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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-tromagnetic
Interference—EMI）和電磁敏感度（Electromagnetic
Sensitivity—EMS）已成為現(xiàn)代電氣工程設(shè)計和科研人員在設(shè)計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。現(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、計算差錯、檢測失誤等而無法正常工作，嚴(yán)重時還會危及設(shè)備與人員安全。同時該設(shè)備本身也會對其他設(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，同時減少自身對環(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（IEC）設(shè)立的國際無線電干擾特委會（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)計已成為現(xiàn)代建筑工程電氣設(shè)計的重要內(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)備工作時所產(chǎn)生的電磁波，容易對周圍的其他電氣、電子設(shè)備形成電磁干擾，引發(fā)故障或者影響信號的傳輸。另外，過度的電磁干擾會形成電磁污染，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、電動工具、移動電話、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。絕緣物體的相對摩擦也會產(chǎn)生可怕的靜電效應(yīng)。例如，高速飛行器與大氣的相對運(yùn)動、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，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)備接收的干擾信號強(qiáng)度超過其防護(hù)率時，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。干擾信號可通過電源回路、負(fù)載回路、信號回路及任何引入（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)行錯亂的是脈寬小于1μs的干擾脈沖與瞬變噪聲，以及持續(xù)時間大于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。持續(xù)噪聲主要有：持續(xù)欠電壓與過電壓、電壓缺口（多為短路或過載時斷路器動作引起的0.5s以上的停電）、大容量異步電機(jī)啟動或雷電引起的擾動，等等。
可見電磁干擾問題已成為工程設(shè)計必須考慮解決的問題之一。
3 建筑工程電磁干擾的防護(hù)技術(shù)與措施
電磁干擾三要素是干擾源、耦合通路和敏感體，切斷以上任何一項(xiàng)都可解決電磁干擾問題。防范與抑制電磁干擾的基本原則是：①抑制電磁干擾源，直接消減干擾源頭的影響；②切斷電磁干擾傳播途徑或增加傳播路徑對電磁干擾的阻礙（衰減）作用，降低干擾源與受擾設(shè)備間的耦合作用；③加強(qiáng)受干擾電子、電氣設(shè)備的抗干擾能力。這三方面相互關(guān)聯(lián)，不可偏廢。但因?yàn)殡姶鸥蓴_多種途徑的耦合同時存在，反復(fù)交叉，共同產(chǎn)生干擾，才使得電、磁干擾變得難以控制，所以在控制干擾的策略上除了采用眾所周知的抑制干擾傳播的技術(shù)，如屏蔽、接地、搭接、回避或疏導(dǎo)技術(shù)處理外，還要采取利用新型吸波材料(涂料)對輻射源進(jìn)行技術(shù)處理,此技術(shù)簡單而巧妙，可以代替成本費(fèi)用昂貴而質(zhì)量體積較大的硬件措施，從而收到事半功倍的效果。根據(jù)以上分析，控制電磁干擾應(yīng)采取以下技術(shù)和措施。
3.1 嚴(yán)格選用電磁兼容性能符合CISPR標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)的電子、電氣設(shè)備
