱 “格柵形大空間屏蔽”)以外附近，當(dāng)建筑 暮60
物或房間有屏蔽時(shí)，在格柵形大空間屏蔽 內(nèi)，即在
50
LPZ1區(qū)內(nèi)，磁場(chǎng)強(qiáng)度按下式計(jì)算 ：
4O
zr
Hl= (1)
30
=二-
10 。
20
式中：日?！?無屏蔽 時(shí)產(chǎn)生 的無衰減磁場(chǎng)強(qiáng)度 ，
10
A／m：
日 —— 格柵形 大空間屏蔽內(nèi)的磁 場(chǎng)強(qiáng)度 ， 0 1 2 3 4 5
W／m
A ／m：
圖 1 屏蔽系數(shù)與網(wǎng)格寬度的關(guān)系
SF—— 屏蔽系數(shù) ，dB，按表 1的公式計(jì)算。
Fig— Relation graph of shieling factor and grid width
新、舊 《雷規(guī)》的主要區(qū)別在于對(duì)表 1的注釋內(nèi)
1．1．2 鋼材在 25 kHz磁場(chǎng)中的屏蔽系數(shù)公式
容有所不同，舊 《雷規(guī)》中規(guī)定了格柵形屏蔽的網(wǎng)格
鋼材在 25 kHz磁場(chǎng) 中的計(jì)算式與公式 (2)有
寬 的取值范圍， ≤5 m；而新 《雷規(guī)》取消了
所不同，增加了格柵形屏蔽網(wǎng)格導(dǎo)體半徑 r這個(gè)參
對(duì) 取值的限定，增加了 “當(dāng)計(jì)算式得出的值為負(fù)
數(shù) ．即：
數(shù)時(shí)取 SF=0：若建筑物具有 網(wǎng)格形等電位連接 網(wǎng)
絡(luò)，SF可增加6 dB”的規(guī)定。探究新 《雷規(guī)》的修 JsF：20×lg_ (3)
V1 4-18×10—6／r
改原因，首先需要對(duì)舊 《雷規(guī)》中的規(guī)定作分析。
1．1 舊 《雷規(guī)》屏蔽系數(shù)公式的分析
在公式 (3)中，lg—= 二一 的理論取
1．1．1 鋼材在 25 kHz磁場(chǎng)以外的屏蔽系數(shù)公式 V1+18×10—6／r
表 1中，除鋼材在 25 kHz磁場(chǎng)中的屏蔽系數(shù)公 值范圍是整個(gè)實(shí)數(shù)域，有正有負(fù)，詳細(xì)討論如下。
式不同外，其它情況均采用下式進(jìn)行計(jì)算：
當(dāng) —=二 大于 1時(shí) ，SF為正值 ，
SF=20×lg(8．5／ ) ( ≤5) (2) 、／1+18×10—6／r
根據(jù)公式 (2)可得屏蔽系數(shù) SF隨網(wǎng)格 寬度 此時(shí)有屏蔽效果
的變化關(guān)系，如圖 l所示。由圖 1可知 ，SF是單
當(dāng) V1+18×10一 ／r 等于 1時(shí) ，
SF為零．即當(dāng) ：、／丁
表 1 格柵形大空間屏蔽的屏蔽系數(shù)
Tab．1 Shielding factor of grid—shaped large—space shielding
時(shí) ，SF=0。對(duì)此 式 進(jìn) 行 化 簡(jiǎn)計(jì) 算 ，
一 曩蠢； 參班簿 囂 | 尊 曩。|毒尊|
材料 。。 求 得 SF=0時(shí) ，r、 的關(guān) 系 式 ，
霪 蠹暴 *≯l囂曩臻尊簦誓j疊霧霧g _| 囊 茲 |
1V／ 72 。表2列舉幾個(gè)
銅 ，鋁 20×lg(8．5／W) 20×lg(8．5／w) ： 25一W 。 。。 。
．
典型數(shù)據(jù)。
8．5／w
鋼 ，n、，1 V 20×lg(8．5／W)
馬金福 馮志偉 汝洪博 朱奎榮 (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 各種電子信息設(shè)備的廣泛應(yīng)用。為人們的學(xué)習(xí)、
certain relation with the grid size of the shield， the 生活、工作帶來了許多便利，但這些電子設(shè)備由于耐
calculated result of the shielding factor may be a 壓低、抗干擾能力弱等特點(diǎn)．容易受到雷擊電磁脈沖
negative value；for the lightning to strike on the outside 的損害，造成設(shè)備故障甚至影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行 ]。
of a grid-shaped large—space shield， when the grid 在對(duì)有電子信息系統(tǒng)的建筑進(jìn)行雷電防護(hù)時(shí)，屏蔽是
