1 概述
隨著信息時(shí)代的高速發(fā)展,各種高頻的通信設(shè)施不斷出現(xiàn),相互之間的電磁幅射和電磁干擾影響也日趨嚴(yán)重。
所謂的電磁干擾,主要指的就是強(qiáng)電系統(tǒng)產(chǎn)生磁場(chǎng)從而對(duì)弱電系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的一個(gè)過程,它是電子系統(tǒng)輻射的寄生電能,這里的電子系統(tǒng)也包括電纜。這種寄生電能能在附近的其它電纜或系統(tǒng)上影響綜合布線系統(tǒng)的正常工作,降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?,增加誤碼率,使圖像扭曲變形、控制信號(hào)誤動(dòng)作等。電磁輻射則涉及信息在正常傳輸中被無(wú)關(guān)人員竊取的安全問題,或者造成電磁污染。常見的電磁干擾源有動(dòng)力電纜,閃電,移動(dòng)電話等,敏感體(被干擾對(duì)象)一般就是弱電系統(tǒng)的設(shè)備,比如數(shù)據(jù)電纜、電腦硬件等等。
EMC 是電磁兼容性,是指電子設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有一定的抵抗電磁干擾的能力,同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過量的電磁輻射。也就是說,要求設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在比較惡劣的電磁環(huán)境中正常工作,同時(shí)又不能輻射過量的電磁波干擾周圍其它設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的正常工作。
在綜合布線的設(shè)計(jì)和施工中,為了提高系統(tǒng)的EMC性能,除了選擇正規(guī)品牌的綜合布線產(chǎn)品,安排專業(yè)的施工隊(duì)伍進(jìn)行施工以外,綜合布線系統(tǒng)的屏蔽和接地也相當(dāng)重要。
2 電磁干擾源與電磁干擾的傳輸方式
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(wú)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(chǎng)表現(xiàn)為靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)導(dǎo)致的干擾,遠(yuǎn)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)中的任一導(dǎo)體則相當(dāng)一段接收天線,會(huì)感生一定電勢(shì),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。當(dāng)離干擾源一定距離處的電子設(shè)備接收的干擾信號(hào)強(qiáng)度超過其防護(hù)率時(shí),將無(wú)法正常工作。
傳導(dǎo)干擾是經(jīng)導(dǎo)線、金屬橋架、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(hào)可通過電源回路、負(fù)載回路、信號(hào)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。
3 綜合布線系統(tǒng)中電磁干擾的防護(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(duì)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。
電磁干擾和輻射是整個(gè)電氣系統(tǒng)的問題,由綜合布線電纜的干擾只是其中的一部分,而且輻射能量與發(fā)送信號(hào)的電壓和頻率有關(guān)。采用屏蔽是為了在有干擾的環(huán)境下保證綜合布線通道的傳輸性能。它包括兩部分內(nèi)容,即減少電纜本身向外輻射的能量和提高電纜抗外來(lái)電磁干擾的能力。
3.1 嚴(yán)格選用電磁兼容性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的電子、電氣設(shè)備及布線產(chǎn)品
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(huì)不同程度地破壞電磁兼容環(huán)境。
線纜的選擇應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求、技術(shù)性能、投資概算等綜合考慮,但在布線系統(tǒng)中應(yīng)首先確定的是使用線纜的類別和布線的結(jié)構(gòu)(屏蔽線纜、非屏線電纜、光纜,還是將它們接合在一起使用)。屏蔽與非屏蔽線纜的選擇,取決于外部電磁干擾的情況。
對(duì)于綜合布線而言,選擇一種性能優(yōu)秀的橋架也是提高EMC性能的保證。
相應(yīng)規(guī)范:
《綜合布線工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50311-2007對(duì)此有明確規(guī)定:
7.0.2綜合布線系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件選用相應(yīng)的纜線和配線設(shè)備,或采取防護(hù)措施,并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1當(dāng)綜合布線區(qū)域內(nèi)存在的電磁干擾場(chǎng)強(qiáng)低于3V/m時(shí),宜采用非屏蔽電纜和非屏蔽配線設(shè)備。
