1 概述
隨著信息時代的高速發(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重。
所謂的電磁干擾,主要指的就是強電系統(tǒng)產(chǎn)生磁場從而對弱電系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的一個過程,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)目煽啃裕黾诱`碼率,使圖像扭曲變形、控制信號誤動作等。電磁輻射則涉及信息在正常傳輸中被無關(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力電纜,閃電,移動電話等,敏感體(被干擾對象)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,同時不會產(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)的施工隊伍進行施工以外,綜合布線系統(tǒng)的屏蔽和接地也相當重要。
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度的電磁波,相當于一段發(fā)射天線,處于電磁場中的任一導(dǎo)體則相當一段接收天線,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。當離干擾源一定距離處的電子設(shè)備接收的干擾信號強度超過其防護率時,將無法正常工作。
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。干擾信號可通過電源回路、負載回路、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。
3 綜合布線系統(tǒng)中電磁干擾的防護技術(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電磁干擾的能力。
3.1 嚴格選用電磁兼容性能符合國家標準的電子、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準是根據(jù)電磁兼容基本要求制定并隨著技術(shù)與經(jīng)濟水平提高而逐步制定、修訂的。選用符合限制標準的設(shè)備是維持電磁兼容環(huán)境的基本條件之一。選用合乎標準的設(shè)備并采取適當?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。
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)計規(guī)范》GB50311-2007對此有明確規(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,或采取防護措施,并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1當綜合布線區(qū)域內(nèi)存在的電磁干擾場強低于3V/m時,宜采用非屏蔽電纜和非屏蔽配線設(shè)備。
2當綜合布線區(qū)域內(nèi)存在的電磁干擾場強高于3V/m時,或用戶對電磁兼容性有較高要求時,可采用屏蔽布線系統(tǒng)和光纜布線系統(tǒng)。
3當綜合布線路由上存在干擾源,且不能滿足最小凈距要求時,宜采用金屬管線進行屏蔽,或采用屏蔽布線系統(tǒng)及光纜布線系統(tǒng)。
2008年08月01日正式實施的《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16-2008中21.7.1對此也做了同樣的規(guī)定。
3.2 將動力電纜和數(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、強電與弱電及控制線路間保持必要的防護間距。
對于布線系統(tǒng)來說,就是要將動力電纜和數(shù)據(jù)電纜以一定間距放置。若條件所限無法滿足應(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,可以有效提高EMC性能,減少強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機、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380V電力電纜<2kV•A,雙方都在接地的線槽中,且平行長度≤10m時,最小間距可為10mm。
②雙方都在接地的線槽中,系指兩個不同的線槽,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),當受建筑條件限制而必須平行貼近敷設(shè)時,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?shù)慕拥?,絕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。
如果接地系統(tǒng)處理不當,將會影響系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定性,引起故障,甚至會燒毀系統(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行連接。每15至20米的范圍內(nèi)做一次端接就可以達到接地要求,同樣長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。
等電勢接地系統(tǒng)可以和導(dǎo)電系統(tǒng)一樣,將干擾信號泄放到地面,給您帶來:
人身和財產(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),如單獨設(shè)置接地體時,接地電阻不應(yīng)大于4Ω。如布線系統(tǒng)的接地系統(tǒng)中存在兩個不同的接地體時,其接地電位差不應(yīng)大于1Vr.m.s。
7.0.5樓層安裝的各個配線柜(架、箱)應(yīng)采用適當截面的絕緣銅導(dǎo)線單獨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)計要求。
《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16-2008
21.7.2 當綜合布線系統(tǒng)采用屏蔽布線系統(tǒng)時,必須有良好的接地系統(tǒng),并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1.保護地線的接地電阻值,單獨設(shè)置接地體時,不應(yīng)大于4Ω;采用共用接地網(wǎng)時,不應(yīng)大于1Ω。
2.采用屏蔽布線系統(tǒng)時,各個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,位于電磁場中的金屬橋架上會形成噪聲,而系統(tǒng)接地實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,強電線纜周圍的磁場和強電線纜剛好成90°,如果系統(tǒng)中弱電線纜也和強電線纜成90°放置,電磁場和弱電線纜的方向是平行的,不構(gòu)成交叉點,也就形不成干擾。因此,如果現(xiàn)場條件允許的情況下,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,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,宜垂直相交。
3.6 EMC性能取決于多種因素
系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、工程監(jiān)理和測試驗收人員應(yīng)共同來保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與其它電子設(shè)備具有電磁兼容性(EMC)。設(shè)計人員在設(shè)計中要保證選擇線纜的技術(shù)性能指標、走線和管道的設(shè)計能夠消除電磁干擾問題。廠商生產(chǎn)、供應(yīng)的線纜進行認證,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)計和規(guī)范組織施工,驗收人員嚴格按照規(guī)范和設(shè)計進行測試和驗收,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)生電磁干擾來破壞網(wǎng)絡(luò)通信。隨著電子設(shè)備使用的增加,這個問題也變得越來越突出。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通信也是一個非常關(guān)鍵的問題。
當然,布線系統(tǒng)要既考慮到目前的需求,又要適當照顧今后的發(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,因而布線系統(tǒng)具有較長的生命周期——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)完工的時候,其產(chǎn)品和性能已經(jīng)落后于使用者的需求了。