width is larger than 3．13 m．the safe distance will be 降低被保護(hù)空間內(nèi)干擾磁場(chǎng)強(qiáng)度的主要措施，重要的
shortened with the increase of the grid width；when the 電子信息系統(tǒng)機(jī)房或?qū)﹄姶鸥蓴_敏感的電子設(shè)備，需
grid width is smaller than 2．69 m，the safe distance for 要根據(jù)安全距離的計(jì)算確定其合理的放置位置。目
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large—space shield is smaller than that on the outside of 建筑物內(nèi)或機(jī)房?jī)?nèi)部電磁環(huán)境的分析口 ]，這些分析
the shield． 大多基于 GB 50057—94《建筑物 防雷設(shè)計(jì)規(guī) 范》
Key words Protection of structures against (2000年版)中所給出的屏蔽系數(shù)和安全距離計(jì)算公
lightning Shielding factor Safe distance 式 ，而并未對(duì)公式的正確性或嚴(yán)謹(jǐn)性進(jìn)行考究 。這勢(shì)
必會(huì)影響到分析的結(jié)論。
摘 要 分析屏蔽系數(shù)和安全距 離計(jì)算公式的 GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》 (以
幾個(gè)不合理之處：當(dāng)銅材半徑和屏蔽體的網(wǎng)格尺寸符 下簡(jiǎn)稱新 《雷規(guī)》)，將 GB 50057—94(以下簡(jiǎn)稱舊
合一定關(guān)系時(shí)，屏蔽系數(shù)的計(jì)算結(jié)果有可能為負(fù)值 ： 《雷規(guī)》)中關(guān)于屏蔽系數(shù)和安全距離計(jì)算的內(nèi)容作了
閃電擊于格柵形大空間屏蔽體以外．當(dāng)網(wǎng)格寬度大于 很大修改 ，部分內(nèi)容甚至作了顛覆性的改動(dòng)E6]。為廣
3．13 m時(shí)，安全距 離隨網(wǎng)格寬度增大而減??；網(wǎng)格 大防雷技術(shù)人員深入理解此部分修改內(nèi)容．并在實(shí)際
寬度小于2．69m時(shí)．雷電直接擊在格柵形大空間屏 工作中正確運(yùn)用公式進(jìn)行屏蔽效果的分析和機(jī)房位置
蔽體上的安全距 離小于雷電擊在屏蔽體以外時(shí)的安 的合理布局，下面就舊 《雷規(guī)》中屏蔽系數(shù)和安全距
全距 離 離計(jì)算公式的不合理之處進(jìn)行討論 ，分析新 《雷規(guī)》
關(guān)鍵詞 建筑物防雷 屏蔽系數(shù) 安全距離 對(duì)其進(jìn)行修訂的原因。
作者信息
馬金福，男，湖州市防雷中心，高級(jí)工程師，主任。
馮志偉，男，湖州市防雷中心，工程師，副主任。
汝洪博，女，湖州市防雷中心，助理工程師。
朱奎榮，男，湖州市防雷中心，助理工程師。
59
星照薹 墨全墮塞 蔓壘塞 塑堡 一 旦壘 …墮 生一塑 煎 生奎鲞2_
http：／／www．jzdq．net cn 551建 藐電乞。
·___—_l_____■ BUII_DING
Z口1 2年第日期 l ELECTRIClTY
1 關(guān)于屏蔽系數(shù)公式的探討 調(diào)遞減函數(shù) ，即隨著 的增大 ，SF減小。在 的取
值范圍內(nèi)，SF恒大于零 ，即網(wǎng)格寬度在 5 in以內(nèi)總
新、舊 《雷規(guī)》第6．3．2條關(guān)于磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減 有一定的屏蔽效果。
程度的計(jì)算式有相 同的規(guī)定 ，閃電擊于建筑物 (舊
號(hào)
《雷規(guī)》稱 “格柵形大空間屏蔽”)以外附近，當(dāng)建筑 暮60
物或房間有屏蔽時(shí)，在格柵形大空間屏蔽 內(nèi)，即在
50
LPZ1區(qū)內(nèi)，磁場(chǎng)強(qiáng)度按下式計(jì)算 ：
4O
zr
Hl= (1)
30
=二-
10 。
20
式中：日?！?無屏蔽 時(shí)產(chǎn)生 的無衰減磁場(chǎng)強(qiáng)度 ，
10
A／m：
日 —— 格柵形 大空間屏蔽內(nèi)的磁 場(chǎng)強(qiáng)度 ， 0 1 2 3 4 5
W／m
A ／m：