電子、電氣設(shè)備的電磁干擾限制標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)電磁兼容基本要求制定并隨著技術(shù)與經(jīng)濟(jì)水平提高而逐步制定、修訂的。選用符合限制標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備是維持電磁兼容環(huán)境的基本條件之一。選用合乎標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備并采取適當(dāng)?shù)钠帘闻c濾波措施，一般都收效良好。否則，會不同程度地破壞電磁兼容環(huán)境。
3.2 保持對輻射干擾源的電磁防護(hù)間距
保持對工業(yè)、科研、醫(yī)療等射頻設(shè)備、高壓架空輸電線路、電氣化鐵路等電磁輻射干擾源應(yīng)有的防護(hù)間距，即可將電子設(shè)備所受干擾減至允許范圍內(nèi)而不影響正常工作。而今，建筑工程在選址階段僅按傳統(tǒng)要求考慮交通、供水、供電條件及防火間距已不夠了，還必須考慮電磁防護(hù)間距，以滿足電磁兼容要求。同時還應(yīng)考慮本工程內(nèi)部干擾源對環(huán)境的影響，以及工程內(nèi)部電子電氣設(shè)備間、強(qiáng)電與弱電及控制線路間保持必要的防護(hù)間距。若條件所限無法滿足應(yīng)有間距，則應(yīng)采用其他防范與抑制措施。
3.3 吸收材料(涂料)吸波技術(shù)
電磁波吸收技術(shù)的研究最早開始于軍事信息安全的TEMPEST技術(shù)，進(jìn)而在軍用戰(zhàn)機(jī)隱形、艦船隱形、戰(zhàn)車隱形、指揮系統(tǒng)隱形等方面得到廣泛應(yīng)用。成為電子戰(zhàn)中的重要技術(shù)，一直受到各國高度重視。
目前伴隨WTO的加入，民用產(chǎn)品EMC技術(shù)的進(jìn)步和標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制執(zhí)行,各類電子產(chǎn)品的EMC問題將十分突出，厘米波及分米波吸波材料的需求顯得十分迫切。電磁波吸收涂料（簡稱吸波涂料）是一種在基料中加入電損耗、磁損耗填料，使由自由空間投射到涂層的電磁輻射能量轉(zhuǎn)換為熱能，減少或基本消除反射電磁波，其目的是在不改變普通涂料的裝飾性前提下，吸收室內(nèi)外空間廣泛存在的電磁雜波，使置于環(huán)境中的人及各種電子設(shè)備免受輻射污染并得到有效的保護(hù)。吸波涂料具有優(yōu)良的物理性能和耐環(huán)境性能，達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo)：
（1）對電磁雜波吸收率高，能達(dá)到15-20db,吸收頻帶寬（10MHZ-10GHZ）；
（2）符合ROHS環(huán)保要求，無公害，無毒，不產(chǎn)生二次輻射污染；
（3）在較寬的溫度范圍內(nèi)涂料的化學(xué)性能穩(wěn)定；
（4）具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和施工性能；
（5）附著力好(100%)，耐老化及各種介質(zhì)的腐蝕；
（6）有防火涂料，防靜電涂料功能。
吸波涂料主要應(yīng)用于室內(nèi)外的電磁輻射雜波污染，采用吸波涂料進(jìn)行防護(hù)是一項(xiàng)非常積極行之有效的措施，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，可根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)計涂料的組分、配比和形態(tài)，形成系列產(chǎn)品：
1）建筑物外墻體，做成吸收墻，防止室內(nèi)外的電磁輻射雜波透射，不對室內(nèi)的人體和儀器設(shè)備產(chǎn)生影響；
2）內(nèi)墻體、頂棚、地面、門窗、家俱等，吸收來自室內(nèi)外各個方向的輻射波，防止雜波反射，潔凈室內(nèi)的電磁環(huán)境；
3）電子電器設(shè)備，作為場源，工作狀態(tài)中電子電器設(shè)備會向周圍環(huán)境空間輻射大量的電磁波能，對它們的內(nèi)外體敷設(shè)吸波涂料，能將輻射波大幅度削減，并將污染控制在較小范圍內(nèi)。
3.4 屏蔽與接地