2當(dāng)綜合布線區(qū)域內(nèi)存在的電磁干擾場(chǎng)強(qiáng)高于3V/m時(shí),或用戶對(duì)電磁兼容性有較高要求時(shí),可采用屏蔽布線系統(tǒng)和光纜布線系統(tǒng)。
3當(dāng)綜合布線路由上存在干擾源,且不能滿足最小凈距要求時(shí),宜采用金屬管線進(jìn)行屏蔽,或采用屏蔽布線系統(tǒng)及光纜布線系統(tǒng)。
2008年08月01日正式實(shí)施的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008中21.7.1對(duì)此也做了同樣的規(guī)定。
3.2 將動(dòng)力電纜和數(shù)據(jù)電纜分置
敏感體與輻射干擾源之間應(yīng)有的防護(hù)間距,即可將敏感體所受干擾減至允許范圍內(nèi)而不影響正常工作。同時(shí)還應(yīng)考慮本工程內(nèi)部干擾源對(duì)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。
對(duì)于布線系統(tǒng)來(lái)說,就是要將動(dòng)力電纜和數(shù)據(jù)電纜以一定間距放置。若條件所限無(wú)法滿足應(yīng)有間距,則應(yīng)采用其它防范與抑制措施。
使用中間分隔板,在兩種不同線纜放置在同一橋架內(nèi)時(shí),可以有效提高EMC性能,減少?gòu)?qiáng)電線纜與弱電線纜之間的間距。
相應(yīng)規(guī)范:
《綜合布線工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50311-2007:
7.0.1綜合布線電纜與附近可能產(chǎn)生高電平電磁干擾的電動(dòng)機(jī)、電力變壓器、射頻應(yīng)用設(shè)備等電器設(shè)備之間應(yīng)保持必要的間距,并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1綜合布線電纜與電力電纜的間距應(yīng)符合表7.0.1—1的規(guī)定。
表7.0.1-1綜合布線電纜與電力電纜的間距
注:①當(dāng)380V電力電纜<2kV•A,雙方都在接地的線槽中,且平行長(zhǎng)度≤10m時(shí),最小間距可為10mm。
②雙方都在接地的線槽中,系指兩個(gè)不同的線槽,也可在同-線槽中用金屬板隔開。
《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008 22.7.1 配電線路與電子信息系統(tǒng)傳輸線路應(yīng)分開敷設(shè),當(dāng)受建筑條件限制而必須平行貼近敷設(shè)時(shí),應(yīng)采取屏蔽措施。
3.3 屏蔽與接地
電磁屏蔽就是以金屬隔離的原理來(lái)控制電磁干擾由一個(gè)區(qū)域向另一個(gè)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(chǎng)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。難以保證必要的電磁防護(hù)間距時(shí),將電磁干擾源設(shè)備及受干擾設(shè)備以屏蔽室(對(duì)控制、信號(hào)線路等則以屏蔽電纜)屏蔽隔離起來(lái),可消減其對(duì)(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(chǎng)干擾、低頻磁場(chǎng)干擾及高頻電磁場(chǎng)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(hào)接地、功率接地及安全接地以及屏蔽接地。
如果接地系統(tǒng)處理不當(dāng),將會(huì)影響系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定性,引起故障,甚至?xí)龤到y(tǒng)設(shè)備,危害操作人員生命安全,故可靠的接地至關(guān)重要。
目前網(wǎng)格式橋架有兩款專業(yè)的接地端子雙金屬端子可以保證良好的接地。
與傳統(tǒng)的接地方式不同的是:
1.傳統(tǒng)的接地使用電感型銅質(zhì)短導(dǎo)線配以八爪螺絲進(jìn)行安裝,每一段橋架都需要加以端接,每次接地的有效范圍約為1到3米,前段橋架接地效果是否優(yōu)良將直接影響后段橋架的接地效果。
2.新型的接地方法是使用一段平行于整個(gè)橋架的直線銅質(zhì)導(dǎo)線,從6到50平方毫米都可以方便的使用接地端子進(jìn)行連接。每15至20米的范圍內(nèi)做一次端接就可以達(dá)到接地要求,同樣長(zhǎng)度的橋架可以大大節(jié)約接地的施工次數(shù),減少因施工造成的接地不良。
3. 網(wǎng)格式橋架使用獨(dú)立的接地系統(tǒng)連線,而傳統(tǒng)的封閉式線槽或托盤式橋架等,由于其連接不方便,很難取得和完全一致優(yōu)良的電連續(xù)性。
等電勢(shì)接地系統(tǒng)可以和導(dǎo)電系統(tǒng)一樣,將干擾信號(hào)泄放到地面,給您帶來(lái):
人身和財(cái)產(chǎn)安全
令人滿意的EMC性能
相應(yīng)規(guī)范
《綜合布線工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50311-2007