圖 1 屏蔽系數(shù)與網(wǎng)格寬度的關(guān)系
SF—— 屏蔽系數(shù) ，dB，按表 1的公式計(jì)算。
Fig— Relation graph of shieling factor and grid width
新、舊 《雷規(guī)》的主要區(qū)別在于對(duì)表 1的注釋內(nèi)
1．1．2 鋼材在 25 kHz磁場(chǎng)中的屏蔽系數(shù)公式
容有所不同，舊 《雷規(guī)》中規(guī)定了格柵形屏蔽的網(wǎng)格
鋼材在 25 kHz磁場(chǎng) 中的計(jì)算式與公式 (2)有
寬 的取值范圍， ≤5 m；而新 《雷規(guī)》取消了
所不同，增加了格柵形屏蔽網(wǎng)格導(dǎo)體半徑 r這個(gè)參
對(duì) 取值的限定，增加了 “當(dāng)計(jì)算式得出的值為負(fù)
數(shù) ．即：
數(shù)時(shí)取 SF=0：若建筑物具有 網(wǎng)格形等電位連接 網(wǎng)
絡(luò)，SF可增加6 dB”的規(guī)定。探究新 《雷規(guī)》的修 JsF：20×lg_ (3)
V1 4-18×10—6／r
改原因，首先需要對(duì)舊 《雷規(guī)》中的規(guī)定作分析。
1．1 舊 《雷規(guī)》屏蔽系數(shù)公式的分析
在公式 (3)中，lg—= 二一 的理論取
1．1．1 鋼材在 25 kHz磁場(chǎng)以外的屏蔽系數(shù)公式 V1+18×10—6／r
表 1中，除鋼材在 25 kHz磁場(chǎng)中的屏蔽系數(shù)公 值范圍是整個(gè)實(shí)數(shù)域，有正有負(fù)，詳細(xì)討論如下。
式不同外，其它情況均采用下式進(jìn)行計(jì)算：
當(dāng) —=二 大于 1時(shí) ，SF為正值 ，
SF=20×lg(8．5／ ) ( ≤5) (2) 、／1+18×10—6／r
根據(jù)公式 (2)可得屏蔽系數(shù) SF隨網(wǎng)格 寬度 此時(shí)有屏蔽效果
的變化關(guān)系，如圖 l所示。由圖 1可知 ，SF是單
當(dāng) V1+18×10一 ／r 等于 1時(shí) ，
SF為零．即當(dāng) ：、／丁
表 1 格柵形大空間屏蔽的屏蔽系數(shù)
Tab．1 Shielding factor of grid—shaped large—space shielding
時(shí) ，SF=0。對(duì)此 式 進(jìn) 行 化 簡(jiǎn)計(jì) 算 ，
一 曩蠢； 參班簿 囂 | 尊 曩。|毒尊|
材料 。。 求 得 SF=0時(shí) ，r、 的關(guān) 系 式 ，
霪 蠹暴 *≯l囂曩臻尊簦誓j疊霧霧g _| 囊 茲 |
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銅 ，鋁 20×lg(8．5／W) 20×lg(8．5／w) ： 25一W 。 。。 。
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典型數(shù)據(jù)。
8．5／w
鋼 ，n、，1 V 20×lg(8．5／W)
AIGC在2012年8月的《建筑電氣》期刊中，有一篇文章詳細(xì)探討了屏蔽系數(shù)與安全距離在建筑工程電氣設(shè)計(jì)中的重要性。屏蔽系數(shù)是指在電磁場(chǎng)環(huán)境下，某個(gè)物體或結(jié)構(gòu)能夠有效衰減、抑制電磁波傳播的能力參數(shù)，通常用于評(píng)估電纜、電線等導(dǎo)體在建筑物內(nèi)部或與其他導(dǎo)體鄰近時(shí)對(duì)電磁干擾（EMI）的控制性能。
文章深入剖析了屏蔽系數(shù)的定義、測(cè)量方法以及在實(shí)際工程中的應(yīng)用，比如如何通過選擇合適的屏蔽材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來提高系統(tǒng)的抗電磁干擾能力。同時(shí)，針對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射，討論了安全距離的計(jì)算公式，這個(gè)公式考慮了輻射源功率、工作頻率、輻射模式等因素，以確保人員、電子設(shè)備及敏感裝置免受過度電磁場(chǎng)的影響，從而保障人們的生活質(zhì)量和通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
綜合而言，該文旨在提供一個(gè)理論結(jié)合實(shí)踐的視角，幫助讀者理解并掌握在建筑電氣工程設(shè)計(jì)中正確運(yùn)用屏蔽系數(shù)和安全距離計(jì)算方法的重要性及其具體實(shí)施策略。
