控制系统干扰技术培训资料第5章控制室网格屏蔽模片.ppt

控制室格栅型屏蔽的设计计算徐义亨 浙江中控技术有限公司 内容提要 本讲座以抗雷电电磁脉冲干扰为例，按下列两种情况讨论控制室屏蔽的 设计计算： 1）已知屏蔽网格，求磁场强度的衰减是否符合控制系统的脉冲磁场抗扰 度； 2）已知控制系统的脉冲磁场抗扰度，求屏蔽网格的宽度W等参数。 1 问题的提出 电磁干扰是困扰控制系统正常运行的严重问题，在控制室内 的控制系统往往会受到下列几种电磁干扰： 1）工频磁场 它一般由周围工频电流产生的，极少量的是由附 近变压器的漏磁通所产生。 2）直流磁场 它一般由周围的直流电流产生的，如生产规模为 43,000t/a烧碱装置的离子膜电解槽，最大电流可达11.25万安培。 3）脉冲磁场 它是由雷击建筑物和其它金属构架（包括天线杆、 引下线、接地体和接地网）以及在低压、中压和高压电力系统中因故障的 起始暂态产生的，也可以在高压变电所，因断路器切合高压母线和高压线 路时产生。它的波前时间和半波时间都是微秒级的。 4）射频电磁场 对讲机、手机等各种发射机，以及周围的电焊机、晶 闸管整流器、荧光灯等都会产生这种电磁辐射影响在控制室内的控制系统 的正常运行。它的频率范围一般指150kHz-1000MHz。 5）阻尼振荡磁场 如控制室附近有高压变电所的话，那么当隔离刀闸 切合高压母线时，就会产生衰减的振荡磁场。其频率范围为30kHz-10MHz。 上述几种磁场的影响以雷电电磁干扰的威胁为最。 强大的雷击电磁脉冲的危害： 1）轻则会把微小的信号掩盖掉以至系统无法识别，也可以使显示器的 图象畸变抖动； 2）重则会造成控制系统的失效或损坏； 3）使存储在EPROM里的程序丢失，迫使生产装置停车。 控制室的屏蔽方式： 1）建筑物的自身屏蔽 建筑物自身对屏蔽有一定的功能，但 效果不甚理想； 2）金属网格的格栅形大空间屏蔽 可以通过网格宽度的选择 来满足控制系统的需要，最为实用。 3）用金属板材围成的壳体屏蔽 屏蔽效果好，但投资也大， 适用于实验室装置。 2 已知屏蔽网格，求磁场强度的衰减是否符合控制系统的脉冲磁场抗扰度 （1）在闪电击于控制室以外时 在无屏蔽时的磁场强度： Ho = io／（2·л·Sa） （A／m ） （1） 式中io──雷电流（A）； Sa──雷击点与屏蔽空间之间的平均距离（m）。 根据[IEC 62305-4建筑物电气和电子系统的防雷]，对控制系统之类的电 子信息系统，可以按雷电防护等级取值。下表列出了不同雷电防护等级所对 应的雷电流峰值。 雷击点与屏蔽空间之间的平均距离Sa可以按下述三种情况取值： A.如附近有突出的高层建筑物或最高设备，宜取最高建筑物或最高 设备离需屏蔽的控制室中心点的平面直线距离； B.如有多个高层建筑物或最高设备，宜取离控制室中心点最近的平面 直线距离。 C.如附近没有突出的高层建筑物或较高的设备，宜按后面式（4）和 (5），即闪电直接击在屏蔽空间上的情况进行计算。 当有屏蔽时，在屏蔽空间内，即控制室内的磁场强度从Ho减为 H1，其值应按下式计算： H1 = Ho／10SF/20 (A／m) （2） 式中：SF──屏蔽系数（dB），按下表所列的公式计算。 屏蔽系数定义： SF=20 log(H0/H1) (dB) 表中：w──屏蔽的网格宽（m）； r──屏蔽网格导体的半径（m）。 注： 1 如计算出的SF为负值时，取SF=0； 2 若建筑物具有网格形等电位连接网络，SF可增加6dB。 3 相对磁导系数μr≈200。 在LPZ 1或LPZ n区内放仪表设备的空间 表2的计算值仅对在控制室内距屏蔽层有一安全距离dS/1（即控 制系统机柜离屏蔽层的最小安全距离）的安全空间VS内才有效（见 图2），dS/1应按下式计算： 当SF≥10时， dS/1 = W·SF／10 (m) 当SF＜10时， dS/1 = W (m) （3） 式中W──格栅形屏蔽的网格宽（m）。 （2）当闪电直接击在直接雷非防护区LPZ0A的格栅形大空间屏蔽上 的情况下，则第一防护区LPZ1其内部Vs空间内某点的磁场强度H1应 按下式计算： H1 = kH·io·W