7.0.4綜合布線系統(tǒng)應(yīng)采用共用接地的接地系統(tǒng),如單獨(dú)設(shè)置接地體時(shí),接地電阻不應(yīng)大于4Ω。如布線系統(tǒng)的接地系統(tǒng)中存在兩個(gè)不同的接地體時(shí),其接地電位差不應(yīng)大于1Vr.m.s。
7.0.5樓層安裝的各個(gè)配線柜(架、箱)應(yīng)采用適當(dāng)截面的絕緣銅導(dǎo)線單獨(dú)布線至就近的等電位接地裝置,也可采用豎井內(nèi)等電位接地銅排引到建筑物共用接地裝置,銅導(dǎo)線的截面應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008
21.7.2 當(dāng)綜合布線系統(tǒng)采用屏蔽布線系統(tǒng)時(shí),必須有良好的接地系統(tǒng),并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1.保護(hù)地線的接地電阻值,單獨(dú)設(shè)置接地體時(shí),不應(yīng)大于4Ω;采用共用接地網(wǎng)時(shí),不應(yīng)大于1Ω。
2.采用屏蔽布線系統(tǒng)時(shí),各個(gè)布線鏈路的屏蔽層應(yīng)保持連續(xù)性。
3.屏蔽布線系統(tǒng)中所選用的信息插座、對(duì)絞電纜、連接器件、跳線等所組成的布線鏈路應(yīng)具有良好的屏蔽及導(dǎo)通特性。
22.7.4 用于電子信息系統(tǒng)傳輸線路保護(hù)的金屬管和金屬線槽應(yīng)接地,并做等電位聯(lián)結(jié)。
3.4 保證良好的電連續(xù)性
布線系統(tǒng)擁有良好的電連續(xù)性也是系統(tǒng)取得良好EMC性能的關(guān)鍵因素之一。我們知道,位于電磁場(chǎng)中的金屬橋架上會(huì)形成噪聲,而系統(tǒng)接地實(shí)際上就是讓噪聲電流通過橋架直接釋放到大地的過程。
相應(yīng)規(guī)范:《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008 21.8.3.
3.5 不同的的電纜應(yīng)該成直角交叉放置
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,我們知道,強(qiáng)電線纜周圍的磁場(chǎng)和強(qiáng)電線纜剛好成90°,如果系統(tǒng)中弱電線纜也和強(qiáng)電線纜成90°放置,電磁場(chǎng)和弱電線纜的方向是平行的,不構(gòu)成交叉點(diǎn),也就形不成干擾。因此,如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下,盡可能使不同的線纜垂直安裝。
相應(yīng)規(guī)范:
《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008
22.7.2 配電線路與電子信息系統(tǒng)傳輸線路交叉時(shí),應(yīng)垂直相交;廣播線路與其他電子信息系統(tǒng)傳輸線路交叉時(shí),宜垂直相交。
3.6 EMC性能取決于多種因素
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、工程監(jiān)理和測(cè)試驗(yàn)收人員應(yīng)共同來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與其它電子設(shè)備具有電磁兼容性(EMC)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中要保證選擇線纜的技術(shù)性能指標(biāo)、走線和管道的設(shè)計(jì)能夠消除電磁干擾問題。廠商生產(chǎn)、供應(yīng)的線纜進(jìn)行認(rèn)證,提供安裝的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)EMC 性能的保證。安裝人員確保按設(shè)計(jì)和規(guī)范組織施工,驗(yàn)收人員嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)收,以確保信息網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量、高性能。
EMC性能取決于多種因素
4 總結(jié)
每種有源電子和電氣設(shè)備都可能產(chǎn)生電磁干擾來(lái)破壞網(wǎng)絡(luò)通信。隨著電子設(shè)備使用的增加,這個(gè)問題也變得越來(lái)越突出。在選擇線纜和線纜布線的考慮中,如何防止電磁干擾以保護(hù)通信也是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。
當(dāng)然,布線系統(tǒng)要既考慮到目前的需求,又要適當(dāng)照顧今后的發(fā)展需要,也不能忽視外部因素的影響。為什么要考慮今后發(fā)展呢?就像建筑物的基礎(chǔ)一樣,布線系統(tǒng)在智能化系統(tǒng)中的基礎(chǔ)作用決定了其一旦建成就不可能在短期內(nèi)變動(dòng),因而布線系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的生命周期——15 至25 年。在科技飛速發(fā)展的今天,如果不考慮發(fā)展,很可能在布線系統(tǒng)完工的時(shí)候,其產(chǎn)品和性能已經(jīng)落后于使用者的需求了。