电子信息系统雷电空间磁场强度分析与防护技术苍南.doc

电子信息系统雷电空间磁场强度分析与防护技术 林念萍 卢卫星 王小英 （苍南县气象局 浙江 苍南 325800） 摘 要： 本文通过对闪电击于建筑物附近、直接击在建筑物上产生的空间磁场强度进行计算分析，提出一些电子信息系统空间磁场雷电防护技术与读者共同探讨。 关键词：磁场强度 合理布线 屏蔽接地 等电位 引言 随着微电子技术的高速发展，信息系统元器件的集成度愈来愈高，精度不断提高，工作电压仅有几伏，信息电流仅有微安级，故对外界干扰极其敏感，对雷电电磁脉冲的耐受能力很低当雷电达到某一阀值时，轻则引起系统失灵，重则导致系统或其元器件永久性损坏。本文 H0 = i0/(2πsa) (A/m) 式中 i0 — 雷电流(A)，按GB50057-94规范附录六选取； sa — 雷击点与屏蔽空间之间的平均距离(m)（图1）。 图1 附近雷击时的环境情况 sa—雷击点至屏蔽空间的平均距离 在闪电击在建筑物附近的最坏（磁场强度最大）情况下，按建筑物的防雷类别、高度、宽度（或长度）可确定可能的最小距离sa，其方法如下。从图2可看出，最小距离sa是建筑物高度H(m)、宽度W(m)（或长度L）以及所选雷电流对应的滾球半径R(m)的一个函数。 图2 取决于滚球半径和建筑物尺寸的距离sa 滚球半径按下式确定。 R = 10(i0)0.65 式中 i0—雷电流(kA)，按本规范附录六选取。 对应三类防雷建筑物的R值见表1。 表1 与雷电流对应的滚球半径 防雷建筑物类别 雷电流（kA） 对应的滚球半径R(m) 首次雷击 后续雷击 首次雷击 后续雷击 第一类 200 50 313 127 第二类 150 37.5 260 105 第三类 100 25 200 81 距离sa应按下式确定。 当H＜R时 sa = + L/2 当H≥R时 sa = R + L/2 注：1长度L根据具体情况可用宽度W代入。 2对所取距离sa小于上式计算值的情况，闪电将直接击在建筑物上。 当有屏蔽时，在格栅形大空间屏蔽内，即在LPZ 1区内的磁场强度从H0减为H1，其值应按下式计算。 H1 = H0/10SF/20 (A/m) 式中 SF— 屏蔽系数(dB)，按表2的公式计算。 表2 格栅形大空间屏蔽的屏蔽系数 材 料 SF（dB） 25 kHz（见注1） 1 MHz（见注2） 铜/铝 20·log(8.5/w) 20·log(8.5/w) 钢（见注3） 20·log 20·log(8.5/w) 注:1适用于首次雷击的磁场； 2适用于后续雷击的磁场； 3相对磁导系数μr≈200； 4 w— 格栅形屏蔽的网格宽(m)； r— 格栅形屏蔽网格导体的半径(m)； 表2的计算值仅对在各LPZ区内距屏蔽层有一安全距离ds/1的安全空间Vs内才有效（见图3），ds/1应按下列方法计算： 当SF≥10 时ds/1 = w·SF/10 (m) 当SF＜10 时ds/1 = w 　　　(m) 式中 w — 格栅形屏蔽的网格宽(m)； SF — 按表2计算的屏蔽系数(dB)。 图3 在LPZ n区内供安放电气和电子系统的空间 当前许多电子信息系统机房设在建筑物内，除建筑物自然屏蔽体外无专门的屏蔽措施，例1假设一座二类防雷建筑物，长(L)、宽(W)、高(H)均为60m，柱内钢筋直径为25mm，电子信息机房距LPZ 1区屏蔽顶的最短距离dr =3m，距LPZ 1区屏蔽壁的最短距离dw =3m，LPZ 1区格栅形屏蔽的网格宽w=3m，在首次雷击的情况下，查表1得R=260m，HR，sa = + L/2，求得雷击点与屏蔽空间之间的平均距离sa=196.13m，计算无屏蔽时所产生的无衰减磁场强度H0=121.78A/m，约为1.53Gs，有屏蔽时所产生的磁场强度H1=45.39A/m，约为0.57Gs，屏蔽系数SF=8.57dB，安全距离ds/1=3m，1971年美国通用研究公司R.D希尔的仿真试验通过建立模式得出：由于雷击电磁脉冲的干扰，对当时的计算机而言，在无屏蔽状态下，当环境磁场强度大于0.07Gs时，计算机会误动作；当环境磁场强度大于2.4Gs时，设备会发生永久性损坏。根据《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008第5.2.3条“主机房和辅助区内磁场