電磁屏蔽就是以金屬隔離的原理來控制電磁干擾由一個區(qū)域向另一個區(qū)域感應(yīng)和輻射傳播的方法。屏蔽與接地是抑制輻射電磁場干擾的基本辦法。屏蔽并輔以恰當(dāng)?shù)慕拥兀^大部分輻射電磁干擾問題都可能得到解決。難以保持必要的電磁防護(hù)間距時，將電磁干擾源設(shè)備及受干擾設(shè)備以屏蔽室（對控制、信號線路等則以屏蔽電纜）屏蔽隔離起來，可消減其對（受）外部的電磁輻射干擾程度。屏蔽可分靜電屏蔽、磁屏蔽及電磁屏蔽，其功能分別在于抑制分布電容耦合導(dǎo)致的電場干擾、低頻磁場干擾及高頻電磁場干擾，一般多指電磁屏蔽。依據(jù)干擾性質(zhì)與屏蔽類型，屏蔽層分別以低阻金屬或離導(dǎo)磁材料構(gòu)成，并酌情采取相應(yīng)的接地方式。接地包括電子電氣設(shè)備正常工作必須的信號接地、功率接地及安全接地以及屏蔽接地。現(xiàn)代建筑因場地限制與建筑結(jié)構(gòu)影響，多采用將各種接地系統(tǒng)以適當(dāng)方式聯(lián)為一體的閉合環(huán)狀接地系統(tǒng)。基本要求是使各種接地點(diǎn)間無電位差（等電位聯(lián)結(jié)）。屏蔽室（層）本身則應(yīng)依據(jù)干擾噪聲的頻率特征采用一點(diǎn)接地或多點(diǎn)接地。
3.5 濾波與隔離
濾波是在頻域上處理電磁噪聲的技術(shù)，為電磁噪聲提供一低阻抗的通路，以達(dá)到抑制電磁干擾的目的。隔離是切斷傳導(dǎo)干擾的傳輸途徑的方法。濾波與隔離是防治傳導(dǎo)干擾的主要方法。電源線是電磁干擾傳入設(shè)備的干擾也可以通過電源線傳到電網(wǎng)上，對網(wǎng)上其他設(shè)備造成干擾。為了防止這兩種情況的發(fā)生，對電源線路視干擾噪聲頻率及受保護(hù)電子設(shè)備性質(zhì)可安裝不同類型的濾波裝置。在設(shè)備的工頻電源進(jìn)線上采用普通（低通）電源濾波器；在400～1000Hz中頻電源線路上設(shè)特種濾波器；對負(fù)載線路，則有適用于通信線路的通信（電話）濾波器、用于變流設(shè)備的高次諧波濾波器、用于屏蔽室通風(fēng)及其他金屬管道上的波導(dǎo)濾波器等等，它們可過濾不同頻率的干擾噪聲，消減電子、電氣設(shè)備（向）外部的傳導(dǎo)干擾。在電子、電氣設(shè)備的電源或信號輸入（出）端設(shè)置隔離變壓器、光電隔離裝置等也是防止傳導(dǎo)干擾（如抑制浪涌噪聲及中頻噪聲）的必要手段。在設(shè)備選擇及線路配置等設(shè)計環(huán)節(jié)中，濾波與隔離措施是廣泛采用的手段。
4 現(xiàn)代建筑工程抗電磁干擾設(shè)計的基本步驟
按照電磁干擾規(guī)律及建設(shè)工程程序，抗電磁干擾設(shè)計可分為五個步驟：①調(diào)查建筑附近及本工程建筑內(nèi)已經(jīng)存在及將要安裝使用的人為干擾源的數(shù)量與性能數(shù)據(jù)；②調(diào)查了解本工程建筑附近及建筑內(nèi)安裝使用的電子、電氣設(shè)備數(shù)量與性能參數(shù)；③了解①及②項(xiàng)中設(shè)備及線（管）路之間可能存在的干擾傳播方式與途徑；④根據(jù)①～③項(xiàng)的調(diào)查了解資料，各專業(yè)協(xié)調(diào)配合，合理確定工業(yè)及民用建筑工程的選址及內(nèi)部配置方案，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備及線（管）布置，進(jìn)行屏蔽、濾波、接地及布線設(shè)計；⑤施工圖設(shè)計及施工、安裝、調(diào)試過程中，電氣專業(yè)與建筑、結(jié)構(gòu)、暖通及給排水等各專業(yè)必須密切配合。抗電磁干擾設(shè)計效果如何，要根據(jù)竣工后的測試結(jié)果才能評定。實(shí)踐證明，無論對于成套電子、電氣設(shè)備或安裝使用電子、電氣設(shè)備的工業(yè)或民用建筑，在設(shè)計階段可供選擇的解決電磁干擾問題的技術(shù)手段較多而所需費(fèi)用較少；待到設(shè)備制造完畢、安裝就緒或建筑工程落成投入使用后，才發(fā)現(xiàn)電磁干擾嚴(yán)重，屆時再來補(bǔ)救，則其難度與費(fèi)用就會大大增加。可見，電磁干擾問題已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑工程電氣設(shè)計一個必要的設(shè)計環(huán)節(jié)。
5 結(jié)束語
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層和超高層建筑越來越多，建筑物中電氣、電子設(shè)備越來越廣泛地應(yīng)用，電磁干擾問題將越來越突出，工程設(shè)計階段進(jìn)行抗電磁干擾設(shè)計乃是解決電磁干擾、防患于未然的必要舉措，是現(xiàn)代建筑工程電氣設(shè)計一個必要的設(shè)計環(huán)節(jié)。
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